第4章 第2节 基因表达与性状的关系-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修2 遗传与进化 创新导学案word（人教版2019 不定项版）

学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.com○ 您身边的互联网+教辅专家 第2节 基因表达与性状的关系 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。 知识自主梳理 一读·课本夯实基础 知识点一 基因表达产物与性状的关系 1.基因对生物性状的间接控制 基内控 控制 控制 supl(01)酶的合成sup1(02)代谢过程生物体的性状。 实例： (1)皱粒豌豆的形成机制：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→sup1(O3)淀粉分 支酶异常，活性大大降低一淀粉合成受阻，含量降低一淀粉含量低的豌豆失水皱缩。 (2)人的白化症状的形成机制：编码酪氨酸酶的基因异常→不能合成sup1(O4)酪氨酸酸→骼氨 酸不能转变为supl(O5)黑色素→表现出白化症状。 2.基因对性状的直接控制 基因控 控制 supl(O6蛋自质的结构 生物休的性状。 实例：囊性纤维化 编码CFTR蛋白（一种氣离子转运蛋白）的基因缺失了3个碱基对一CFTR蛋白在第508位 suPl(O7)缺少苯丙氨酸一CFTR蛋白supl(O8)空间结构异常→CFTR\supl(O9)转运氯离子的 功能出现异常→患者支气管中黏液增多，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。 知识点二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supl(O1)细胞分化为基础的。 2.同一生物体内不同类型的细胞，基因都是sup1(O2)相同的，而supl(O3)形态、结构和功 能各不相同。 3.表达的基因的类型 (1)管家基因：在sup1(O4)所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞 supl(O5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)奢侈基因：只在某类细胞中sup1(O6)特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZxXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 4.细胞分化的本质是sup1(07基因的选择性表达。 5.基因的选择性表达与supl(08)基因表达的调控有关。 知识点三表观遗传 1.概念：生物体基因的supI(O1)碱基序列保持不变，但supl(O2)基因表达和supl(03)表型 发生sup1(04)可遗传变化的现象。 2.特点 (1)可遗传：supl(O5)基因表达和表型可以遗传给后代。 (2)不变性：基因的sup1(06碱基序列不发生改变。 (3)可逆性：DNA的supI(O7)甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被修饰的DNA可发生去甲 基化。 3.存在时期：普遍存在于生物体的supl(O8)生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 4.机制：DNA\s\up1(O9)甲基化；构成染色体的supl(IO)组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。 如DNA甲基化通过影响遗传信息的转录来抑制基因表达。 5.实例 (①)柳穿鱼花的形态结构与Lyc基因的甲基化有关。 (2)小鼠毛色与Ay基因上游甲基化有关。 (3)同卵双胞胎所具有的微小差异。 (④一个蜂群中的峰王和工蜂形态、结构、生理和行为的差异。 知识点四基因与性状的关系 1.基因与性状间的对应关系 基因控制生物体的性状 ①八x（sp1(01)控制)一个性状②x0gpl(02)控》多个性状（如基因间相互作用）③0效p103挖)一个性状（如人 的身高) 2.生物体的性状不完全是由基因决定的，supl(04)环境也会影响生物体性状。如后天的营 2 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用，水毛茛两种类型叶的形成也与环境因素相关。 3,supl(05)基因与基因、supl(O6)基因与基因表达产物、supl(07)基因与环境之间存在若复 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。 三引隐性知识 1.P71问题探讨)填空：同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸在水中的叶的形态不同，这两 种叶细胞中基因组成 ,两种叶型的差异可能是由 引起的。 答案：相同环境因素 2.P74与社会的联系)填空：吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平 对染色 体上的 也会产生影响。男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平 答案：升高组蛋白明显升高 3.P74相关信息)填空：除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生 等修饰也会影响基因的表达 答案：甲基化乙酰化 4.P75思维训练)填空：果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在 31℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常 环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。这是由于果蝇翅的发育需要经过 催化的反 应。而酶是在 控制下合成的，酶的活性受 等条件的影响。 答案：酶基因温度、pH 知识框架构建 再读·课本整体感知 知识框架构建 酶的合成 控 制 代谢 间 控 控性影环 基因 基因控制性状的途径 制 表达 蛋白质的结构 直接 制状响境 与性 状的 细胞分化的本质 基因的选择性表达 关系 表观遗传 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 概念方法检测 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 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。基因还能通过控制蛋白 质的结构直接控制生物体的性状。（课本P71) 练习1()基因控制生物的性状需经过遗传信息的转录与翻译过程。() (②)基因可通过控制酶的合成，控制糖类、脂质的合成。() (③)皱粒豌豆的形成机制体现了基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。() 答案：(1)√(2)√(3)× 2.细胞分化的本质就是基因的选择性表达。（课本P72) 练习2（①）在一个细胞中所有的基因都一定表达。() (2)同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果。() 答案：(1)×(2)√ 3.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。（课本P74④ 练习3()表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变。 () (②)表观遗传现象普遍存在于生物体的整个生命活动过程中。(） 答案：(1)×(2)√ 重点难点突破 三读·课本质疑疑难 重难一基因表达与性状的关系 1,基因控制生物体性状的途径 ()间接途径：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)直接途径：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 2.生物体的性状受DNA或RNA的控制，但主要通过蛋白质米体现。蛋白质是生命活动的 主要承担者。 3.基因对性状的间接控制和直接控制都是通过蛋白质来起作用的，与前者相关的蛋白质一般 是酶、激素等，与后者相关的蛋白质是结构蛋白。 4.体现某种性状的物质并不都是蛋白质，如黑色素、淀粉等，此类性状往往是通过基因控制 ,控制 ,控制 控制 性状的间接途径实现的，即基因酶的合成产生该非蛋白质类物质的代谢过程 性 状。 学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 典型例题 [例1]如图为人体内基因对性状的控制过程，据图分析，下列相关叙述正确的是() 黑色素 基因1 ① RNA巴酪氨酸南》 酪氨酸 基因2 ①RNA,巴直红蛋白生正常红细跑 镰状红细题 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①需要RNA聚合酶的催化，过程②不需要RNA的协助 C.过程④⑤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 解题分析：人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，基因1和基因2可出现在同一细胞中， A错误；图中过程①为转录，需要RNA聚合酶的催化，过程②为翻译，需要RNA的协助， B错误：过程④⑤的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同，C错误。 答案：D [例2]（不定项）白化病和黑尿病都是因为酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成 黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液中因含有尿黑酸，過空气后氧化变 黑。如图表示人体内与之相关的一系列生化过程，据图分析，下列叙述正确的是() 苯丙氨酸醇A·酪氨收C一·尿黑酸 白化病酶B 黑尿病头D 照色煮 乙酰乙酸 A.白化病和黑尿病说明基因是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体性状的 B.若一个胚胎干细胞中控制酶D合成的基因异常，则可能会导致黑尿病 C.若一个皮肤角质层细胞中控制酶B合成的基因异常，则不会导致白化病 D.图中代谢过程可说明一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制 解题分析：白化病和黑尿病都是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 性状的，A错误：一个胚胎干细胞控制酶D合成的基因发生突变，可能会导致黑尿病，B正 确：基因突变发生在个体发育的时期越早，变异范围越大，反之越小，若一个皮肤角质层细 胞控制酶B合成的基因发生突变，表现突变的范围较小，不会导致白化病，C正确：由图中 代谢过程可知，酶A缺乏可影响多个性状，即一个基因可影响多个性状，同时尿黑酸的合成 5 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.ZxXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 受多个基因控制，即一个性状也可受多个基因控制，D正确。 答案：BCD 重难二细胞分化的本质是基因的选择性表达 1.管家基因和奢侈基因 ()管家基因：指所有细胞中都表达的一类基因，这类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合成酶基因等。 (②)奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因。 2.细胞分化 分子水平：基因选择性表达，合成了某种 标志 细胞特有的蛋白质，如卵清蛋白、胰岛素 细胞水平：形成不同种类的细胞 表达 基因 所有管家基因和部分奢侈基因 “变” 不变 -DNA,tRNA、rRNA,细胞的数月 “不变” 改变 mRNA,蛋白质的种类，细胞的形 态、结构和功能 典型例题 [例3)人把能够在所有细胞中表达、维持细胞基本生命活动所必需的基因称为“管家基因” ，而把只在特定细胞中表达的基因称为“奢侈基因”。下列相关说法正确的是() A.ATP水解酶、膜蛋白、血红蛋白都是“管家基因”的表达产物 B.植物细胞发生质壁分离后的复原过程不需要“奢侈基因”表达产物的调控 C.人的RNA聚合酶基因和抗体基因都属于“管家基因” D.细胞分化不是“奢侈基因”选择性表达的结果 解题分析：ATP水解酶、部分膜蛋白（如水通道蛋白）是管家基因的表达产物，而血红蛋白基 因只在红细胞中表达，部分膜蛋白（如一些激素受体）只存在于相应细胞膜的表面，因此血红 蛋白和部分膜蛋白是“奢侈基因”表达的产物，A错误：人的RNA聚合酶基因可在所有细 胞中表达，属于“管家基因”，而抗体基因只在浆细胞中表达，属于“奢侈基因”，C错误： 细胞分化是“奢侈基因”选择性表达的结果，D错误。 答案：B [例4]研究表明，xL印基因在某种鸟类的神经、皮肤、肌肉等不同细胞中均有表达，其中在 6 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZxXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 骨骼肌中表达量最高，且雌鸟和雄鸟中的表达水平有明显差异。下列叙述正确的是() A.xL印基因在骨骼肌中表达量最高，说明骨骼肌细胞中该基因数量最多 B.可以通过检测组织细胞中xL印基因的表达量米确定细胞的分化程度 C.同一雄鸟不同细胞中DNA和RNA种类相同，蛋白质种类不同 D.xLp基因在雌雄鸟中表达水平不同可能会导致雌雄个体飞行能力不同 解题分析：不同细胞中基因是选择性表达的，xL印基因在骨骼肌中表达量最高，不能说明骨 骼肌细胞中该基因数量最多，同一个体，体内细胞含的基因数一般相同，A错误：xLp基因 在某种鸟类的神经、皮肤、肌肉等不同细胞中均有表达，而神经、皮肤、肌肉细胞都是己分 化的细胞，所以不能通过检测组织细胞中xLp基因的表达量来确定细胞的分化程度，B错误： 由于基因的选择性表达，同一雄鸟不同细胞中DNA种类相同，RNA和蛋白质种类不完全相 同，C错误；由题干信息可知，xLp基因“在骨骼肌中表达量最高，且雌鸟和雄鸟中的表达 水平有明显差异”，由于骨骼肌与飞行能力密切相关，故可推测xL印基因在雌雄鸟中表达水 平不同可能会导致雌雄个体飞行能力不同，D正确。 答案：D 重难三表观遗传 机 DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基 制 化、乙酰化等修饰 可遗传 基因表达和表型可以遗传给后代 不变性 基因的碱基序列保持不变 点 DNA的甲基化修饰可以发生可逆 可递性 性变化，即被修饰的DNA可以发 生去甲基化 表观遗传不遵循孟德尔遗传规律 意 表观遗传可以通过有丝分裂和诚数分裂传递 被修饰的基因 表观遗传一般是影响到基因的转录过程， 进而影响蛋白质的合成 典型例题 [例5]DNA甲基化通常发生在DNA的CG序列密集区，发生甲基化的DNA可以和甲基化 DNA结合蛋白结合，使DNA链发生高度紧密排列，导致RNA聚合酶无法与其结合。下列 说法错误的是( 7 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 A.神经细胞中，呼吸酶基因处于非甲基化状态 B.结构越不稳定的DNA越容易发生甲基化 C.DNA甲基化可调控基因的选择性表达 D.对DNA去甲基化后其上的基因可以正常表达 解题分析：“DNA甲基化通常发生在DNA的CG序列密集区”，而G和C之间有三个氢键， 稳定性较高，B错误。 答案：B [例6（不定项）某种小鼠常染色体上的A基因能控制蛋白X的合成，a基因则不能，当小鼠 缺乏蛋白X时表现为个体较小（侏儒鼠）。A基因在雌配子中会发生DNA甲基化修饰而抑制 其表达，在雄配子中的A基因是非甲基化的，如图所示。下列关于图中雌、雄鼠的叙述，不 正确的是() 雌鼠 ·表示甲基化雄限 雄配子 雄配子 A.DNA甲基化会引起基因碱基序列的改变 B.雌鼠与雄鼠基因型相同，所以表型相同 C.雌鼠A基因来自其父本的概率为12 D.雌、雄鼠杂交后代中，侏儒鼠占1/4 解题分析：DNA甲基化修饰通常会抑制基因的表达，但不改变基因碱基序列，A错误：雄佩 (基因型为A)中A基因发生了甲基化，不能表达，因此雌鼠与雄鼠基因型相同，但表型不同 ,B错误：由于雌鼠产生的雌配子中A基因发生了甲基化，而雄鼠产生的雄配子中A基因没 有甲基化，因此雌鼠中没有发生甲基化的A基因来自它的父本的概率为100%，C错误：设 甲基化的基因用A1或a1表示，则Aa雄鼠产生的雄配子为A:a=1:1,Aa1雌鼠产生的雌 配子为A1:a=1:1,因此雌雄鼠杂交子代的基因型和比例为AA1:Aa1:Aa:aa1=1:1: 1:1,A基因能控制蛋白X的合成，a基因则不能，当小鼠缺乏蛋白X时表现为个体较小（侏 儒鼠)，且发生甲基化的A基因不能表达，因此雌、雄鼠杂交后代中，侏儒鼠占12，D错误。 答案：ABCD 8 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 课时作业 题号 2 3 5 6 8 难度 ★ ★ ★ ★ ￥ ★ 基因的 基因的 基因表 基因表 管家基 选择性 选择性 基因与 达产物 达产物 表观遗 DNA甲 题点 因、奢侈 表达与 表达与 性状关 与性状 与性状 传 基化 基因 细胞分 细胞分 系 的关系 的关系 化 化 题号 9 10 11 12 13 14 15 16 难度 ★ ★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ ★★★ 基因表 基因选 基因表 基因表 基因表 基因与 达产物 择性表 达产物 达产物 表观遗 达产物 表观遗 题点 性状关 与性状 达与细 与性状 与性状 传 与性状 传 系 的关系 胞分化 的关系 的关系 的关系 一、单项选择题（每题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的） ○知识点一基因表达产物与性状的关系 1.下列有关基因控制生物性状的实例分析，届于通过控制蛋白质的结构直接来控制生物体性 状的是() A.白化病 B.苯丙铜尿症 C.囊性纤维化 D.豌豆粒形 答案：C 解析：白化病、苯丙酮尿症、豌豆粒形都是基因通过控制酶的合成米控制代谢过程，进而控 制生物体的性状，A、B、D不符合题意；囊性纤维化属于基因通过控制蛋白质的结构直接来 控制生物体的性状，C符合题意。 2.豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的 是() 9 学科网书城围 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 莲 旋粉分支 2淀粉分 基因R) 支 淀粉吸水账大圆粒 A.图中显示了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 B.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升 C.皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美 D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异 答案：B 解析：当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，会导致淀粉分支酶异常，其活性大大降低，从而 使细胞内淀粉的含量下降，B错误：皱粒种子中淀粉含量相对较低，而蔗糖含量相对较高， 种子的甜度增加，C正确；图中①②过程分别为转录和翻译，都会发生碱基互补配对，其中 转录过程中有T和A配对，而翻译过程中没有，D正确。 ○知识点二基因的选择性表达与细胞分化 3同一个体中，在所有细胞中都表达的一类基因，称为管家基因，只在某类细胞中特异性表 达的基因称为奢侈基因。下列相关叙述错误的是() A.管家基因指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的 B.奢侈基因表达的产物赋予细胞特定的形态、结构和功能 C.所有细胞中都含有管家基因，但只有部分细胞含有奢侈基因 D.奢侈基因能表达说明细胞已发生了分化 答案：C 4.将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞，以替代损伤的胰岛B细胞， 达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是() A.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞的核基因组成不同，基因表达情况不同 B.“胰岛样”细胞与胰岛B细胞的核基因组成相同，基因表达情况不同 C.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞的核基因组成相同，基因表达情况不同 D.“胰岛样”细胞与胰岛B细胞的核基因组成不同，基因表达情况不同 答案：C 解析：“胰岛样”细胞由骨髓干细胞分化形成，二者核基因组成相同，基因表达情况不同，A 错误，C正确：“胰岛样”细胞可用来替代损伤的胰岛B细胞，故二者核基因组成相同，基 10