2025届新教材高考生物一轮复习第5单元遗传的分子基础第15讲第2课时基因表达与性状的关系学案新人教版

PAGE12-第2课时基因表达与性状的关系必备学问固本夯基一、基因表达产物与性状的关系1.干脆限制途径(用文字和箭头表示)基因

生物体的性状(完善实例分析如下)2.间接限制途径(用文字和箭头表示)基因

生物体的性状(完善实例分析如下)(1)白化病致病机理图解(2)豌豆的圆粒和皱粒的形成机理图解二、基因的选择性表达与细胞分化1.生物体多种性状的形成,都是以为基础的,同一生物体中不同类型的细胞,基因都是相同的,但各不相同。

2.在不同类型的细胞中,表达的基因可分为以下两类(1)在全部细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是维持所必需的,如、等。

(2)只在某类细胞中特异性表达的基因,如、等。

三、表观遗传四、基因与性状的关系在大多数状况下,基因与性状的关系并不是简洁的一一对应关系。生物体的有些性状是由个基因确定的,如人的身高;一个基因也可以影响特性状,如水稻的Ghd7基因不仅参加开花的调控,还对水稻的生长、发育和产量都有重要作用;生物体的性状还受环境条件的影响。

概念检测1.下图为人体内基因对性状的限制过程,依据对基因与性状关系的理解,推断如下分析是否正确。(1)基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中。()(2)图中①过程需RNA聚合酶的催化,②过程需tRNA的帮助。()(3)④⑤过程的结果存在差异的干脆缘由是血红蛋白结构的不同。()(4)图中①②过程发生的主要场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体。()(5)人体苍老引起白发的缘由是图中酪氨酸酶不能合成。()(6)基因限制囊性纤维病与基因2限制性状的方式相同。()2.基于对细胞分化和表观遗传的相识,推断下列表述是否正确。(1)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态,不行逆转。()(2)生物体内全部的细胞都要发生细胞分化。()(3)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有变更,因此不会遗传给下一代。()(4)吸烟会影响基因的表达。()核心考点实力提升考点基因表达与性状的关系合作探究探究1细胞分化是基因的选择性表达的结果科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞,对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测,结果如下表。检测的3种细胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞++++--红细胞+++-+-胰岛细胞+++--+(1)这三种细胞中的基因组成是否相同?它们合成的蛋白质种类是否相同?(2)三种细胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因,但是只检测到了一种基因的mRNA,由此说明什么问题?探究2表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和苍老的全过程资料1柳穿鱼是一种园林花卉。有两株柳穿鱼,植株A开两侧对称花,植株B开辐射对称花。柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达干脆相关。探讨表明,植株B的Lcyc基因不表达的缘由是它被高度甲基化了。科学家将这两个植株作为亲本进行杂交,F1的花与植株A的相像,F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相像,少部分植株的花与植株B的相像。资料2某种试验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的限制,Avy为显性基因,表现为黄色体毛,a为隐性基因,表现为黑色体毛。但基因型为Avya的小鼠,却表现出不同的毛色:介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。探讨表明,这种现象与Avy基因的甲基化有关。(1)上述资料中,柳穿鱼和小鼠性状变更的缘由是什么?(2)分析资料1,F1的花为什么与植株A的相像?在F2中,为什么有些植株的花与植株B的相像?(3)资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点?(4)同一株水毛茛,袒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。水中的叶比空气中的叶要细小狭长一些。水毛茛两种形态的叶,其细胞的基因组成一样吗?叶形的差异是否是表观遗传的结果?最可能是由于什么因素引起的?名师提示(1)DNA甲基化:DNA分子中的碱基被选择性加上甲基的现象。某个基因发生足够多的甲基化后,其转录会被阻挡,从而被关闭,甲基化被移除,基因就会被开启。(2)组蛋白修饰:组成染色体的蛋白质分为组蛋白和非组蛋白。其中组蛋白是确定染色体螺旋程度的重要因素,组蛋白常受到多种化学修饰,如甲基化、乙酰化等,被称为组蛋白修饰。组蛋白修饰可影响染色体螺旋化程度,从而影响基因的表达。考向突破考向1基因对性状的限制方式1.人类白化病和苯丙酮尿症是由代谢异样引起的疾病,下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。由图不能得出的结论是()①基因可以通过限制蛋白质的结构来限制生物的性状②基因可以通过限制酶的合成来限制生物的性状③一个基因只能限制一种性状④一特性状可以由多个基因限制A.①② B.①③ C.②③ D.③④考向2细胞分化2.(2024浙江)同一个体的神经细胞与巨噬细胞的功能不同。下列关于这两种细胞的叙述,错误的是()A.不会脱分化到受精卵的状态B.细胞核中的染色体数目相同C.功能不同是由于发生了细胞分化D.功能差异是在减数分裂过程中形成的考向3表观遗传3.下列关于表观遗传的说法,错误的是()A.表观遗传现象的发觉使“基因的碱基序列代表了全部的遗传信息”的观点受到挑战B.表观遗传导致的性状变更可以遗传给下一代,属于可以遗传的变异C.DNA的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化都会导致表观遗传现象D.表观遗传现象仅出现在某些特定生命活动过程学科素养达成评价情境探究一病毒中遗传信息的传递正义单链RNA病毒(ssRNAvirus)包括甲肝病毒HAV、肠道病毒、脊髓灰质炎病毒、口蹄疫病毒、流感病毒、SARS病毒、丙肝病毒HCV、风疹病毒等。其基因组为一条正义RNA单链。该正义链进入宿主细胞后,可以干脆作为mRNA链指导蛋白质的合成;也可以通过依靠RNA的RNA聚合酶(RDRP)作用,生成负链,再以负链为模板,在RDRP作用下,生成正链。这样就达到了复制的目的。同时,生成的正链也可作为mRNA指导蛋白质的合成(见下图)。(1)图中+RNA有哪些功能?(2)合成图中物质M、N的场所和原料的供应者是宿主细胞还是病毒?(3)正义单链RNA病毒与HIV同属RNA病毒,请结合中心法则的模式分别写出二者的遗传信息传递途径。(4)核酸是一切生物的遗传物质,DNA是主要的遗传物质。请谈谈你对生物的遗传物质的理解。【情境应用】埃博拉病毒(EBOV)的遗传物质(-RNA)是一种单链RNA,在宿主细胞中启动以下途径进行增殖而导致人体患埃博拉出血热(EBHF)。据图推断不正确的是()A.①③过程都属于基因表达B.EBOV的mRNA至少能翻译出两种不同蛋白质C.过程①与过程③所需的嘧啶比例可能不相同D.埃博拉病毒的-RNA无法干脆感染人体细胞情境探究二表观遗传生命处于不断变更的环境中,亿万年的进化让生命之书中隐藏了应对环境变更的强大潜力。细胞中基因的表达始于染色质的解螺旋,各种转录因子结合到DNA上,启动表达。探讨发觉,这些过程中都存在着调控,这种调控不变更DNA序列,但会对基因进行修饰,从而引起基因表达的变更及表型变更,并且有的变更是可遗传的,即表观遗传。例如DNA上结合一个甲基基团(甲基化),能引起染色质结构及DNA构象的变更,从而变更基因表达。表观遗传供应了基因何时、何处、合成何种RNA及蛋白的指令,从而更精确地限制着基因表达。表观遗传是个体适应外界环境的机制,在环境变更时,生物可以通过重编程消退原有的表观遗传标记,产生适应新环境的表观遗传标记,这样既适应了环境变更,也避开了DNA反复突变造成的染色体不稳定与遗传信息紊乱。表观遗传与人的发育和疾病密不行分。胚胎发育早期,建立与子宫内环境相适应的表观遗传修饰是胚胎发育过程的核心任务。母体的饮食、供氧、感染、吸烟等状况与后代的高血压、Ⅱ型糖尿病等疾病亲密相关。表观遗传变更增加了患有特定疾病的风险,但人体可在相当程度上忍受这些变更而不发病,经验十几年或者几十年的持续压力,表观修饰的弹性被耗尽,细胞或者组织再也无法正常行使功能,从而产生疾病。现代进化理论认为生物进化是种群基因频率的变更,现代分子遗传学则认为基因型确定生物个体的表型。然而,表观遗传学的探讨表明,遗传并不是那么简洁,表观遗传对遗传观的冲击,也使进化观的探讨更加困难。生命本质上是物质、能量和信息的统一体,基因与环境的“共舞”,才会奏响生命与环境相适应、协同进化的奇妙“乐章”。(1)基因突变和基因重组是否属于表观遗传?为什么?(2)人们用“病来如山倒”形容疾病的发生比较突然,请结合文中内容反对这种观点。(3)在进化上,有一种观点叫作“获得性遗传”,认为“获得的变异可遗传给后代”。从基因与环境关系角度,这种观点是否有科学依据?请结合本文阐述理由。【情境应用】请阅读下面科普短文,并回答问题。暴饮暴食是不良饮食习惯。20世纪80年头,探讨者追踪瑞典某小镇从小有暴食习惯的男性,发觉他们孙辈的平均寿命竟比同龄正常进食男性的孙辈短32年。这令探讨者非常惊异,莫非从小形成的饮食习惯还会影响后代寿命吗?孟德尔、摩尔根等遗传学家对遗传规律的阐释,使人们普遍接受了基因学说,认为亲子代之间的遗传由基因确定。然而,上述调查结果显示,饮食习惯等个人行为好像可以影响后代的性状表现。分子生物学探讨揭示,某些环境因素虽然没有变更基因的碱基序列,却会引起基因序列等的特定化学修饰,即表观修饰,进而影响基因表达,且这种表观修饰还可能传递给后代,使子代表型发生变更,这通常被称为表观遗传。表观遗传现象引发人们对于遗传机制、遗传与发育以及生物进化等的思索。建立在达尔文自然选择学说基础上的现代进化理论认为,突变和基因重组供应进化的原材料,自然选择使种群基因频率发生定向变更。表观遗传现象则展示了,环境引发的化学修饰能将亲代适应环境的性状遗传给后代,这好像与现代进化理论的某些观点有所不同。随着生物学的快速发展,许多生物学概念都在发生着变更,新的概念和理论不断替代旧的概念和理论推动人们的相识发展,这正是科学发展的轨迹。(1)本文探讨的生物学话题是。

(2)现代进化理论的两个理论基础是。

A.基因学说B.表观遗传学C.自然选择学说(3)有人认为“表观遗传过程中发生了遗传信息的变更”,请结合文中内容和你对遗传信息的理解,推断这一观点是否正确,并阐述理由。(4)请结合本文内容,在下图中补充填写“表观修饰”等词汇,并添加必要的连线和注释,展示你对表观修饰及表观修饰在亲子代间传递的理解。第2课时基因表达与性状的关系必备学问·固本夯基一、1.蛋白质的结构缺失3个CFTR蛋白结构T∥AA∥T缬氨酸镰刀状溶血性贫血2.酶的合成代谢过程(1)酪氨酸酶酪氨酸酶黑色素不能将酪氨酸转化为黑色素(2)DNA序列淀粉分支酶降低皱粒淀粉分支酶高圆粒二、1.细胞分化形态、结构和功能2.(1)细胞基本生命活动核糖体蛋白基因ATP合成酶基因(2)卵清蛋白基因胰岛素基因三、碱基序列可遗传变更生长、发育和苍老DNA甲基化组蛋白甲基化四、多多【概念检测】1.(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)√2.(1)√(2)×(3)×(4)√核心考点·实力提升考点【合作探究】探究1(1)提示这三种细胞都属于鸡的体细胞,经受精卵有丝分裂、分化而来,因此基因组成相同,但是它们合成的蛋白质种类不同。(2)提示在高度分化的体细胞中,基因是选择性表达的。同一个体不同种类的体细胞中,DNA(基因)相同,而RNA、蛋白质的种类不同。探究2(1)提示柳穿鱼花的形态变更是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化,小鼠毛色的变更是因为Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达的特别的碱基序列被甲基化。发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制,进而影响性状。(2)提示F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。来自植株A的Lcyc基因能够表达,表现为显性;来自植株B的Lcyc基因被甲基化,基因表达受到抑制,表现为隐性。因此,在同时含有这两个基因的F1中,F1的花与植株A的相像。F1自交后,F2中有少部分植株含有两个与植株B的Lcyc基因相同的基因,因此,这部分植株的花与植株B的相像。(3)提示资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变,但部分碱基发生了甲基化修饰,抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。(4)提示水毛茛两种形态的叶,其细胞的基因组成是相同的。叶形的差异不是表观遗传的结果。同一株植株出现不同的叶型,最可能是环境因素导致的。【考向突破】1.B由图可知,苯丙酮酸、多巴胺和黑色素等物质的代谢与酶的合成干脆相关,而酶的合成是由基因限制的说明基因可以通过限制酶的合成来限制生物的性状;基因1若发生变更,则多巴胺和黑色素的合成都受影响说明一个基因可以影响多特性状;多巴胺和黑色素的合成也都受多个基因的限制,说明一特性状可以由多个基因限制。2.D动物体中的体细胞不会脱分化到受精卵的状态,A项正确;同一个体的神经细胞与巨噬细胞染色体数目相同,B项正确;神经细胞与巨噬细胞的功能不同是由于细胞在分化过程中基因选择性表达,C项正确;神经细胞与巨噬细胞的形成是细胞分裂和细胞分化的结果,其发生的细胞分裂为有丝分裂,D项错误。3.D传统观点认为,基因的碱基序列代表了遗传信息,碱基序列变更才会引起遗传信息变更,从而引起生物的变异,表观遗传的发觉,证明碱基序列没有变更,生物的性状也可能出现变更,A项正确;表观遗传导致的变异可以遗传给下一代,属于可以遗传的变异,B项正确;DNA的甲基化、组蛋白的甲基化和乙酰化都会影响基因的表达,从而导致表观遗传现象,C项正确;表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和苍老的整个生命活动过程中,D项错误。学科素养达成评价情境探究一(1)提示翻译的模板,复制的模板,病毒的重要组成成分。(2)提示图中物质M是以+RNA为模板翻译而来的,N是M在蛋白酶的作用下形成的,且能够催化①②过程,因此M、N都是蛋白质,合成物质M、N的场所是宿主细胞的核糖体,原料是氨基酸,来自宿主细胞。(3)提示正义单链RNA病毒的遗传信息传递:+RNA-RNA+RNA蛋白质。HIV的遗传信息传递:。(4)提示核酸包括DNA和RNA,凡是由细胞构成的生物,遗传物质都是DNA,在非细胞生物病毒中,有些病毒的遗传物质是DNA,有些病毒的遗传物质是RNA,因此核酸是一切生物的遗传物质;绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA,因此DNA是