新教材2025版高中生物第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系学案新人教版必修2

第2节 基因表达与性状的关系

课堂互动探究案

课程标准

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选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现

2．概述某些基因中碱基序列不变但表型变更的表观遗传现象

素养达成

1.结合实例，阐述基因限制性状的两种方式，驾驭基因、蛋白质与性状之间的关系。(科学思维)

2．通过与细胞核遗传比较，了解细胞质遗传及特点。(科学思维)

3．依据结构确定功能观理解细胞分化的实质和表观遗传现象。(生命观念)

设疑激趣

在矮牵牛蓝和白的复色品种中，蓝色部分和白色部分的多少，受温度影响很大。假如在30 ℃～35 ℃高温下，开花繁茂时，花瓣完全呈蓝色或紫色，可是在15 ℃时，同样开花很繁茂时，花瓣呈白色。而在上述两种温度之间，呈现蓝和白的复色花的蓝色和白色的比例随温度的变更而变更。

请思索下列问题：

(1)牵牛花多变的颜色受哪些因素的影响？

(2)生物的性状表现只受基因限制吗？

夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂

学习主题一 基因、蛋白质与性状的关系

活动1 分析教材P71～72豌豆粒形与囊性纤维化的遗传实例，并结合下列图解探讨并归纳相关问题。

1．图1中豌豆呈圆粒或皱粒与哪种基因和酶有关？为什么相关基因异样则为皱粒？

2．囊性纤维化的干脆病因是什么？根本病因又是什么？

3．图1和图2分别表示基因限制性状的哪种途径？

4．总结基因、蛋白质与性状之间的关系。

活动2 思索回答下列问题。

1．基因与蛋白质有什么关系？

2．回顾蛋白质的学问，思索蛋白质与生命活动有什么关系？

归纳概括

基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着困难的相互作用，这种相互作用形成了一个错综困难的网络，精细地调控着生物体的性状。

名师提示

基因、蛋白质、环境和性状之间的关系

1.基因限制性状的方式

干脆途径 间接途径

方式 基因通过限制“蛋白质的结构”干脆限制生物性状 基因通过限制“酶”的合成来限制代谢过程进而限制生物性状

图解

2．基因、蛋白质与性状之间的关系

基因与性状的关系并非简洁的线性关系，可以是多个基因确定一特性状；也可以是一个基因与多特性状有关；而且还会受到环境的影响。

1．(合格考)基于对基因与生物体性状关系的理解，推断下列表述正确的是( ) A.生物体的性状主要是由基因确定的

B.每种性状都是由一个特定的基因确定的

C.基因都是通过限制酶的合成来限制性状的

D.基因的碱基序列相同，该基因确定的性状肯定相同

2．(合格考)囊性纤维化患者的患病缘由是编码跨膜蛋白的基因发生了碱基对的缺失，导致跨膜蛋白转运氯离子的功能异样，最终使患者肺功能严峻受损。下列有关分析错误的是( )

A.发生变更的基因是有遗传效应的DNA片段

B.该实例体现了基因限制生物性状的间接途径

C.跨膜蛋白的形成过程经验了转录和翻译过程

D.碱基对的替换不肯定会引起蛋白质的变更

3．(等级考，不定项选择)人类白化病和苯丙酮尿症是由代谢异样引起的疾病，下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程，由图中能得出的结论是( )

A.基因可以通过限制蛋白质的结构来限制生物的性状

B.基因可以通过限制酶的合成来限制生物的性状

C.一个基因可以限制多种性状

D.一种性状可以由多个基因限制

4．(等级考，不定项选择)下图表示基因的作用与性状的表现之间的关系，下列相关叙述正确的是( )

A.①过程与DNA复制的共同点是都以DNA的一条链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行

B.③过程干脆须要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP

C.人的镰状细胞贫血是通过蛋白质干脆表现性状的，苯丙酮尿症是通过蛋白质间接表现性状的

D.HIV、大肠杆菌及T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程

学习主题二 基因的选择性表达与表观遗传

活动1 同一个体不同的体细胞由于分化形成了不同的形态、结构，这种不同细胞形态、结构不同的根本缘由和干脆缘由分别是什么？

活动2 细胞中的基因能否表达，受到精确的调控。基因表达的调控，可能发生在基因表达的哪些环节？

活动3 下图表示同一个体的5种细胞中5种基因的表达状况，推断哪种基因在5种细胞中均需表达；依据细胞的结构和功能可以推断，5种细胞中除RNA聚合酶基因均需表达外，还可能有哪些基因均须要表达？

活动4 表观遗传的实例分析

1．柳穿鱼花形的遗传分析

柳穿鱼花形有左右对称和中心对称两种。柳穿鱼细胞内的DNA序列完全相同，不同的是Lcyc基因的甲基化程度。即

植株A→Lcyc基因甲基化程度低→ Lcyc基因表达→左右对称的花植株B→Lcyc基因高度甲基化→ Lcyc基因不表达→中心对称的花

科学家进行了如下试验：

这说明_______________________________________________。

2．某种试验小鼠不同毛色的遗传分析

该种小鼠的毛色除了受Avy基因限制，还受到Avy基因上游的一段DNA序列(a序列)限制。a序列既可以使Avy基因持续表达(小鼠毛色全部为黄色)，也可以使Avy基因的表达处于完全关闭状态(小鼠毛色全部为黑色)。另外，a序列还能够调控Avy基因的表达水平，使小鼠毛色呈现介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。 上述资料信息，请用流程图描述出纯种黄毛鼠和纯种黑毛鼠杂交，子鼠毛色呈现介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型的机制？

易错提示

(1)多细胞生物的个体发育离不开细胞的分化，但细胞分化后的不同细胞中核DNA相同，mRNA和蛋白质一般不完全相同。

(2)单细胞生物与多细胞生物分化形式的不同：单细胞生物的细胞分化不表现为细胞间的差异，而是在生活史中有规律地发生形态和生理上的阶段性变更。多细胞生物通过细胞分化形成特定形态、结构和功能的组织和器官。

(3)细胞分化的标记：在全部细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化；只有在特定细胞中选择性表达的基因才可限制细胞分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因的表达可以证明细胞发生了分化。

名师提示

(1)表观遗传机制可以使动物打破DNA序列变更缓慢的限制，使后代能快速获得上一代生物对环境因素作出反应而发生的变更。

(2)表观遗传机制对生物种群的生存和繁衍可能是有利的，也可能是有害的。

(3)表观遗传并不是进化。在外因消逝后，表观遗传现象会渐渐淡化消逝，DNA会回到原先的调控状态。

(4)表观遗传状况的变更是可逆的。如人的不良生活习惯(吸烟、吸毒等)会变更有关基因的表观遗传状态，但一旦这些不良习惯被消退。这些表观遗传的变更又会渐渐减弱甚至消逝。

1.细胞分化的机制

(1)不同细胞中基因“执行状况”不同，即基因选择性表达，如胰岛细胞中胰岛素基因表达，抗体基因关闭，而浆细胞则与之相反。

(2)由于基因的选择性表达，导致含遗传信息相同的细胞中mRNA和蛋白质各不相同，从而导致出现细胞形态、结构或生理功能的“别出心裁”(即分化)。

2．对细胞分化过程的理解

(1)从细胞水平分析：细胞的形态、结构和功能发生变更。

(2)从亚显微结构水平分析：细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生变更。

(3)从分子水平分析：

①蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生变更。

②基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的执行状况不同，这是细胞分化的根本缘由。

3．表观遗传的特征及机制

(1)表观遗传的特征

①不发生DNA序列的变更

表观遗传不发生DNA序列的变更。犹如卵双胞胎具有完全相同的基因组成，但在长大成人后性格、健康方面等会出现差异，这种现象与表观遗传有关。

②可遗传

表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂在细胞或个体间遗传。如一个遗传物质完全一样的小鼠品系，其体毛具有不同颜色，这与基因的甲基化程度有关，并且这种毛色的性状差异往往可以传递给后代。

③受环境影响

环境的变更可以导致基因表观修饰的变更，进而引起表型变更。个体在生长和发育过程中获得的环境影响，可能会遗传给后代。

(2)表观遗传的机制

①DNA的甲基化

基因中的碱基序列没有变更，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。

②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，使瘦长的DNA卷成紧密的结构。乙酰化修饰就是用乙酰基把组蛋白的正电荷屏蔽掉。组蛋白的正电荷一旦削减，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)RNA干扰

RNA干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象。当细胞中导入或内源产生与某个特定mRNA同源的双链RNA时，该mRNA发生降解或者翻译阻滞，导致基因表达缄默。这种现象发生在转录后水平，又称为转录后基因缄默，是表观遗传的重要机制之一。

4．基因与性状的关系

(1)一个基因确定一种性状(多数性状受单基因限制)。

(2)一个基因影响多种性状(如基因间相互作用)。

(3)多个基因限制一种性状(如身高、体重等)。

图解如下：

1．(合格考)下列关于细胞分化的描述正确的是( )

A.老年人体内没有细胞分化

B.细胞分化的方向是可逆转的

C.细胞分化使细胞功能趋向特地化

D.细胞分化增加了细胞的数量和种类

2．蒜黄和韭黄是在缺乏光照的环境下培育的蔬菜，对形成这种现象的最好说明是( )

A.环境因素限制了有关基因的表达