2020_2021学年新教材高中生物第4章基因的表达2基因表达与性状的关系课件新人教版必修2

1、第2节基因表达与性状的关系 基础预习自查基础预习自查 问题一问题一: :基因控制生物性状的方式有哪些基因控制生物性状的方式有哪些 ? ? 1.1.实例实例1:1:皱粒豌豆的形成机制皱粒豌豆的形成机制 (1)(1)过程过程: :皱粒豌豆中编码淀粉分支酶的基因被插入的皱粒豌豆中编码淀粉分支酶的基因被插入的DNADNA序列打乱序列打乱_ _活性降低活性降低淀粉含量降低淀粉含量降低, ,豌豆失水皱缩。豌豆失水皱缩。 (2)(2)结论结论: :基因通过控制基因通过控制_来控制代谢过程来控制代谢过程, ,进而控制生物体的性状。进而控制生物体的性状。 2.2.实例实例2:70%2:70%的囊性纤维化患者的囊

2、性纤维化患者 (1)(1)过程过程: :编码编码CFTRCFTR蛋白的基因缺失蛋白的基因缺失3 3个碱基个碱基, ,导致导致CFTRCFTR蛋白质蛋白质_改变改变, ,使使 其转运氯离子的功能出现异常其转运氯离子的功能出现异常, ,最终肺功能严重受损。最终肺功能严重受损。 (2)(2)结论结论: :基因通过控制基因通过控制_直接控制生物体的性状。直接控制生物体的性状。 淀粉分支淀粉分支 酶酶 酶的合成酶的合成 空间结构空间结构 蛋白质的结构蛋白质的结构 【微思考微思考】 人的白化症状与老年人白发原因相同吗人的白化症状与老年人白发原因相同吗? ? 提示提示: :不同。白化症状是由于编码酪氨酸酶的

3、基因异常不同。白化症状是由于编码酪氨酸酶的基因异常, ,导致人缺少酪氨酸酶导致人缺少酪氨酸酶, , 不能合成黑色素不能合成黑色素, ,进而表现白化症状进而表现白化症状, ,而老年人白发是由于细胞衰老导致酪氨酸而老年人白发是由于细胞衰老导致酪氨酸 酶活性降低。酶活性降低。 问题二问题二: : 基因表达与细胞分化有什么关系基因表达与细胞分化有什么关系? ? 1.1.生物体多种性状的形成生物体多种性状的形成, ,是以是以_为基础的。细胞分化的本质是为基础的。细胞分化的本质是_ _。 2.2.表达基因的分类表达基因的分类:(:(连线连线) ) 细胞分化细胞分化基因基因 的选择性表达的选择性表达 问题三

4、问题三: :表观遗传信息是如何调控基因表达的表观遗传信息是如何调控基因表达的? ? 1.1.基因表达调控的含义基因表达调控的含义: :基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及_ 的高低。的高低。 2.2.表观遗传概念表观遗传概念: :生物体基因的生物体基因的_保持不变保持不变, ,但但_发生可发生可 遗传变化的现象。遗传变化的现象。 表达水平表达水平 碱基序列碱基序列基因表达和表型基因表达和表型 3.3.基因与性状的关系基因与性状的关系: : 结合基因与性状的对应关系结合基因与性状的对应关系, ,判断下列说法的正误判断下列说法的正误: : (1)(1)生物的

5、大多数性状受核基因控制。生物的大多数性状受核基因控制。( )( ) (2)(2)一个基因只能控制一种性状。一个基因只能控制一种性状。( )( ) (3)(3)有些性状是由多个基因决定的。有些性状是由多个基因决定的。( )( ) (4)(4)基因型相同的个体表型一定相同。基因型相同的个体表型一定相同。( ) ( ) (5)(5)表型相同的个体基因型不一定相同。表型相同的个体基因型不一定相同。( )( ) 核心互动探究核心互动探究 探究点基因表达产物与性状的关系探究点基因表达产物与性状的关系 1.1.基因的选择性表达与细胞分化基因的选择性表达与细胞分化( (科学思维科学思维):): 【图表情境图表

6、情境】下表是对同种生物不同类型细胞中下表是对同种生物不同类型细胞中DNADNA和和mRNAmRNA的检测结果的检测结果: : 检测的检测的3 3种种 细胞细胞 卵清蛋白基卵清蛋白基 因、因、 珠蛋珠蛋 白基因、胰白基因、胰 岛素基因岛素基因 卵清蛋白卵清蛋白 mRNAmRNA 珠蛋白珠蛋白 mRNAmRNA 胰岛素胰岛素 mRNAmRNA 输卵管细胞输卵管细胞+ +- - - 红细胞红细胞+- -+ +- - 胰岛细胞胰岛细胞+- - -+ + (1)(1)分析上表可知分析上表可知: :同种生物不同类型细胞中基因同种生物不同类型细胞中基因_,_,但胰岛素但胰岛素mRNAmRNA只在只在_ _中

7、存在。中存在。 (2)(2)探讨同种生物不同类型体细胞中。探讨同种生物不同类型体细胞中。 基因基因_(_(填填“一定一定”“”“不一定不一定”“”“一定不一定不”) )相同。相同。 mRNA_(mRNA_(填填“一定一定”“”“不一定不一定”“”“一定不一定不”) )相同。相同。 蛋白质蛋白质_(_(填填“完全完全”“”“不完全不完全”“”“完全不完全不”) )相同。相同。 (3)(3)探讨细胞结构、形态和功能不同的原因探讨细胞结构、形态和功能不同的原因 直接原因直接原因:_:_。 根本原因根本原因:_:_。 相同相同胰岛胰岛 细胞细胞 一定一定 不一定不一定 不完全不完全 蛋白质不同蛋白质不

8、同 基因的选择性表达基因的选择性表达 2.2.基因、环境因素和性状的关系基因、环境因素和性状的关系( (科学思维科学思维):): 如图如图, ,同一株水毛茛同一株水毛茛, ,裸露在空气中的叶是扁平的裸露在空气中的叶是扁平的, ,而浸在水中的叶片呈丝状。而浸在水中的叶片呈丝状。 (1)(1)水毛茛有两种形态的叶水毛茛有两种形态的叶, ,它们细胞的基因组成是否相同它们细胞的基因组成是否相同? ?原因是什么原因是什么? ? 提示提示: :相同。原因是它们是由同一个受精卵分裂分化来的相同。原因是它们是由同一个受精卵分裂分化来的, ,所以基因组成相同。所以基因组成相同。 (2)(2)根据水毛茛的两种叶形

9、根据水毛茛的两种叶形, ,试总结环境因素和生物表型之间的关系。试总结环境因素和生物表型之间的关系。 表型相同表型相同, ,基因型基因型_。 基因型相同基因型相同, ,表型表型_。 表型表型=_+_=_+_。 不一定相同不一定相同 不一定相同不一定相同 基因型基因型环境条件环境条件 3.3.表观遗传表观遗传( (科学思维科学思维):): 分析教材分析教材P73P73思考思考讨论资料讨论资料2,2,回答下列问题回答下列问题: : (1)(1)纯种黄鼠和纯种黑鼠杂交纯种黄鼠和纯种黑鼠杂交, ,子代表现出不同毛色子代表现出不同毛色, ,原因是什么原因是什么? ? 提示提示: :A Avy vy基因的有

10、些位点甲基化 基因的有些位点甲基化, ,抑制其表达。甲基化程度越高抑制其表达。甲基化程度越高,A,Avy vy基因的表达 基因的表达 受到的抑制越明显。受到的抑制越明显。 (2)(2)资料中这些变异出现后资料中这些变异出现后, ,小鼠小鼠DNADNA碱基排列顺序是否改变碱基排列顺序是否改变, ,能否遗传能否遗传? ? 提示提示: :碱基排列顺序不变碱基排列顺序不变, ,可以遗传。可以遗传。 【探究总结探究总结】 1.1.基因对性状控制的两种途径基因对性状控制的两种途径: : 2.2.基因与性状的关系基因与性状的关系: : (1)(1)基因与性状的关系基因与性状的关系 (2)(2)基因控制性状还

11、受到环境的影响基因控制性状还受到环境的影响, ,生物性状是基因型和环境条件共同作用的生物性状是基因型和环境条件共同作用的 结果。结果。 【定向训练定向训练】 1.1.下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图, ,从图中可得出从图中可得出 ( () ) 基因基因基因基因基因基因基因基因 酶酶 酶酶 酶酶 酶酶 N-N-乙酰鸟氨酸乙酰鸟氨酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸精氨酰琥珀酸精氨酰琥珀酸精氨酸精氨酸 A.A.一种物质的合成只受一个基因的控制一种物质的合成只受一个基因的控制 B.B.基因可通过控制酶的合成来控制代谢基因可通过控制酶的合成来控制代谢 C.C.若基因不

12、表达若基因不表达, ,则基因和也不表达则基因和也不表达 D.D.若基因不存在若基因不存在, ,则瓜氨酸仍可合成精氨酰琥珀酸则瓜氨酸仍可合成精氨酰琥珀酸 【解析解析】选选B B。基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程。基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程, ,进而控制生物体的性进而控制生物体的性 状。由题图可知状。由题图可知, ,精氨酸的合成需要酶的参与精氨酸的合成需要酶的参与, ,而它们分别受基因而它们分别受基因 的控制。基因具有一定的独立性的控制。基因具有一定的独立性, ,基因不表达时基因不表达时, ,基因、仍可表基因、仍可表 达达, ,只是无法合成精氨酸。若基因不存在只是无法合成精氨酸。若基

13、因不存在, ,酶不能合成酶不能合成, ,则瓜氨酸则瓜氨酸精氨酰琥精氨酰琥 珀酸的途径不能进行。珀酸的途径不能进行。 2.(20202.(2020宜昌高一检测宜昌高一检测) )鸡的红细胞中含有血红蛋白鸡的红细胞中含有血红蛋白, ,而不含有肌细胞中的肌动而不含有肌细胞中的肌动 蛋白蛋白, ,导致这种差异的原因是导致这种差异的原因是( () ) A.A.红细胞中没有肌动蛋白基因红细胞中没有肌动蛋白基因 B.B.红细胞中只有血红蛋白基因活动红细胞中只有血红蛋白基因活动 C.C.红细胞中没有细胞核红细胞中没有细胞核 D.D.红细胞中血红蛋白基因活动而肌动蛋白基因关闭红细胞中血红蛋白基因活动而肌动蛋白基因

14、关闭 【解析解析】选选D D。鸡的红细胞与肌细胞都是受精卵细胞经过有丝分裂后再经过细胞。鸡的红细胞与肌细胞都是受精卵细胞经过有丝分裂后再经过细胞 的分化形成的的分化形成的, ,二者细胞内的基因是相同的二者细胞内的基因是相同的, ,红细胞与肌细胞含有不同蛋白质的红细胞与肌细胞含有不同蛋白质的 原因是红细胞中血红蛋白基因活动而肌动蛋白基因关闭。原因是红细胞中血红蛋白基因活动而肌动蛋白基因关闭。 【补偿训练补偿训练】 如图为人体对性状控制过程示意图如图为人体对性状控制过程示意图, ,据图分析可得出据图分析可得出( () ) A.A.过程都主要在细胞核中进行过程都主要在细胞核中进行 B.B.食物中缺乏

15、酪氨酸会使皮肤变白食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白 C.M1C.M1和和M2M2不可能同时出现在同一个细胞中不可能同时出现在同一个细胞中 D.D.老年人细胞中不含有老年人细胞中不含有M2M2 【解析解析】选选C C。由图示知。由图示知, ,是转录是转录, ,主要在细胞核中进行主要在细胞核中进行, ,是翻译是翻译, ,主要在细胞主要在细胞 质中进行质中进行; ;食物中缺乏酪氨酸时可在体内合成食物中缺乏酪氨酸时可在体内合成, ,仍可产生黑色素仍可产生黑色素;M;M1 1和和M M2 2是相应的是相应的 mRNA,mRNA,血红蛋白是人体红细胞中的蛋白质血红蛋白是人体红细胞中的蛋白质, ,红细胞中没有酪

16、氨酸酶红细胞中没有酪氨酸酶, ,不含不含M M2 2; ;其他其他 细胞中不表达血红蛋白细胞中不表达血红蛋白, ,不含不含M M1 1; ;老年人细胞中也有酪氨酸酶老年人细胞中也有酪氨酸酶, ,只是活性降低只是活性降低, ,所所 以也含有以也含有M M2 2。 基因基因 表达表达 控制方式关系 实质基因种类不变改变 基 因 表 达 表 型 蛋白 质结 构 酶的 合成 不是简单 的一对一 关系 基因 的选 择性 表达 特异 性表 达 都表 达 碱基 序列 生物生物 性状性状 产物产物 细胞细胞 分化分化 影响影响 影响影响 影影 响响 影响影响 决定决定 表观表观 遗传遗传 影响影响 情境素养探

17、究情境素养探究 【生物科学情境生物科学情境】美国宇航局为了研究太空环境对人基因的影响美国宇航局为了研究太空环境对人基因的影响, ,利用双胞胎宇利用双胞胎宇 航员航员ScottScottKellyKelly与与MarkMarkKellyKelly做了一个做了一个“天地隔离实验天地隔离实验”。受试者是同卵双。受试者是同卵双 生生, ,有着几乎完全相同的基因组。其中有着几乎完全相同的基因组。其中, ,弟弟弟弟ScottScott被送进国际空间站为期被送进国际空间站为期340340天天, , 发现其身高增加了发现其身高增加了5 cm(5 cm(在此之前在此之前, ,兄弟二人身高相同兄弟二人身高相同)

18、)。为了进一步了解太空环。为了进一步了解太空环 境对人体的影响境对人体的影响, ,研究人员对结束任务的研究人员对结束任务的ScottScott继续进行了长达一年的监测继续进行了长达一年的监测, ,并对并对 比了他与哥哥比了他与哥哥MarkMark的的DNADNA差异。发现尽管兄弟二人的差异。发现尽管兄弟二人的DNADNA依然相同。但分析显示依然相同。但分析显示 ScottScott细胞内甲基化水平明显差异化细胞内甲基化水平明显差异化, ,或升高或降低。总体而言进入太空后基因或升高或降低。总体而言进入太空后基因 表达达到了一个前所未有的高峰。表达达到了一个前所未有的高峰。 探究探究: : (1)

19、(1)上述资料中上述资料中, ,弟弟弟弟ScottScott性状改变的原因是什么性状改变的原因是什么? ?这种变化是否可以遗传这种变化是否可以遗传?(?(生生 命观念命观念) ) 提示提示: :环境变化导致其基因发生甲基化环境变化导致其基因发生甲基化, ,进而影响基因表达进而影响基因表达, ,表型发生差异。此变表型发生差异。此变 化可以遗传。化可以遗传。 (2)(2)上述现象是否只有在太空中才能发生上述现象是否只有在太空中才能发生? ?请举例说明。请举例说明。( (科学思维科学思维) ) 提示提示: :不只是在太空中发生。表观遗传普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的不只是在太空中发生。表观遗传

20、普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的 生命活动过程中。例如同卵双胞胎所具有的微小差异生命活动过程中。例如同卵双胞胎所具有的微小差异, ,一个蜂群中蜂王和工蜂的一个蜂群中蜂王和工蜂的 差异等。差异等。 课堂素养达标课堂素养达标 1.1.细胞通过精准调控细胞通过精准调控, ,实现了基因对性状的控制。下列有关说法实现了基因对性状的控制。下列有关说法, ,正确的是正确的是 _。 基因通过控制蛋白质的合成直接控制生物的性状。基因通过控制蛋白质的合成直接控制生物的性状。 同一个体的不同组织细胞中蛋白质种类不完全相同。同一个体的不同组织细胞中蛋白质种类不完全相同。 柳穿鱼花的不同形态是由一对等位基因控制的。

21、柳穿鱼花的不同形态是由一对等位基因控制的。 DNADNA的甲基化修饰不能遗传给后代。的甲基化修饰不能遗传给后代。 基因能否表达是基因表达调控的唯一方式。基因能否表达是基因表达调控的唯一方式。 基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段片段, ,不同基因之间的作用可能相互影响。不同基因之间的作用可能相互影响。 【解析解析】选。基因控制性状的途径包括直接途径和间接途径两种类型选。基因控制性状的途径包括直接途径和间接途径两种类型, ,错错 误误; ;同一个体的不同组织细胞中蛋白质种类不完全相同同一个体的不同组织细胞中蛋白质种类不完全相同, ,正确正确; ;柳穿鱼花的不同柳穿鱼花的不同 形态

22、是表观遗传现象形态是表观遗传现象, ,不是由一对等位基因控制的不是由一对等位基因控制的, ,错误错误;DNA;DNA的甲基化修饰能的甲基化修饰能 遗传给后代遗传给后代, ,错误错误; ;基因表达调控包括基因能否表达以及表达水平的高低基因表达调控包括基因能否表达以及表达水平的高低, ,错错 误误; ;不同基因之间的作用可能相互影响不同基因之间的作用可能相互影响, ,正确。正确。 2.2.白化病病人出现白化症状的根本原因是白化病病人出现白化症状的根本原因是( () ) A.A.病人体内缺乏黑色素病人体内缺乏黑色素 B.B.病人体内无酪氨酸病人体内无酪氨酸 C.C.控制合成酪氨酸酶的基因不正常控制合

23、成酪氨酸酶的基因不正常 D.D.长期见不到阳光所致长期见不到阳光所致 【解析解析】选选C C。人的白化症状是由于控制酪氨酸酶的基因异常。由于该基因异常。人的白化症状是由于控制酪氨酸酶的基因异常。由于该基因异常 而缺少酪氨酸酶而缺少酪氨酸酶, ,酪氨酸酶可以将酪氨酸转变为黑色素酪氨酸酶可以将酪氨酸转变为黑色素, ,缺少酪氨酸酶就不能合缺少酪氨酸酶就不能合 成黑色素成黑色素, ,而表现白化症状。根本原因是控制合成酪氨酸酶的基因不正常而表现白化症状。根本原因是控制合成酪氨酸酶的基因不正常, ,故本故本 题正确答案为题正确答案为C C。 3. 3. 关于表观遗传的理解关于表观遗传的理解, ,下列说法正

24、确的是下列说法正确的是( () ) A.DNAA.DNA的甲基化与环境因素无关的甲基化与环境因素无关 B.DNAB.DNA的甲基化影响基因的翻译过程的甲基化影响基因的翻译过程 C.C.表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律 D.DNAD.DNA的甲基化导致基因的碱基序列改变的甲基化导致基因的碱基序列改变 【解析解析】选选C C。环境因素会影响。环境因素会影响DNADNA的甲基化的甲基化,A,A项错误项错误;DNA;DNA的甲基化影响基因的的甲基化影响基因的 转录过程转录过程,B,B项错误项错误; ;表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律,C,

25、C项正确项正确;DNA;DNA的甲基化的甲基化 不会导致基因的碱基序列改变不会导致基因的碱基序列改变,D,D项错误。项错误。 4.(20194.(2019山东合格考山东合格考) )下列关于基因与性状之间的关系的叙述错误的是下列关于基因与性状之间的关系的叙述错误的是 ( () ) A.A.基因与性状是一一对应的关系基因与性状是一一对应的关系 B.B.基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状 C.C.基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程, ,进而控制生物的性状进而控制生物的性状 D.D.生物性状既受基因的控制生物性状既

26、受基因的控制, ,也受环境条件的影响也受环境条件的影响 【解析解析】选选A A。基因与性状之间不是简单的一一对应的关系。基因与性状之间不是简单的一一对应的关系, ,有可能多对基因控有可能多对基因控 制一对相对性状制一对相对性状,A,A错误错误; ;基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状基因可通过控制蛋白质的结构来控制生物的性状,B,B正确正确; ; 基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程, ,进而控制生物的性状进而控制生物的性状,C,C正确正确; ;生物性生物性 状既受基因的控制状既受基因的控制, ,也受环境条件的影响也受环境条件的影响,D,D正确。正确。

27、 5.(20175.(2017全国卷全国卷)下列有关基因型、性状和环境的叙述下列有关基因型、性状和环境的叙述, ,错误的是错误的是( () ) A.A.两个个体的身高不相同两个个体的身高不相同, ,二者的基因型可能相同二者的基因型可能相同, ,也可能不相同也可能不相同 B.B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色, ,这种变化是由环境造成的这种变化是由环境造成的 C.OC.O型血夫妇的子代都是型血夫妇的子代都是O O型血型血, ,说明该性状是由遗传因素决定的说明该性状是由遗传因素决定的 D.D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎, ,说明该相对

28、性状是由环境决定的说明该相对性状是由环境决定的 【解析解析】选选D D。个体的身高受遗传和营养条件等因素的影响。个体的身高受遗传和营养条件等因素的影响, ,两个个体的身高不两个个体的身高不 相同相同, ,二者的基因型可能相同二者的基因型可能相同, ,也可能不相同也可能不相同,A,A项正确项正确; ;某植物的绿色幼苗在黑暗某植物的绿色幼苗在黑暗 中变成黄色中变成黄色, ,这是由于缺乏光照这是由于缺乏光照, ,叶绿素不能形成叶绿素不能形成, ,这种变化是由环境造成的这种变化是由环境造成的,B,B项项 正确正确;O;O型血夫妇的子代都是型血夫妇的子代都是O O型血型血, ,说明该性状是由遗传因素决定

29、的说明该性状是由遗传因素决定的,C,C项正确项正确; ;高高 茎豌豆的子代出现高茎和矮茎茎豌豆的子代出现高茎和矮茎, ,是由于等位基因的分离导致性状分离是由于等位基因的分离导致性状分离, ,而不是由而不是由 环境决定的环境决定的,D,D项错误。项错误。 6.(20206.(2020湘潭高一检测湘潭高一检测) )黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素, ,其生其生 物合成受多个基因控制物合成受多个基因控制, ,也受温度、也受温度、pHpH等因素影响。下列选项正确的是等因素影响。下列选项正确的是( () ) A.A.环境因子不影响生物体的表型环境因子不

30、影响生物体的表型 B.B.不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同 C.C.黄曲霉毒素致癌是表型黄曲霉毒素致癌是表型 D.D.黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表型黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表型 【解析解析】选选D D。依据题干。依据题干“黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素, ,其其 生物合成受多个基因控制生物合成受多个基因控制, ,也受温度、也受温度、pHpH等因素影响等因素影响”可知可知,A,A错误错误; ;由于这一性由于这一性 状是由多个基因控制的状是由多个基因控制的, ,所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型有多种所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型有多种,B,B错误错误; ;依依 据表型的概念据表型的概念, ,可知黄曲霉毒素致癌不属于表型可知黄曲霉毒素致癌不属于表型, ,但黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是但黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是 表型表型,C,C错误、错误、D D正确。正确。 【新高考新高考新风向新风向】 7.7.藏报春在不同环境条件下所开花的颜色不同。藏报春在不同环境条件下所开花的颜色不同。 藏报春甲藏报春甲(aa)(aa)在