2023-2024学年 人教版 必修二 基因表达与性状的关系 学案.docx

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1、第2节基因表达与性状的关系课标内容要求核心素养对接1 .概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质实现。2 .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根据结构和功能观，理解细胞分化的实质和表观遗传现象。2 .构建基因控制性状的模型，理解基因与性状的关系。3 .了解白化病等，关注人类健康。必备知识自主预习储备一、基因表达产物与性状的关系1 .间接控制方式基因期1醒的合成地1代遢过程电1生物体的性状。举例豌豆的圆粒和皱粒。根本原因：编码酪氨酸酸的基因异常。白化病直接原因：缺少酪氨酸酶。2 .直接控制方式基因里1蛋白质的结构玉虬生物体的性状。举例：囊性纤维化。二

2、、基因的选择性表达与细胞分化1 .细胞分化的意义：生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。2 .表达的基因分类在所有细胞中都表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。只在某类细胞中特异性表达的基因：如卵清蛋白基因、胰岛索基因。3 .细胞分化的本质：基因的选择性表达。4 .细胞分化的结果由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。5 .基因的选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。同一个体不同体细胞的形态、结构、功能不同的根本原因和直接原因分别是什么？提示：根本原因是基因

3、的选择性表达，直接原因是合成了特定的蛋白质。三、表观遗传1 .表观遗传(1)概念：生物体基因的碱基庄列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。特性普遍性：普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动的过程中。可遗传性。类型：DNA的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化等。(4)实例：蜂王和工蜂等。微思考】吸烟有害健康，除了会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，影响基因的表达外，还有哪些方面？提示：对染色体上的组蛋白也会产生影响；另外，还含有致癌物质，烟草中含有尼古丁会使人上瘾。2 .基因与性状的关系基因控制生物体的性状一个基因期1一个性状一个基因地1多个性状(如基因间相互

4、作用)多个基因物i*一个性状(如人的身高)生物体的性状还受不境因素的影响。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。判一判C（正确的打“，错误的打X”）1 .白化病是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状的。（）2 .核糖体蛋白基因几乎在所有细胞中表达。（）3 .同卵双胞胎具有的微小差异与表观遗传有关。（）4 .基因与性状的关系是简单的一一对应关系。（）5 .生物性状是由基因型和环境共同控制的。（）6 .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o（）提示：1X白化病是基因通

5、过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状的。2.3.4. X大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系。生物体的一个性状可以受到多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状。5. 6.关键能力重难探究达成,港空基因表达产物与性状的关系合作探究材料1嫌状细胞贫血的出现是由于控制血红蛋白合成的基因中一个碱基对发生变化，导致血红蛋白的结构发生变化，红细胞呈爆刀状，容易破裂，使人患溶血性贫血。正常红细胞（圆饼状）糠状红细胞（箧刀状）材料2牵牛花的颜色主要由花青素决定，如图为花青素的合成与颜色变化的过程示意图。基因基因基因412斓3爵红色苯丙氮酸辅酶一1查尔弼花青素1 .控制血红蛋白

6、合成的基因中碱基对的变化是如何改变蛋白质结构的？提示：基因中碱基对发生改变，导致转录形成的HIRNA中密码子改变，进而导致翻译的蛋白质的结构发生改变。2 .牵牛花的颜色还与细胞中的PH有关，这说明什么？提示：牵牛花的性状也受环境的影响。3 .牵牛花的叶肉细胞中是否也含有基因？如果有，也能全部表达吗？提示：牵牛花的叶肉细胞中也含有基因，但由于细胞的分化，使基因选择性表达，故这3个基因不一定都能表达。4 .材料1、材料2分别反映了基因是如何控制生物体性状的？提示：材料1:基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；材料2: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。1 .基因控制性

7、状的两种方式方式1方式2实基因通过控制蛋白质的结构直基因通过控制酶的合成来控制代谢过质接控制生物体的性状程，进而控制生物体的性状囊性纤维化的病因一般过程豌豆种子皱缩的原因实例分析患者支气管中黏液增多CFTR基因缺失3个碱基管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖.肺生9性:物的伏表现一般过程基因细胞代谢的过程功能严重受损2 .体现生物性状的物质(1)蛋白质是生命活动的主要承担者。部分结构蛋白直接参与生物体、细胞的结构组成，基因可通过控制结构蛋白的合成直接控制生物体的性状。体现生物性状的部分物质的化学本质不是蛋白质，如甲状腺激素、色素、淀粉等,该类性状往往是通过基因控制酶的合成来实现的，即基因里1酶的合

8、成理虬产生该非蛋白质类物质的代谢过程遨丸控制性状。对点练习1.下图为人体内基因对性状的控制过程，下列分析正确的是（）!黑色素基因1*RNA1-酪氨酸酶酪氨酸基因2RNA2丝血红:蛋鲁画一正常红细胞I皿镰状红细胞A.基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中B.图中过程需要RNA聚合酶的催化，过程不需要tRNA的协助C.过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同D.过程表明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D人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，因此基因1和基因2可以出现在同一个细胞中；图中过程为转录，需要RNA聚合酶的催化，过程为翻译，需要tRNA的协助；过程

9、的结果存在差异的根本原因是基因结构的不同。2.下图为脉抱霉菌体内精氨酸的合成途径示意图，下列说法错误的是（）基因基因基因基因IIIIIWfiK2）fi1腼N-乙酰1,钮酸I瓜铳酸Ia精氨酸楮翱酸鸟翅酸T乳限小瓜酸琥珀酸租贪酸A.若基因表达，一定能合成鸟氨酸，但不一定能合成瓜氨酸B.精氨酸是最终产物，要合成精氨酸，需要基因同时表达C.图中代谢过程说明基因可以通过控制蛋白质的合成直接控制生物体的性状D.图中代谢过程说明一个性状可以由多个基因共同控制C由图可知，若基因表达，一定能合成鸟氨酸，但由于不确定基因的表达情况，因此不一定能合成瓜氨酸，A正确；合成最终的精氨酸需要薛、薛、薛的参与，则需要基因同

10、时表达，B正确；图中代谢过程可说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状，C错误；精氨酸的合成与多种基因有关，说明基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，一个基因可以影响多个性状，而一个性状也可以由多个基因共同控制，D正确。法技巧基因控制生物性状的方式的判断若生物性状直接由蛋白质体现，则应为基因通过控制蛋白质结构直接控制生物体的性状。若体现生物性状所涉及的物质并非蛋白质（如植物激素），则基因对其控制往往是通过“控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状”这一间接途径实现的。退3好基因的选择性表达与表观遗传合作探究材料1已知鸡的成熟红细胞能产生珠蛋白，鸡的胰岛B细胞能

11、产生胰岛素。为研究相应的两种细胞中是否存在相应的两种基因和基因能否表达，现分别对这两种细胞中提取的总DNA片段和总RNA片段进行检测，结果如下衰。实验组别实验一（细胞总DNA片段）实验二（细胞总RNA片段）基因种类成熟红细胞胰岛B细胞成熟红细胞胰岛B细胞P珠蛋白基因+一胰岛素基因+注：“+”为检测到相应物质，“一”为未检测到相应物质。材料2拟南芥生活史短，是严格的自花传粉、闭花受粉植物，其种皮颜色有黄色、褐色，受等位基因（A、a）控制。有证据表明，DNA甲基化抑制剂5azaC对植物的生长和发育有一定作用。研究人员在培养液中添加5azaC会使拟南芥的种皮颜色发生改变，并设计了如下实验：实验组：黄

12、色（添加5azaC）4灰色（不添加5-azaC）F?灰色对照组：黄色（不添加5azaC）*F黄色（不添加5-azaC）*F黄色1 .材料1的实验一和实验二的结果分别说明什么？提示：实验一说明：两种细胞中均存在珠蛋白基因和胰岛素基因。实验二说明：成熟红细胞中珠蛋白基因能表达而胰岛素基因不表达，胰岛B细胞则反之。2 .材料1中的两种细胞的分化是由细胞在发育过程中某些基因被丢失所致，这种说法正确吗？说明理由。提示：不正确。细胞分化的本质是基因的选择性表达，遗传物质并没有发生改变。3 .分析材料2的实验可得出的实验结论是什么？提示：加入5azaC引起拟南芥出现的新性状（种皮颜色改变）会遗传给下一代。1

13、 .基因选择性表达的结果细胞形态的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。细胞结构的变化：细胞器的种类和数量发生变化。细胞功能的特化：执行特定的功能，如运动功能、反射功能、免疫功能等。（4）特殊分子的合成:如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。2 .表观遗传机制（I）DNA的甲基化基因中的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达,进而影响表型。构成染色体的组蛋白的乙酰化修饰真核生物细胞核中的DNA与一些蛋白质结合在一起,带负电荷的DNA“缠绕”在带正电荷的蛋白质（如组蛋白）上，使细长的DNA卷成紧密的结构。乙酰化修饰就是用乙酰

14、基把组蛋白的正电荷屏蔽掉。组蛋白的正电荷一旦减少，其与DNA的结合就会减弱，这部分的DNA就会“松开”，激活相关基因的转录。3 .基因与性状的关系一个基因决定一个性状（多数性状受单基因控制）。一个基因影响多个性状（如基因间相互作用）。多个基因控制一个性状（如身高、体重等）。图解如下:基因产物性状9多个基因控制和表达同一性状F许多基因只控制一个性状的表达.并且不受其他基困的干扰&B同一个基因r会影响多个,C性状如控制碗豆粒,形的基因也决定其甜度如玉米叶绿索的合成与50个基因有关基因与性状之间不是简单的一对应关系生物的性状不只受基因控制，环境对性状也有影响，如后天营养和体育锻炼会影响人的身高。基因的表达产物可发生表观遗传的差异，引起生物的性状不同。对点练习3.人体是由受精卵分裂分化形成的，体内有多种细胞，如红细胞、白细胞等。下表表示人体红细胞中血红蛋白基因的表达情况，表中AF表示相关基因，“+”表示表达，“一”表示不表达。下列有关细胞分化的说法,错误的是（）发育时期相关基因活性ABCDEF胚胎+胎儿+成人+A.细胞分化导致红细胞和白细胞的形态、结构