4.2基因表达与性状的关系导学案-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第四章 基因的表达 第二节 基因表达与性状的关系 一、学习目标 1．举例说明基因通过控制酶的合成或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、学习重难点 1.学习重点：（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.学习难点：表观遗传现象。 三、教学过程 （一）课堂导入（5分钟） 同一株水毛莨，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶表现出了两种不同的形态。 讨论: 1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗? 2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的? （2） 正式授课 知识点一、基因表达产物与性状的关系（10min） 1.间接控制 （1）实例分析 （2）原因：根本原因（编码相关酶的基因结构异常） 直接原因（相关酶结构异常） 结果（代谢产物不足等）。 2.直接控制 (1)实例剖析 （2）原因：根本原因（相关基因结构异常） 直接原因（结构蛋白异常） 结果（细胞形态、结构改变等）。 3.【知识拓展】： (1)生物体的性状受 DNA或 RNA的控制,但主要通过蛋白质来体现。 (2)基因对性状的间接控制和直接控制大多是通过蛋白质来起作用的，与前者相关的蛋白质一般是酶、激素等等，与后者相关的蛋白质是结构蛋白。 (3)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。 知识点二： 基因与性状的关系 （10min） 1.图示分析 2.基因与性状不是简单地一一对应关系 (1)多个基因控制一个性状:例如,人的身高是由多个基因决定的，且每个基因对身高都有一定的作用。 (2)一个基因影响多个性状:例如，水稻中的 Ghd7 基因编码的蛋白质不仅调控水稻的开花,还影响水稻的生长、发育和产量等。 (3)环境影响:生物的性状不仅由基因决定,还受环境条件的影响，是基因和环境条件共同作用的结果，即表型=基因型+环境条件。如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。 （4）多因素作用:基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,形成了一个错综复杂的网络,精细地调控着生物体的性状。 【归纳总结】 (1)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因的共同控制。 (2)线粒体和叶绿体中的DNA是裸露的。 (3)线粒体和叶绿体中也进行 DNA复制、转录和翻译,翻译的场所是核糖体,这两种细胞器中均具有核糖体。 (4)细胞质基因的遗传遵循中心法则，但不遵循孟德尔遗传规律。细胞质基因遗传产生的后代会出现性状分离,但没有一定的分离比。 知识点三：基因的选择性表达与细胞分化（10min） （1）分化前和分化后形成的各种细胞中 DNA(基因)不变。 （2）表达的基因有两类：所有细胞中都表达的基因（如ATP 合成酶基因、核糖体蛋白基因）；只在某类细胞中特异性表达的基因（如血红蛋白基因、胰岛素基因） （3）分化形成的各种细胞中mRNA 和蛋白质不完全相同。 3.细胞分化的标志 （1）分子水平：合成某种细胞特有的蛋白质(如唾液淀粉酶、胰岛素等)。 （2）细胞水平：形成不同种类的细胞。 4 、细胞分化的本质:基因的选择性表达。（基因的选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。） 5、细胞分化的“变”与“不变”： （1） 不变：DNA、细胞的数目等。 （2） 改变：mRNA的种类、蛋白质的种类、细胞的形态、结构和生理功能等。 6、【知识拓展】： 管家基因和奢侈基因 (1)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，这类基因表达的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因等。 知识点四：表观遗传（10min） 1.实例分析 （1）柳穿鱼花的形态结构的遗传分析 柳穿鱼花的形态结构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（基因的甲基化是指基因的多个碱基连接甲基基团，甲基化影响基因表达）。即 植株A Lcyc基因的甲基化程度低 Lcyc基因表达 左右对称的花 植株B Lcyc基因的甲基化程度高 Lcyc基因不表达 中心对称的花 科学家进行了如下实验：自交 植株A×植株B F1(与植株A相似) F2中多数与植株A相似，少数与植株B相似 这说明DNA甲基化能遗传给下一代。 （2） 某种实验小鼠毛色的遗传分析 该种小鼠的毛色除了受 AVY基因控制,还受到 AVY基因上游的一段 DNA 序列控制。上游序列既可以使 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抑制状态( 小鼠毛色全部为黑色)。另外，上游序列还能够调控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。 这说明：①基因的甲基化会抑制该基因的表达,从而影响生物的性状； ②基因的甲基化是可以遗传给下一代的。 2.表观遗传的概念 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。 3.表观遗传的特点： (1)普遍性。表观遗传普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动进程中。 (2)受环境影响。 (3)DNA序列不发生改变。没有DNA 序列的改变或不能用DNA序列变化来解释。 (4)可遗传。即这类改变通过有丝分裂或减数分裂能在细胞或个体间世代遗传。 4.表观遗传的机制 (1)DNA 的甲基化 基因中的碱基序列没有变化,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，使细长的 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减少,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，导致基因表达沉默，属于转录后水平基因沉默,又称为转录后基因沉默,是表观遗传的重要机制之一。 【知识拓展】： (1) 表观遗传机制可以使动物打破DNA 序列变化缓慢的限制，使后代能迅速获得上一代生物对环境因素作出反应而发生的变化。 (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。在外因消失后，表观遗传现象会逐渐淡化消失,DNA 会回到原先的状态。 (4)表观遗传状况的改变是可逆的。如人的不良生活习惯(吸烟、吸毒等)会改变有关基因的表观遗传状态,但一但这些不良习惯被消除,这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失。 背诵内容 1. （1）基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状。eg:白化病、苯丙酮尿症、皱粒豌豆 （2）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。eg:囊性纤维化、镰状细胞贫血 2.（1）细胞分化的本质:基因的选择性表达。 （2）细胞分化形成的各种细胞中mRNA 和蛋白质不完全相同。 （3）细胞分化的“变”与“不变”： ①不变：DNA、细胞的数目等。 ②改变：mRNA的种类、蛋白质的种类、细胞的形态、结构和生理功能等。 3.（1）表观遗传的概念 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。 （2）表观遗传的特点： ①普遍性。②受环境影响。③DNA序列不发生改变。④可遗传。 4.基因与性状不是简单地一一对应关系 (1)一个基因控制一个性状 （2）多个基因控制一个性状 (3)一个基因影响多个性状 (4)环境影响:即表型=基因型+环境条件。 5.(1)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因的共同控制。 (2)线粒体和叶绿体中的DNA是裸露的。 (3)细胞质基因的遗传遵循中心法则，但不遵循孟德尔遗传规律。细胞质基因遗传产生的后代会出现性状分离,但没有一定的分离比 (4)线粒体和叶绿体中也进行 DNA复制、转录和翻译,翻译的场所是核糖体,这两种细胞器中均具有核糖体。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $