第四章 基因的表达 第2讲 基因对性状的控制

第2节基因表达与性状的关系1、同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和沉浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态，这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？（1）这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的；（2）这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。

2、基因表达产物与性状之间有什么关系？（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）基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

3、举例说明，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。

举例1：皱粒豌豆：若编码淀粉分支酶的基因中插入一段外来的DNA序列，就会打乱原有基因的碱基排列顺序，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。

淀粉在细胞中具有保留水分的作用，当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效的保留水分，十分饱满，即，圆粒豌豆。

淀粉含量低的温度不能有效保留水分，豌豆由于失水而皱缩，即，皱粒豌豆。

举例2：白化病：酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。

如果一个人酪氨酸酶基因异常，就会缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。

4、举例说明，基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

举例1：囊性纤维病：编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了三个碱基，导致CFTR 蛋白在508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中粘液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。

举例2：镰状细胞贫血：编码血红蛋白的基因发生突变，其中有一个氨基酸-谷氨酸被替换为缬氨酸，导致血红蛋白的空间结构发生改变，变成镰状，该蛋白质无法正常携带氧气，使患者患镰状细胞贫血。

5、有三种细胞，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？说明：细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。

第二册第四章基因的表达第2节基因对性状的控制【学习目标】1、解释中心法则。

2、列举说明基因与性状的关系。

【学习重难点】1、中心法则2、基因、蛋白质与性状的关系。

【自主学习】1.中心法则的提出及其发展第一阶段：传统中心法则1957年，克里克提出中心法则：遗传信息可以_________________，即__________；也可以__________________________，进而________________，即_________________，但是遗传信息不能，也不能。

第二阶段：中心法则的补充与发展A 1965年科学家发现酶，能B 1970年科学家发现酶，能。

C 1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的在细胞中大量增殖引起的。

由ABC可得，补充遗传信息从和从两条途径。

请画出完善后的中心法则图：2.基因、蛋白质与性状的关系a.基因通过控制__________ ______，进而生物体的性状。

例一：豌豆的产生原因：因为皱粒豌豆的DNA中，导致不能合成，从而导致细胞内，含量升高，最终造成吸水差异，表现圆滑和皱缩。

例二：人的的产生原因：因为控制的基因异常引起，这种酶存在于、等处，可将转化为，而白化病人就是缺乏b. 基因通过控制__________ ______直接控制生物体的性状。

例一：病大约70％的患者是编码的基因确实了，导致其控制合成的蛋白质缺少，使其功能异常，进而导致患病。

例二：血红蛋白异常遗传病（镰刀型细胞贫血症）由正常基因控制合成的血红蛋白组成的红细胞呈，而异常基因则导致红细胞结构异常，呈镰刀状，无法实现其正常功能。

3.基因与性状的关系基因与性状不是简单的关系，如人的身高可能由多个决定，同时后天的也有重要作用。

总之，，，之间存在复杂的相互作用，这种相互作用精细的调控着生物体的性状。

4.细胞质基因为与细胞核基因相区别，将中的基因称为细胞质基因。

由它们控制的遗传病只能通过遗传给后代。

第4章第2节基因对性状的控制训练案一、选择题：1. 一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数依次为 ( )A.33 11B.36 12C.12 36D.1l 362.在生物体内性状的表达一般遵循DNA→RNA→蛋白质的表达原则，下面是几种与此有关的说法，不正确的是 ( )A.在细胞的一生中，DNA一般是不变的，RNA和蛋白质分子是变化的B.DNA→RNA是在细胞核中完成的，RNA→蛋白质是在细胞质中完成的C.在同一个体不同的细胞中，DNA相同，RNA和蛋白质不同D在细胞的一生中DNA、RNA和蛋白质种类和数量是不变的3. 如图所示过程中，正常情况下在动植物细胞中只能发生的是（）A.①④⑤B.②③⑥C.②③⑤D.①③⑤4. 下列关于基因、蛋白质、性状之间关系的叙述中，不正确的是 ( )A.每一个性状都只受一个基因控制B.蛋白质的结构改变能导致生物体的性状改变C.蛋白质的合成是受基因控制的D.基因可通过控制酶的合成来控制生物体的性状5.在中心法则里DNA决定RNA的性质及RNA决定蛋白质的性质分别是通过 ( )A.碱基互补配对原则和信使RNA上三个碱基的排列顺序B.DNA的双螺旋结构和转运RNA上的反密码子的排列顺序C.碱基互补配对原则和信使RNA上密码子的排列顺序D.碱基互补配对原则和转运RNA上的反密码子的排列顺序6.（2009年兰州一中高三月考）治疗艾滋病（HIV病毒为RNA病毒）的药物AZT的分子构造与胸腺嘧啶脱氧核苷酸的结构很相似。

下列对AZT作用的叙述，正确的是（）A.抑制艾滋病病毒RNA基因的转录B.抑制艾滋病病毒RNA基因的自我复制C.抑制艾滋病病毒RNA基因的逆转录D.抑制艾滋病病毒RNA基因的表达过程7.下列为某一段多肽链和控制它合成的DNA双链的一段。

“—甲硫氨酸—脯氨酸—苏氨酸—甘氨酸—缬氨酸—”（）密码子表：甲硫氨酸AUG 脯氨酸CCA、CCC、CCU苏氨酸ACU、ACC、ACA 甘氨酸GGU、GGA、GGG缬氨酸GUU、GUC、GUA。

必修二第四章基因的表达第一节基因指导蛋白质的合成第二节基因对性状的控制一、基因概念（一）本质：基因是具有遗传效应的DNA片段（DNA上也存在一些没有有遗传效应的片段）【例析】“人类基因组计划”原估计人类应该有5-10万个基因，但最终发现仅有3-3.5万个，并且这些基因对应的碱基对仅占人类全部30亿个碱基对的2%-3%。

以上事实说明：基因是具有遗传效应的DNA片段。

（二）与染色体的关系：基因存在于染色体上，呈直线排列，因此其载体是染色体通过复制传递遗传信息（三）功能在后代个体发育中，使遗传信息表达，从而后代表现出与亲代相应的性状二、基因的表达：基因的表达是通过基因控制蛋白质的合成实现的。

通过DNA分子的复制，亲代成功地将自己的遗传信息传递给了下一代；通过基因控制蛋白质的合成，遗传信息又被进一步反映到蛋白质的分子结构上，从而实现基因的表达。

1. 基因控制蛋白质的合成：（1）RNA：RNA在基因控制蛋白质的合成过程中起着十分重要的作用。

转运RNA结构：2．转运RNA与氨基酸的对应关系（1）由于只有61种密码子是对应氨基酸，所以转运RNA也只有61种（2）1种转运RNA对应1种氨基酸；1种氨基酸对应1～6种转运RNA。

3、转运RNA与肽链：转运RNA将氨基酸运到核糖体上，按mRNA上密码子顺序将它们一一相连，直至mRNA出现终止密码子，肽链才从核糖体上脱落下来。

4、场所：细胞核(通过核孔到细胞质)模板：DNA的一条链（有义链）（一）转录原料：游离的核糖核苷酸（四种）产物：RNA（mRNA等)①转录：A. 转录的概念：以DNA的一条链为模板，合成信使RNA的过程。

B. 转录的意义：使遗传信息由细胞核传递到细胞质（核糖体）中。

C. 转录的地点：主要是细胞核。

细胞质中的线粒体和叶绿体也可以进行。

D. 转录的过程解旋：解旋酶的作用下，氢键断裂，DNA分子的一部分解旋。

转录：模板：以解旋后的DNA的一条链为模板。

新教材生物学人教版必修2 遗传与进化第4章第2节教学设计第4章基因的表达第2节基因表达与形状的关系目录一、核心素养对接二、必备知识三、探究实践四、深化归纳五、应用创新第4章 基因的表达 第2节 基因表达与形状的关系一、核心素养对接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。

二、必备知识（一）基因表达产物与性状的关系 1．间接控制方式(1)基因―――→控制酶的合成―――→控制代谢过程―――→控制生物体的性状。

(2)举例①豌豆的圆粒和皱粒。

②白化病⎩⎪⎨⎪⎧根本原因：编码酪氨酸酶的基因异常。

直接原因：缺少酪氨酸酶。

2．直接控制方式(1)基因―――→控制蛋白质的结构―――→控制生物体的性状。

(2)举例：囊性纤维化。

（二）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(1)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。

(2)只在某类细胞中特异性表达的基因：如卵清蛋白基因、胰岛素基因。

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。

微思考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。

(2)特性①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。

②可遗传性。

(3)类型：DNA 的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化等。

第4章 基因的表达第2节 基因表达与性状的关系教案(一)教学目标1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状。

2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。

3.概述生物体的表观遗传现象。

(二)教学重点和难点1.教学重点(1)基因表达与性状的关系。

(2)细胞分化的本质是基因的选择性表达。

(3)表观遗传现象。

2.教学难点表观遗传现象。

(三)教学过程一、创设情境,回顾已有知识，解决新问题。

展示“问题探讨”中的问题，提示学生联系有丝分裂的知识，组织讨论。

二、阐明基因表达产物与性状的关系提出问题:基因控制生物体的性状，基因又指导蛋白质的合成，那么基因、蛋白质与性状之间是什么关系呢?提供事实:皱粒豌豆的形成机制是淀粉分支酶异常;人的白化症状形成的原因是缺少酪氨酸酶。

①豌豆的圆粒与皱粒圆粒豌豆：淀粉含量高→成熟时吸水胀大；皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA 序列打乱→淀粉分支酶异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。

②人白化病的形成：控制酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。

总结在豌豆的圆粒与皱粒、白化病两个实例中，基因、蛋白质与性状三者之间的关系。

1．间接途径(1)途径：基因―→控制酶的合成―→控制细胞代谢―→控制生物体的性状。

提供事实:囊性纤维化的症状及其形成的原因:囊性纤维化：编码CFTR 蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR 蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR 蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。

回顾镰状细胞贫血的症状及其形成的原因。

组织小组讨论:这两种疾病形成的原因有什么共同点?分析、概括:共同点是基因结构改变导致所指导合成的蛋白质的结构异常，直接影响生物体的性状。

并用流程图表述：2．直接途径(1)途径：基因―→控制蛋白质的结构―→控制生物体的性状。