4.2基因表达与性状的关系-2023-2024学年高一下册生物同步教材解读（人教版2019必修2）

第4章 基因的表达 4.2基因表达与性状的关系 课标导航 1.理解基因表达的基本概念：学生应掌握基因表达的基本过程，包括转录和翻译两个主要阶段，以及这些过程如何导致蛋白质的合成。 2.阐述基因控制性状的两种方式：学生应能够解释基因是如何通过两种主要方式控制生物体性状的，即直接通过蛋白质的结构影响性状，以及间接通过控制酶的合成来影响代谢过程，进而控制性状。 3.探讨基因、蛋白质与性状的关系：学生应能够举例说明基因与性状之间并非简单的一一对应关系，理解一个性状可能受到多个基因的影响，同时一个基因也可能影响多个性状。此外，还应认识到蛋白质在基因与性状关系中的重要作用。 问题导入 孟德尔用一对相对性状的豌豆杂交实验揭示了基因在亲、子代传递过程中的分离现象，它能够解释一对相对性状的遗传规律。然而，生物个体均具有多种性状，图 1-9 所示的兔子有眼睛颜色、毛色等不同性状，南瓜有颜色、形状等不同性状。那么，不同性状在遗传过程中的关系是如何呢？ 观察花园里的豌豆植株，孟德尔发现就子叶颜色和种子形状来看，包含了两种类型：一种是黄色圆粒的，还有一种是绿色皱粒的。 孟德尔仍以豌豆为材料，选取两对相对性状，其中一对相对性状是子叶的颜色（黄色和绿色），另一对相对性状为种子的形状 （圆形和皱形）。以纯合的黄色圆形种子和绿色皱形种子为亲本进行杂交实验。 F1种子为黄色圆形，说明黄色相对于绿色为显性，圆形相对于皱形为显性。F1自交后，在F2中出现4种表型，而且黄色圆形、黄色皱形、绿色圆形、绿色皱形的比例大致为 9∶3∶3∶1，其中有两种类型与亲本的表型相同，即黄色圆形种子和绿色皱形种子，另外两种是不同于亲本表型的新组合，即黄色皱形种子和绿色圆形种子。 知识点拨 知识点01 基因表达产物与性状的关系 实例1：豌豆的圆粒与皱粒 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接控制生物体的性状。 实例2：人的白化病 实例3：囊性纤维病 实例4：镰刀型血细胞贫血症基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 知识点02 基因的选择性表达与细胞分化 1.生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。 2.细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 3.根据基因在不同类型细胞中的表达情况，对基因分类 ①管家基因：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、RNA聚合酶基因、细胞呼吸酶基因等； ②奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因。如卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因。 4.细胞分化的本质：基因的选择性表达 5.基因选择性表达的意义 是细胞分化的根本原因，保证机体的正常发育；各种蛋白质在需要时才合成，以适应多变得环境。 6.基因的选择性表达与基因表达的调控有关。基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及表达水平的高低都是受到调控的，这种调控直接影响性状。 知识点03 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，叫做表观遗传。不依赖于DNA碱基序列变化并且能遗传给子代的表型改变。 2.调节机制 （1）DNA修饰：DNA甲基化和甲基化程度 （2）组蛋白修饰：染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化、去乙酰化 知识点04 基因与性状之间关系 1.单个基因控制一个性状 豌豆皱粒、白化病、囊性纤维病等 2.多个基因控制一个性状 人的身高、血压、智力、长相、记忆力、性格、自尊、对社会的态度、叶绿素的形成等 3.单个基因控制多个性状 （1）控制豌豆红花的基因C,由它决定所产生的红色素，不仅影响着花的颜色（红花色），而且，还影响到托叶和种皮的部位也出现相应的红色，只不过以其中的红花性状表现的更突出罢了 （2）果蝇的残翅基因(v),不仅能使翅膀变的更小，而且,也能使其平衡棒的第三节变得更短，还能使其生殖器官的某些部分变形，甚至还会影响到幼虫的生活力和成虫的寿命等。 4.生物体的性状除了受基因控制外，还受环境 的影响 思维拓展 拓展一、 表观遗传 在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化，称为表观遗传。基因组含有两类遗传信息，一类是传统意义上的遗传信息，即DNA 序列所提供的遗传信息；另一类是表观遗传学信息，它提供了何时、何地、以何种方式去应用遗传信息的指令。表观遗传学的现象很多，已知的有 DNA甲基化、基因组印记和 RNA编辑、基因沉默、核仁显性和休眠转座子激活等。和DNA的改变所不同的是，许多表观遗传的改变是 可逆的，这就为疾病的治疗提供了乐观的前景。 生物体中任何细胞都带有同样的遗传信息，但一个基因在不同组织、不同细胞中的表现并不一样，这是由基因调控机制所决定的。遗传信息从DNA传递到蛋白质的过程称为基因表达，