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1第2节基因表达与性状的关系2课程标准要求核心素养对接学业质量水平概述生物的性状主要通过蛋白质表现；概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。1.科学思维——通过分析基因表达产物蛋白质与生物性状的关系的实例，认识到生物的性状主要通过蛋白质来表现。水平二2.生命观念——通过对DNA甲基化等表观遗传现象的分析，认识到生物的性状是基因、环境和表观遗传修饰共同作用的结果。水平一3.科学思维——通过实例分析，认识到生物的性状与基因之间并非都是简单的线性关系。水平一4.社会责任——通过分析吸烟会使人体细胞和精子细胞中DNA甲基化水平升高，认识到吸烟有害健康。水平一3基因表达产物与性状的关系———————————————自主梳理———————————————1.基因对性状的间接控制(1)实例①皱粒豌豆的形成机制：编码淀粉分支酶的基因被插入的一段外来DNA序列打乱→异常，活性大大降低→合成受阻，含量降低→淀粉含量低的豌豆由于而皱缩。②人白化症状的产生机制：编码的基因异常→酪氨酸酶不能合成→无法将酪氨酸转变为→皮肤、毛发因缺乏黑色素而出现白化症状。淀粉分支酶淀粉失水酪氨酸酶黑色素4(2)结论：通过上述实例可以看出，基因可以通过控制来控制，进而控制生物体的性状。2.基因对性状的直接控制(1)实例：囊性纤维化的发病机制：编码的基因缺失3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，空间结构变化→CFTR转运功能异常→患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌滋生，肺功能严重受损。(2)结论：基因可以通过控制直接控制生物体的性状。酶的合成代谢过程CFTR蛋白氯离子蛋白质的结构5[典例1](2019·聊城一中期中)牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：从图中不能得出的结论是()A.花的颜色由多对基因共同控制B.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢C.牵牛花颜色的表现受到相关酶的控制D.若基因①不表达，则基因②③也不表达6解析由图可知，花青素的合成是由多对基因共同控制的，A正确；基因①②③分别通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成，B正确，C正确；基因具有独立性，基因①不表达，基因②和基因③仍然能够表达，D错误。答案D7[对点练1](2019·兰州一中期末)酶A、B、C是大肠杆菌的三种酶，每种酶只能催化下列反应链中的一个步骤，其中任意一种酶的缺失均能导致该菌因缺少化合物丁而不能在基本培养基上生长。化合物甲――→酶化合物乙――→酶化合物丙――→酶化合物丁现有三种营养缺陷型突变体，在添加不同化合物的基本培养基上的生长情况如下表：突变体添加物突变体a(酶A缺陷)突变体b(酶B缺陷)突变体c(酶C缺陷)化合物乙不生长不生长生长化合物丙不生长生长生长8由上表可知：酶A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是()A.酶A、酶B、酶CB.酶C、酶A、酶BC.酶B、酶C、酶AD.酶C、酶B、酶A解析突变体a缺乏酶A，在基本培养基上添加化合物乙和丙均不能生长，说明酶A催化丙转化为丁的过程；突变体b缺乏酶B，在基本培养基上添加化合物乙不能生长，添加丙能生长，说明酶B催化乙转化为丙的过程；突变体c缺乏酶C，在基本培养基上添加化合物乙和丙均能生长，说明酶C催化甲转化为乙的过程。酶A、B、C在该反应链中的作用顺序依次是酶C、酶B、酶A，D正确。答案D9联想质疑★豌豆皱粒的形成原因：编码淀粉分支酶的基因突变，导致淀粉分支酶不能合成；体现了基因对性状的间接控制。10———————————————自主梳理———————————————基因的选择性表达与细胞分化多种性状管家基因表达11———————————————素养提升———————————————分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下：检测的3种细胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞＋＋＋＋－－红细胞＋＋＋－＋－胰岛细胞＋＋＋－－＋说明：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。12(1)这3种细胞合成的蛋白质有何差别？提示输卵管细胞能合成卵清蛋白、不能合成珠蛋白和胰岛素，红细胞能合成珠蛋白、不能合成卵清蛋白和胰岛素，胰岛细胞能合成胰岛素、不能合成卵清蛋白和珠蛋白。(2)3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？提示同一生物体内的不同种细胞，所含有的基因没有差异，但基因的表达存在着选择性。13[典例2](2019·乐山联考)同一生物体内的不同组织细胞之间，不同的是()A.染色体上的基因B.细胞质中的tRNAC.遗传密码的种类D.细胞质中的mRNA解析同一生物体内不同组织细胞中，染色体上的基因都相同，A错误；同一生物体内不同组织细胞中，细胞质中的tRNA都相同，B错误；同一生物体内不同组织细胞中，遗传密码的种类都相同，C错误；同一生物体内不同组织细胞中选择性表达的基因不同，因此细胞质中的mRNA不同，D正确。答案D14[对点练2](2019·永城实验高中期末)人的胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中()A.只有胰岛素基因B.比人受精卵基因要少C.有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因D.既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因解析胰岛细胞含有该个体全部的基因，A错误；胰岛细胞是由受精卵有丝分裂而来的，所含的基因与受精卵相同，B错误；胰岛细胞除了含有胰岛素基因，还有血红蛋白基因和其他基因，C错误，D正确。答案D15联想质疑“管家基因”是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。“奢侈基因”是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能。161.实例分析(1)柳穿鱼花的形态结构的遗传表观遗传———————————————自主梳理———————————————柳穿鱼植株A柳穿鱼植株B性状表现开两侧对称花开辐射对称花Lcyc基因测序结果植株A和植株B碱基组成及序列一样，没有差异Lcyc基因表达情况检测表达___________不表达17Lcyc基因甲基化检测与植株A相比，植株B的Lcyc基因高度_________杂交实验植株A与植株B杂交，F1开两侧对称花，F2绝大部分植株开两侧对称花，少部分植株开辐射对称花甲基化18(2)小鼠毛色的遗传(将纯种黄色体毛小鼠与纯种黑色体毛小鼠杂交)子一代小鼠基因型子一代均为Avya子一代小鼠表型不同小鼠表现出黄色和黑色之间的一系列过渡类型Avy基因甲基化检测毛色越深的小鼠，Avy基因甲基化程度越______高19根据上述两个实例分析，DNA的甲基化将会该基因的表达，从而影响生物的性状；DNA的甲基化是(“可以”或“不能”)遗传给下一代的。2.概念生物体基因的碱基序列，但发生变化的现象，叫作表观遗传。3.现象除了DNA甲基化，构成染色体的发生甲基化、等修饰也会影响基因的表达。4.吸烟与人体健康的关系吸烟会使人体细胞内DNA的水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。抑制可以保持不变基因表达和表型可遗传组蛋白乙酰化甲基化20[典例3](2019·成都外国语学院附中期末)在甲基转移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化，进而使染色质高度螺旋化，因此失去转录活性。下列相关叙述错误的是()A.DNA甲基化，会导致基因碱基序列的改变B.DNA甲基化，会导致mRNA合成受阻C.DNA甲基化，可能会影响生物的性状D.DNA甲基化，可能会影响细胞分化解析DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基，这不会导致基因碱基序列的改变。答案A21[对点练3](2019·厦门质检)真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为21～23个核苷酸的小分子RNA(简称miRNA)，它们能与相关基因转录形成的mRNA互补，形成局部双链。这些miRNA抑制基因表达的机制是()A.阻断rRNA装配成核糖体B.妨碍双链DNA分子的解旋C.干扰核糖体与mRNA结合D.影响RNA分子的远距离转运解析根据题意，miRNA与rRNA装配成核糖体无关，A错误；miRNA并没有与双链DNA分子互补，故不会妨碍双链DNA分子的解旋，B错误；miRNA是与相关基因转录出来的mRNA互补，则mRNA就无法与核糖体结合，C正确；miRNA只是阻止了mRNA发挥作用，不会影响RNA分子的远距离转运，D错误。答案C22联想质疑DNA甲基化是指DNA分子中的碱基被选择性的加上甲基的现象。23★表现出不同毛色的Avya小鼠24251.基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系(1)一个性状可以受到多个基因的影响，例如，人的身高是由个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。(2)一个基因也可以影响多个性状，例如，我国科学家研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了的调控，而且对水稻的、和都有重要作用。基因与性状之间的关系———————————————自主梳理———————————————多开花生长发育产量262.性状是基因和环境共同作用的结果(1)生物体的性状不完全由基因决定，对性状也有着重要影响。如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。(2)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的，形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。环境相互作用27[典例4]下列关于基因与性状之间关系的叙述，错误的是()A.水毛茛叶子形态的差异是基因与环境共同作用的结果B.人的身高受多对基因决定，并受后天营养和体育锻炼的影响C.水稻的Ghd7基因对开花、产量等多个性状均有影响D.生物体的每一种性状都有一个特定的基因控制答案D28[对点练4]豌豆的某突变体中编码淀粉分支酶的基因(R)被插入的DNA序列打乱，导致淀粉分支酶不能合成，无法催化蔗糖合成淀粉，造成种子中积累较多的甜度较淀粉高、亲水能力较淀粉差的蔗糖，因而表现为甜和皱缩的新性状。上述实例说明()A.一个基因也可以影响多个性状B.一个性状可以受多个基因的影响C.性状是基因和环境共同作用的结果D.基因和性状之间是一一对应的关系答案A29联想质疑★水毛茛叶的两种形态30课堂小结直接间接共同作用31本节内容结束