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?

（二）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：

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