2024-2025学年新教材高中生物第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系教案新人教版必修2

PAGE8-第2节基因表达与性状的关系课标内容要求核心素养对接1.概述细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质实现。2．概述某些基因中碱基序列不变但表型变更的表观遗传现象。1.生命观念：依据结构和功能观，理解细胞分化的实质和表观遗传现象。2．科学思维：构建基因限制性状的模型，理解基因与性状的关系。3．社会责任：了解白化病等，关注人类健康。一、基因表达产物与性状的关系1．基因限制性状的两种途径(1)基因eq\o(――→,\s\up10(限制))酶的合成eq\o(――→,\s\up10(限制))代谢过程eq\o(――→,\s\up10(限制))生物体的性状。(2)基因eq\o(――→,\s\up10(限制))蛋白质的结构eq\o(――→,\s\up10(限制))生物体的性状。2．基因对性状的限制实例(连线)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，都是以细胞分化为基础的。2．表达的基因的分类3．细胞分化的实质：基因的选择性表达。4．基因的选择性表达的缘由：与基因表达的调控有关。三、表观遗传1．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表达水平的凹凸都是受到调控的。2．表观遗传概念：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更的现象。3．基因与性状的关系(1)基因通过其表达产物——蛋白质来限制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的凹凸都是受到调控的。(2)基因与性状的关系并不是简洁的一一对应关系。①一特性状可以受多个基因的影响；②一个基因也可以影响多特性状；③生物体的性状也不完全是由基因确定的，环境对性状也有着重要影响。推断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．白化病是基因通过限制蛋白质的结构干脆限制生物体的性状的。 ()2．核糖体蛋白基因几乎在全部细胞中表达。 ()3．同卵双胞胎具有的微小差异与表观遗传有关。 ()4．基因与性状的关系是简洁的一一对应关系。 ()5．生物性状是由基因型和环境共同限制的。 ()6．基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着困难的相互作用。 ()[答案]1．×提示：白化病是基因通过限制酶的合成来限制代谢过程，进而限制生物体的性状的。2．√3．√4．×生物体的一特性状可以受多个基因的影响，一个基因也可以影响多特性状。5．√6．√基因表达产物与性状的关系1．基因限制性状的方式干脆途径间接途径方式基因通过限制蛋白质的结构干脆限制生物体的性状基因通过限制酶的合成来限制代谢过程，进而限制生物体的性状图解实例分析囊性纤维化的病因一般过程豌豆种子皱缩的缘由一般过程2.体现生物性状的物质(1)蛋白质是生命活动的主要担当者。部分结构蛋白干脆参加生物体、细胞的结构组成，基因可通过限制结构蛋白的合成干脆限制生物的性状。(2)体现生物性状的部分物质的化学本质不是蛋白质，如甲状腺激素、色素、淀粉等，该类性状往往是通过基因限制酶的合成来实现的，即基因eq\o(――→,\s\up10(限制))酶的合成eq\o(――→,\s\up10(限制))产生该非蛋白质类物质的代谢过程eq\o(――→,\s\up10(进而))限制性状。基因、蛋白质与性状之间的关系蛋白质是生命活动的主要担当者，基因通过限制蛋白质的合成限制生物体的性状，基因表达受环境影响，所以生物的性状是基因和环境共同作用的结果。1．(不定项)人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症，如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，据图分析正确的是()A．基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症B．由苯丙氨酸合成黑色素须要多个基因限制C．该图说明基因可通过限制蛋白质的结构干脆限制生物体的性状D．基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病ABD[由题图可知，基因1不正常而缺乏酶1，则苯丙氨酸只能在细胞中代谢生成苯丙酮酸，导致苯丙酮尿症，A正确；由苯丙氨酸合成黑色素须要酶1、酶2的作用即须要基因1、基因2的限制，B正确；题图体现了基因通过限制酶的合成来限制生物代谢过程，进而限制生物体的性状，C错误；基因2突变，导致酶2不能合成，从而不能形成黑色素，使人患白化病，D正确。]2．下图为人体内基因对性状的限制过程，分析可知()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①过程须要RNA聚合酶的催化，②过程不须要tRNA的帮助C．④⑤过程的结果存在差异的根本缘由是血红蛋白结构的不同D．过程①②③表明基因通过限制酶的合成来限制代谢过程，进而限制生物体的性状D[人体细胞由同一个受精卵增殖、分化而来，因此基因1和基因2可以出现在同一个细胞中；图中①过程为转录，须要RNA聚合酶的催化，②过程为翻译，须要tRNA的帮助；④⑤过程的结果存在差异的根本缘由是基因结构的不同。]基因限制生物性状的途径的推断`(1)若生物性状干脆由蛋白质体现，则应为基因限制蛋白质结构干脆限制生物性状。(2)若体现生物性状所涉及的物质并非蛋白质(如植物激素)，则基因对其限制往往是通过“限制酶的合成来限制代谢过程进而限制生物体的性状”这一间接途径实现的。基因的选择性表达与表观遗传1．基因选择性表达的结果(1)细胞形态的变更：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。(2)细胞结构的变更：细胞器的种类和数量发生变更。(3)细胞功能的特化：执行特定的功能，如运动功能、反射功能、免疫功能等。(4)特别分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。2．表观遗传机制(1)细胞分裂、分化过程中内外因素的共同作用导致DNA甲基化、构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。(2)甲基化等修饰抑制了基因的表达。3．基因与性状的关系(1)一个基因确定一特性状(多数性状受单基因限制)。(2)一个基因影响多特性状(如基因间相互作用)。(3)多个基因限制一特性状(如身高、体重等)。图解如下：生活联系：1.同一个体不同体细胞的形态、结构、功能不同的根本缘由和干脆缘由分别是什么？提示：根本缘由是基因的选择性表达，干脆缘由是合成了特定的蛋白质。2．表观遗传变更的和没变更的分别是什么？提示：变更的是基因表达和表型发生可遗传变更，没变更的是基因的碱基序列。1．(不定项)将某人的胰岛A细胞和胰岛B细胞中的总mRNA提取出来(A－mRNA、B－mRNA)，以此为模板，在体外分别获得相应的单链DNA(A－cDNA、B—cDNA)。下列叙述正确的是()A．A－mRNA与B－mRNA的不同与细胞分化有关B．获得相应单链DNA的过程须要逆转录酶C．A－cDNA中不含编码胰岛素的核酸序列D．B－mRNA中指导呼吸酶合成的mRNA不能与A－cDNA形成杂交链ABC[人体胰岛A细胞和胰岛B细胞具有相同的遗传信息，但遗传信息的执行状况不同，即发生了基因的选择性表达，故可以说A－mRNA与B－mRNA的不同与细胞分化有关，A正确；以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录，此过程须要逆转录酶的参加，B正确；胰岛A细胞也含有胰岛素基因，只是该基因不表达，即A－mRNA中不含指导胰岛素合成的mRNA，故A－cDNA中不含编码胰岛素的核酸序列，C正确；胰岛A细胞和胰岛B细胞中均含有呼吸酶，即A－mRNA和B－mRNA中均含有指导呼吸酶合成的mRNA，故B－mRNA中指导呼吸酶合成的mRNA可以与A－cDNA形成杂交链，D错误。]2．脊椎动物的一些基因活性与其四周特定胞嘧啶的甲基化有关，甲基化使基因失活，相应的非甲基化能活化基因的表达，以下推想正确的是()A．肝细胞和胰岛B细胞的呼吸酶基因均处于甲基化状态B．肝细胞和胰岛B细胞的胰岛素基因均处于非甲基化状态C．肝细胞的呼吸酶基因和胰岛素基因均处于非甲基化状态D．胰岛B细胞的呼吸酶基因和胰岛素基因均处于非甲基化状态D[分析题意可知，相应的非甲基化能活化基因的表达，肝细胞和胰岛B细胞中均存在呼吸酶，表明呼吸酶基因均处于非甲基化状态，肝细胞的胰岛素基因处于甲基化状态，胰岛B细胞的胰岛素基因处于非甲基化状态，A、B、C错误，D正确。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.基因限制生物性状的两条途径(1)通过限制酶的合成来限制代谢过程，进而限制生物体的性状。(2)通过限制蛋白质的结构干脆限制生物体的性状。2.细胞分化的本质就是基因的选择性表达，生物体多种多样的性状都是以细胞分化为基础的。3.表观遗传是指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更的现象，该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。4.一特性状可以受到多个基因的影响，一个基因也可以影响多特性状。1．下列关于基因与性状的关系的叙述，错误的是()A．基因与生物性状都是一一对应的关系B．基因可通过限制蛋白质的结构干脆限制性状C．基因可通过限制酶的合成来限制代谢进而限制性状D．生物性状既受基因的限制，也受环境条件的影响A[一特性状可以受到多个基因的影响，一个基因也可以影响多特性状。]2．关于表观遗传的理解，下列说法正确的是()A．DNA的甲基化与环境因素无关B．DNA的甲基化影响基因的翻译过程C．表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律D．DNA的甲基化导致基因的碱基序列变更C[环境因素会影响DNA的甲基化，A项错误；DNA的甲基化影响基因的转录过程，B项错误；表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律，C项正确；DNA的甲基化不会导致基因的碱基序列变更，D项错误。]3．下列有关细胞分化的分析，错误的是()A．在个体发育过程中，有序的细胞分化能够增加细胞的类型B．从细胞器水平分析，细胞分化是细胞器的种类、数目变更的结果C．细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同D．从蛋白质角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量变更的结果，这是细胞分化的干脆缘由C[细胞分化的过程中，细胞会在形态、结构等方面发生稳定性差异，故能够增加细胞的类型，A正确；细胞分化的过程中，细胞的功能会出现差异，细胞器的种类、数目均会发生变更，B正确；细胞分化的过程中，各种细胞的核遗传物质不发生变更，C错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，故蛋白质种类、数量的变更是细胞分化的干脆缘由，D正确。]4．下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出()A．一种物质的合成只受一个基因的限制B．基因可通过限制酶的合成来限制代谢过程C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达D．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸B[基因通过限制酶的合成来限制代谢过程，进而限制生物体的性状。由题干中的示意图可知，精氨酸的合成须要酶①②③④的参加，而它们分别受基因①②③④的限制。基因具有肯定的独立性，基因②不表达时，基因③和④仍可表达，只是无法合成精氨酸。若基因③不存在，酶③不能合成，则瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。]5．长链非编码RNA(lncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA分子。如图表示细胞中lncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：(1)关于RNA的叙述，正确的是()A．细胞内的RNA均在细胞核中合成B．各种RNA的合成均以脱氧核苷酸为原料C．催化RNA合成的酶在细胞核中合成D．RNA结构一般比较短小(2)转录产生的RNA中，供应信息指导氨基酸分子合成多肽链的是________，此过程中还须要的RNA有______________。(3)lncRNA前体加工成熟后，有的与核内________(图示①)中的DNA结合，有的能穿过________(图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控作用。(4)探讨发觉，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种lncRNA，通过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的____________，增加血液中单核细胞、中性粒细胞等吞噬细胞的数量。该调控过程的主要生理意义是__________________________________________________________________________________。[解析](1)细胞内的RNA也可能在线粒体和叶绿体中合成，A项错误；各种RNA的合成均以核糖核苷酸为原料，B项错误；催化RNA合成的酶在细胞质中的核糖体上合成，C项错误；RNA结构一般比较短小，可以通过核孔进入细胞质，D项正确。(2)多肽链的合成过程中以mRNA(信使RN