基因表达与性状的关系【新教材】人教版（2019）高中生物

第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系课内探究·名师点睛指点名津·拨云见日教材问题·解疑答惑巩固训练·课堂达标夯基提能作业基础知识·双基夯实课程要求核心素养1．概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因的选择性表达，生物的性状主要通过蛋白质表现。2．概述某些基因碱基序列不变但基因表达和表型改变的表观遗传现象。1．结合白化病、豌豆皱粒和囊性纤维化产生机理，理解生物的性状是由蛋白质决定的。(生命观念)2．通过分析不同类型细胞中DNA和RNA的检测结果，理解细胞分化的本质是基因的选择性表达。(科学探究)3．结合柳穿鱼花的形态结构和小鼠的毛色的遗传，理解某些基因序列不变但表型改变的表观遗传现象。(科学思维)知识导图基础知识·双基夯实酶的合成蛋白质结构2．基因控制性状的实例(连线)二、基因的选择性表达与细胞分化1．细胞分化的本质是___________________。2．基因的选择性表达与基因表达的_______有关。三、表观遗传1．概念：生物体基因的碱基序列保持_______，但基因表达和表型发生_____________的现象，叫作表观遗传。2．特点：表观遗传现象普遍存在于生物体的___________________的整个生命活动过程中。基因的选择性表达调控不变可遗传变化生长、发育和衰老四、基因与性状的对应关系1．基因与性状的关系并不是简单的___________的关系，一个性状可以受___________的影响，一个基因也可以影响___________。2．生物体的性状不完全是由基因决定的，_______对性状也有着重要影响。一一对应多个基因多个性状环境〔活学巧练〕判断下列叙述的正误(1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

(

)(2)基因型相同的个体，其表型一定相同。 (

)(3)在一个细胞中所含的基因都一定表达。 (

)(4)基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 (

)(5)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中。 (

)(6)基因与性状的关系是一一对应的关系。 (

)×

×

×

√

×

×

〔思考〕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：1．图中反映了基因控制生物体性状的哪条途径？除此之外，另一条途径是什么？提示：图中反映的途径是基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；另一条途径是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。2．牵牛花的颜色是只由一对基因控制的吗？提示：不是。牵牛花的颜色由多对基因共同控制。3．牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明什么？提示：生物体的性状也受环境影响。4．牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因①②③？也能全部表达吗？提示：牵牛花的叶肉细胞中也含有基因①②③，但是由于细胞分化，基因进行选择性表达，这3个基因不一定能够表达。〔学霸记忆〕1．基因控制生物体性状的途径：①基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；②基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。2．细胞分化的本质是基因的选择性表达。3．生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。4．基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状。课内探究·名师点睛1．实例：白化病和豌豆皱粒的形成(1)图解：一基因表达产物与性状的关系要点归纳

基因表达的产物对性状控制的两种方式：归纳整合(3)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相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。3．基因、蛋白质和性状的关系

(2020·湖南岳阳测试)下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述，正确的是 (

)A．皱粒豌豆的DNA中，编码淀粉分支酶的基因的碱基序列被打乱，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩B．人表现出白化症状体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状C．基因与性状之间是一一对应的关系，即一种性状由一个基因控制D．囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白的基因增添了2个碱基，导致CFTR蛋白的结构受到了影响典例剖析典例1A

[解析]

皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因的碱基序列，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，淀粉分支酶的缺乏又导致细胞内淀粉含量降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩，A正确。人的白化症状是由控制酪氨酸酶的基因异常引起的，体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，B错误。基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，同一个基因可能影响多个性状，一个性状可以受到多个基因的影响，C错误。囊性纤维化患者的CFTR基因缺失了3个碱基，而非增添了2个碱基，D错误。(2020·湖北仙桃期末)如图为圆粒豌豆的产生机制，请据图判断下列叙述错误的是 (

)A．淀粉分支酶基因R是豌豆种子细胞中具有遗传效应的DNA片段B．b过程能发生A与T、C与G的配对C．R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，可导致种子中蔗糖增多D．此图解体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状变式训练1

B

[解析]

豌豆种子细胞中，基因是有遗传效应的DNA片段，A正确；b表示翻译过程，该过程中的碱基配对方式为A—U、C—G，B错误：淀粉分支酶能催化蔗糖合成淀粉，R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，可导致种子中蔗糖增多，C正确；此图解说明基因能够通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，D正确。1．不同基因在不同细胞中的表达：二细胞分化及表观遗传要点归纳

类型合成蛋白质的类型举例所有细胞中都表达维持细胞基本生命活动所必需的核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因某类细胞中特异性表达不是维持细胞基本生命活动所必需的卵清蛋白基因、胰岛素基因2．细胞分化的本质：基因选择性表达。[易错提醒]

细胞分化结果的两点警示(1)细胞分化后遗传物质不变，mRNA和蛋白质的种类和数量不同，细胞器的种类和数量也会不同。(2)不同的细胞中也可能含有相同的mRNA，如细胞基本生命活动所必需的ATP合成酶基因转录的mRNA等。3．表观遗传：(1)概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。(2)两个实例：实例柳穿鱼花的形态结构的遗传某实验小鼠毛色的遗传现象植株A与植株B杂交，F1的花与植株A相似，F1自交，F2花的形态结构有两种纯种的黄色体毛的小鼠(AvyAvy)与纯种的黑色体毛的小鼠(aa)杂交，子代出现了多种毛色的Avya小鼠实例柳穿鱼花的形态结构的遗传某实验小鼠毛色的遗传原因F1中含有能表达的Lcyc基因，因此F1的花与植株A相似；依据基因分离定律，得出F2中大约3/4植株含有能表达的Lcyc基因，因此大部分植株的花与植株A相同，大约1/4的植株含有不能表达的甲基化Lcyc基因，少部分植株的花与植株B相似Avy基因中有多个可发生DNA甲基化修饰的位点，这些位点甲基化后，Avy基因表达受到抑制。甲基化程度越高，Avy基因表达受抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深基因型相同的生物体，性状不一定相同的原因分析：(1)表观遗传：影响了基因的表达过程，进而影响生物性状，可遗传。(2)环境影响：影响酶的活性进而影响代谢过程，从而影响生物性状，不可遗传。归纳整合` 如表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞内所含有的部分核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是 (

)典例剖析典例2项目血红蛋白基因胰岛素基因抗体基因有氧呼吸有关酶基因红细胞＋－－＋胰岛B细胞－①－＋浆细胞－－＋②A．①②均表示“＋”B．此表说明细胞分化导致基因的选择性表达C．三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同D．三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同[答案]

A[解析]

血红蛋白基因只在未成熟的红细胞中表达，胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，抗体基因只在浆细胞中表达，有氧呼吸有关酶基因在三种细胞中均表达，则①②均表示“＋”，A正确；此表说明基因的选择性表达导致细胞分化，B错误；三种细胞中mRNA和蛋白质种类不完全相同，C错误；三种体细胞中都含有表中所列的四种基因，是因为人体细胞都来源于同一个受精卵，含有相同的遗传信息，三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是基因的选择性表达，D错误。下列有关表观遗传的说法不正确的是 (

)A．表观遗传可以在个体间遗传B．某些RNA可干扰基因的表达C．染色体组蛋白的乙酰化能激活基因的转录D．DNA的甲基化程度与基因的表达无关变式训练2

D

[解析]

表观遗传可以在个体间遗传，A正确。某些RNA可使mRNA发生降解或者翻译阻滞，从而干扰基因的表达，B正确。乙酰化修饰可以将组蛋白中的正电荷屏蔽掉，使组蛋白与带负电荷的DNA缠绕的力量减弱，激活基因的转录，C正确。DNA的甲基化程度与基因的表达有关，D错误。指点迷津·拨云见日一、根据“图示法”理解基因表达的作用1．基因表达控制着生物的性状：生物的某种性状可能由一个基因控制，也可能由多个基因同时控制；基因是遗传的基本单位，具有一定的独立性，一个基因的表达可以不受其他基因的影响。(1)性状C受基因A和B的控制，如图：(2)基因A控制性状B和性状C，如图：2．基因表达决定了细胞的分化：部分基因在一个个体细胞中不是全部都表达，有的基因只在特定的细胞中表达，即细胞分化的实质是基因选择性表达。(1)图示：(2)说明：C基因在A细胞和B细胞中都表达，而A基因只在A细胞中表达，B基因只在B细胞中表达。

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．生物体的性状由基因决定，也受环境影响D．若基因①不表达，则基因②和基因③不表达典例3D

[解析]

花青素决定花的颜色，而花青素的合成是由多对基因共同控制的；基因①②③通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成；花青素在不同酸碱条件下显示不同的颜色，说明环境因素也会影响花色；基因具有独立性，基因①不表达，基因②③仍然能够表达。二、表观遗传的理解和解题方法1．比较表观遗传与基因控制生物性状遗传：项目表观遗传基因控制的遗传控制性状方式甲基化等影响基因表达是否含有相应的基因碱基序列不变改变显隐性隐性显性或隐性传递给下一代可以可以2．表观遗传的解题方法：(1)为了区分甲基化的基因和正常基因，可以做个标注，如正常基因为A，甲基化的基因用A°等方式表示。然后就可以按照正常的遗传解题方式进行解题。(2)当甲基化的基因和正常基因都存在时，生物性状表现出正常基因控制的性状。

某花卉花的形态不同与A基因的表达有关，植株甲的A基因能正常表达，花瓣为2片，植株乙的A基因高度甲基化，不能正常表达，花瓣为1片。现有纯合的植株甲和乙先杂交得到F1，然后自交得到F2，下列说法正确的是 (

)A．F1中花瓣均为1片B．F2中花瓣均为2片C．F2中花瓣有2片和1片，且花瓣2片的数目较多D．F1与植株甲进行杂交，子代花瓣既有1片也有2片典例4C

[解析]

高度甲基化的基因为A°不能表达，绘制遗传图解：由图可知，F1中花瓣全为2片；F2中2片的比例为3/4,1片的比例为1/4，所以花瓣2片的数目较多；F1与植株甲(AA)杂交，子代花瓣全为2片。所以C项正确。教材问题·解疑答惑问题探讨☞P711．提示：基因组成一样。2．提示：环境影响了基因的表达，进而影响了生物的性状。思考·讨论☞P721．提示：输卵管细胞合成了卵清蛋白，没有珠蛋白和胰岛素；红细胞中合成了珠蛋白，没有卵清蛋白和胰岛素；胰岛细胞合成了胰岛素，没有卵清蛋白和珠蛋白。因此不同的细胞含有的蛋白质的种类不同。2．提示：细胞在分化的过程中，每个细胞中的基因相同，但是细胞中的基因进行了选择性表达。思考·讨论☞P731．提示：控制性状的基因碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而影响了生物的性状。2．提示：亲本植株A的Lcyc基因未被甲基化，可以正常表达，亲本植株B的Lcyc基因高度甲基化，不能表达，F1植株含有未甲基化的Lcyc基因和高度甲基化的Lcyc基因，未甲基化的Lcyc基因可以正常表达，F1植株的花与植株A的相似；F2植株中有仅含有正常的Lcyc基因的、仅含有甲基化的Lcyc基因的与含有正常的Lcyc基因和甲基化的Lcyc、基因的，因此F2中有些植株的花与植株B的相似。3．提示：基因相同，发生甲基化后不能正常表达，导致其性状不同，而且该性状可以遗传给子代；基因表达的产物影响了生物的性状。批判性思维☞P74提示：基因是内在因素，通过表达的产物来决定生物性状，环境是外在因素，通过影响基因的表达过程进而影响生物性状。思维训练☞P75提示：假说：高温条件下翅长接近正常的果蝇出现是环境温度影响的，其基因型不变。解释：果蝇翅的发育需要经过酶的催化，残翅果蝇在较高温(31℃)时催化残翅发育的酶失去活性，从而使果蝇出现翅长接近正常的性状，但是基因型没有改变，因此子代在正常温度下仍然是残翅。练习与应用☞P75一