4.2 基因表达与性状的关系-【帮课堂】2021-2022学年高一生物同步精品讲义（人教2019必修2）

第4章 基因的表达 4.2 基因表达与性状的关系 ( 目标导航 ) 1．通过“皱粒豌豆的形成机制”、囊性纤维化形成的机制，说明基因能够通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物性状。 2．通过比较鸡输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中DNA和mRNA的检测结果，说明细胞分化是基因选择性表达的结果。 3.通过分析柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传现象，概述表观遗传。 4.阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性。 ( 知识精讲 ) 知识点01 基因控制性状的途径 1．间接途径 (1)途径：基因酶的合成细胞代谢生物体的性状。 (2)举例 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。 2．直接途径 (1)途径：基因蛋白质的结构生物体的性状。 (2)举例 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。 知识点02 细胞分化的本质是基因的选择性表达 1．基因类型 (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。 2．细胞分化的本质：基因的选择性表达。 知识点03 表观遗传、基因与性状的对应关系 1．表观遗传 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.基因与性状的对应关系 (1)基因决定生物性状 (2)生物体的性状还受环境条件的影响。 (3)基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间借助复杂的相互作用，形成一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 ( 能力拓展 ) 考法01 基因表达产物与性状表现的关系 根据基因表达产物蛋白质的类型的不同，把基因对性状的控制划分为直接控制和间接控制两种类型。基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状称为直接控制，如囊性纤维化、镰状细胞贫血等；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称为间接控制，如豌豆种族的皱粒、人的白化症状等。 【典例1】下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(　　) 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①过程需要RNA聚合酶的催化，②过程不需要tRNA的协助 C．④⑤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①②③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 【答案】D　 【解析】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①过程为转录，需要RNA聚合酶的催化，②过程为翻译，需要tRNA的协助；④⑤过程的结果存在差异的根本原因是基因结构的不同。 方法技巧：基因是直接控制还是间接控制性状的判断方法 ①若生物性状直接由蛋白质体现，则应为基因控制蛋白质结构直接控制生物性状。 ②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。 考法02 基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的本质就是基因的选择性表达，生物体多种多样的性状都是以细胞分化为基础的。 归纳总结：基因选择性表达的结果表现在以下方面： ①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。 ②细胞结构的变化：细胞器的种类和数量发生变化。 ③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.下表是5种基因在几种细胞中表达的情况,相关叙述错误的是(　　) 基因 成熟红细胞 浆细胞 胰岛B细胞 细胞呼吸酶基因 + + + 核糖体rRNA基因 + + + 血红蛋白基因 + - - 抗体基因 - + - 胰岛素基因 - - + “+”表示基因开放表达,“-”表示基因关闭不表达 A.细胞呼吸酶基因和核糖体rRNA基因在所有细胞中均表达 B.胰岛B细胞中不存在血红蛋白基因和抗体基因 C.上述基因表达的差异体现了细胞分化的实质 D.上述三种细胞的差异是基因选择性表达的结果 【答案】B 【解析】根据题表可知,细胞呼吸酶基因和核糖体rRNA基因在细胞中均表达;胰岛B细胞中存在血红蛋