第4章基因的表達2基因表達與性狀的關系課標要點學法指導1．概述細胞分化的本質是基因選擇性表達的結果，生物的性狀主要通過蛋白質表現(xiàn)2．概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象1．科學思維：闡述基因表達產物與性狀的關系2．科學思維、生命觀念：理解細胞分化的本質3．科學思維：說出表觀遺傳的概念及其機制知識導圖

課前·新知導學基因表達產物與性狀的關系1．基因控制性狀的兩種途徑酶的合成代謝過程蛋白質的結構2．基因對性狀的控制實例(連線)基因中的遺傳信息發(fā)生改變，則生物的性狀一定會改變嗎？提示：不一定。微思考下圖為人體內基因對性狀的控制過程，判斷下列相關敘述的正誤。(1)基因1和基因2一般不會出現(xiàn)在人體內的同一個細胞中。 (

)(2)圖中①過程需RNA聚合酶的催化，②過程需tRNA的協(xié)助。 (

)(3)④⑤過程的結果存在差異的直接原因是血紅蛋白結構不同。 (

)(4)圖中①②過程發(fā)生的場所分別是細胞核、細胞質中的核糖體。 (

)(5)人體衰老引起白發(fā)的原因是圖中酪氨酸酶不能合成。 (

)(6)基因控制囊性纖維化與基因2控制性狀的方式相同。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)√

(4)√

(5)×

(6)√基因的選擇性表達與細胞分化1．生物體多種性狀的形成：以____________為基礎。2．表達基因的分類(連線)細胞分化3．細胞分化的本質就是___________________。4．基因選擇性表達的原因：與基因表達的_______有關?；虻倪x擇性表達調控一個人的不同種類的體細胞細胞核中所含有的基因一樣嗎？所表達的基因一樣嗎？提示：所含基因一樣；所表達的基因有差別。微思考判斷下列敘述的正誤。(1)肌細胞與幼紅細胞中基因、mRNA、蛋白質均不同。 (

)(2)胰島B細胞有胰島素基因而無抗體基因，故可以產生胰島素而不能產生抗體。 (

)(3)同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞所含基因不同。 (

)(4)斷尾壁虎長出新尾巴過程中發(fā)生了細胞分化。 (

)(5)ATP合成酶基因屬于奢侈基因，在不同細胞中選擇性表達。 (

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×表觀遺傳1．基因表達調控的含義基因什么時候表達、在哪種細胞中表達以及____________的高低都是受到調控的。2．表觀遺傳(1)表現(xiàn)遺傳的概念：生物體基因的___________保持不變，但___________________發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。表達水平堿基序列基因表達和表型(2)實例：①柳穿魚花的形態(tài)結構【答案】不表達表達②小鼠的毛色【答案】黃色黑黃之間的顏色(3)特點：表觀遺傳現(xiàn)象_______存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。(4)作用：表觀遺傳能夠使生物體在基因的堿基序列________的情況下發(fā)生__________的性狀改變。普遍不變可遺傳3．基因與性狀間的對應關系(1)在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關系并不是簡單的____________的關系。(2)一個性狀可以受到______個基因的影響。(3)一個基因也可以影響______個性狀。(4)生物體的性狀也不完全是由基因決定的，________對性狀也有著重要影響。一一對應多多環(huán)境基因與性狀之間一定是一一對應的關系嗎？提示：不一定。微思考下列關于基因與性狀之間關系的敘述，錯誤的是 (

)A．很多情況下一個基因決定一個性狀B．有的情況下多個基因決定一個性狀C．有的情況下一個基因決定多個性狀D．生物體的性狀不會受到環(huán)境的影響【答案】D【解析】生物體的性狀是基因型和外界環(huán)境共同作用的結果，生物體的性狀受環(huán)境的影響。課堂·重難探究[知識歸納]1．基因控制生物體的性狀的兩種途徑基因表達產物與性狀的關系項目途徑1(直接控制)途徑2(間接控制)實質基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀項目途徑1(直接控制)途徑2(間接控制)實例分析

2．體現(xiàn)生物性狀的物質(1)蛋白質是生命活動的主要承擔者。部分結構蛋白直接參與生物體、細胞的結構組成，基因可通過控制結構蛋白的合成直接控制生物體的性狀。圖1是豌豆的圓粒和皺粒產生的機理，圖2是囊性纖維化的病因圖解。請據圖回答下列問題：圖1

圖2

(1)圖1中豌豆呈圓?；虬櫫Ｅc哪種基因和酶有關？為什么相關基因異常則為皺粒？(2)囊性纖維化的直接病因是什么？根本病因又是什么？(3)圖1和圖2分別表示基因控制性狀的哪種途徑？提示：(1)與豌豆的淀粉分支酶基因及其表達的產物——淀粉分支酶有關。如果淀粉分支酶基因異常，則不能合成淀粉分支酶，也就不能合成淀粉，導致淀粉少而蔗糖多，蔗糖的吸水能力差，豌豆水分少而表現(xiàn)為皺粒。(2)直接病因是CFTR蛋白結構異常，根本病因是CFTR基因缺失3個堿基。(3)圖1所示的是基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀，屬于間接控制；圖2所示的是基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。[對點精練]1．下圖為基因的作用與性狀的表現(xiàn)流程示意圖。下列敘述正確的是 (

)A．①過程是轉錄，它以DNA的兩條鏈為模板、四種核糖核苷酸為原料合成mRNAB．②過程中只需要mRNA、氨基酸、核糖體、酶、ATP即可完成C．人的鐮狀細胞貧血是基因對性狀的直接控制，使得蛋白結構發(fā)生變化所致D．某段DNA上發(fā)生了基因突變，則形成的mRNA和蛋白質一定會改變【答案】C【解析】①過程是轉錄，它以DNA的一條鏈為模板、四種核糖核苷酸為原料合成mRNA，A錯誤；②過程中除了需要mRNA、氨基酸、核糖體、酶、ATP外，還需要tRNA才能完成翻譯過程，B錯誤；人的鐮狀細胞貧血是基因對性狀的直接控制，是通過控制血紅蛋白的分子結構來直接影響性狀的，C正確；某段DNA上發(fā)生了基因突變，如果參與轉錄，則形成的mRNA會改變，但由于密碼子的簡并，合成的蛋白質不一定會改變，D錯誤。2．如圖表示某真核生物細胞中幾個核基因的表達過程，下列說法正確的是 (

)A．核膜的存在使圖中基因的轉錄和翻譯在不同的區(qū)域進行B．遺傳信息的復制和表達都是以基因為單位進行的C．基因1和基因2是等位基因D．生物性狀與基因之間都存在一一對應關系【答案】A【解析】真核細胞具有核膜，其轉錄和翻譯不能同步進行，轉錄發(fā)生在細胞核，翻譯發(fā)生在核糖體，A正確；遺傳信息的復制是以DNA為單位進行的，遺傳信息的表達都是以基因為單位進行的，B錯誤；基因1和基因2位于同一條染色體上，不是等位基因，等位基因位于同源染色體的相同位置上，C錯誤；圖中反映了不同基因對氨基酸之間的轉換的作用，而生物性狀主要由蛋白質決定，圖中不能反映出基因與生物性狀之間的關系，D錯誤。[知識歸納]1．基因選擇性表達的結果(1)細胞形態(tài)的改變：如肌細胞的梭形、哺乳動物成熟紅細胞的圓餅狀、神經細胞的突起狀等。(2)細胞結構的變化：細胞器的種類和數(shù)量發(fā)生變化?；虻倪x擇性表達與表觀遺傳(3)細胞功能的特化：執(zhí)行特定的功能，如運動功能、反射功能、免疫功能等。(4)特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗體、胰島素、血紅蛋白和肌動蛋白等。2．表觀遺傳的機制類型圖解DNA的甲基化

基因中的堿基序列沒有變化，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，進而影響表型類型圖解組蛋白的甲基化和乙?；刃揎?/p>

真核生物細胞核中的DNA與組蛋白結合形成染色體，其中帶負電荷的DNA“纏繞”在帶正電荷的組蛋白上，使細長的DNA卷成緊密的結構。乙?；揎椌褪怯靡阴；呀M蛋白的正電荷屏蔽掉。組蛋白的正電荷一旦減少，其與DNA的結合就會減弱，這部分DNA就會“松開”，激活相關基因的轉錄類型圖解RNA介導的基因沉默

RNA介導的基因沉默是正常生物體內抑制特定基因表達的一種現(xiàn)象。當細胞中導入或內源產生與某個特定mRNA同源的雙鏈RNA時，該mRNA發(fā)生降解或翻譯阻滯，導致基因表達沉默3．基因與性狀的關系[對點精練]1．下列屬于表觀遺傳現(xiàn)象的是

(

)A．基因突變使小麥獲得抗病能力B．染色體片段位置顛倒使果蠅形成卷翅C．堿基對替換導致人患鐮狀細胞貧血D．柳穿魚Lcyc基因高度甲基化影響其表達【答案】D【解析】基因突變使小麥獲得抗病能力，其DNA序列發(fā)生了改變，不屬于表觀遺傳現(xiàn)象，A錯誤；染色體片段位置顛倒使果蠅形成卷翅，其發(fā)生了染色體變異，不屬于表觀遺傳現(xiàn)象，B錯誤；堿基對替換導致人患鐮狀細胞貧血，其DNA序列發(fā)生了改變，不屬于表觀遺傳現(xiàn)象，C錯誤；柳穿魚Lcyc基因高度甲基化影響其表達，其基因型未發(fā)生變化而表型卻發(fā)生了改變，屬于表觀遺傳現(xiàn)象，D正確。2．研究證實，被良好照顧的大鼠幼崽通過下列途徑，使腦內激素皮質醇的受體表達量升高。據下圖分析下列說法錯誤的是 (

)A．大鼠的情緒受多個基因的共同調控B．皮質醇受體的高表達與表觀遺傳有關C．組蛋白乙?；cDNA甲基化呈正相關D．大鼠的情緒是神經—體液調節(jié)的結果【答案】C【解析】由圖可知，大鼠的情緒受多個基因的共同調控，如神經遞質血清素基因、皮質醇受體基因等，A正確；皮質醇受體的高表達與DNA甲基化被移除有關，與表觀遺傳有關，B正確；據圖可知，組蛋白乙?；瘜е翫NA甲基化被移除，故二者呈負相關，C錯誤；大鼠的情緒與神經遞質、激素均有關，故是神經—體液調節(jié)的結果，D正確?！練w納拓展】

細胞分化的三個關鍵點(1)細胞分化的標志。①分子水平：合成了某種細胞特有的蛋白質，如唾液淀粉酶、胰島素等。②細胞水平：形成不同種類的細胞。(2)分化細胞表達的基因。①管家基因：所有細胞均表達的一類基因，其表達產物是維持細胞基本生命活動所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。②奢侈基因：不同類型細胞特異性表達的一類基因，其產物賦予不同細胞特異性的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因。(3)細胞分化的“變”與“不變”。①不變：DNA、tRNA、rRNA，細胞的數(shù)目。②改變：mRNA、蛋白質的種類，細胞的形態(tài)、結構和功能。課堂·延伸提分易錯易混：關于細胞分化的五個易錯點(1)分化的細胞不一定不再進行分裂，如B淋巴細胞接受抗原刺激后仍可再分裂。(2)并非所有干細胞都要發(fā)生分化。干細胞分裂后一部分細胞發(fā)生分化，成為具有特定功能的組織細胞；還有一部分保持分裂能力，用于干細胞本身的自我更新。(3)同一個體不同類型細胞的RNA不完全相同。同一個體的體細胞中核遺傳物質相同，但由于不同細胞選擇性表達的基因不完全相同，因而轉錄生成的RNA及翻譯生成的蛋白質不完全相同。(4)分化程度高的細胞其全能性不一定低。一般來說，細胞分化程度越高，全能性越難以表達，細胞分化程度越低，全能性越高，但卵細胞的分化程度較高，其全能性也較高。(5)分化不會改變遺傳物質。細胞分化是基因的選擇性表達，不會導致遺傳物質改變。已分化的細胞都含有保持該物種遺傳性所需要的全套遺傳物質，因而都具有全能性。例下列能說明人體細胞已經發(fā)生分化的是 (

)A．存在胰島素基因

B．產生RNA聚合酶C．形成組織和器官

D．進行葡萄糖氧化分解【答案】C【解析】人體所有細胞都是由同一個受精卵經有絲分裂形成的，都具有胰島素基因，這與細胞分化無關；人體幾乎所有細胞都能合成mRNA，因此都能產生RNA聚合酶；形成組織和器官的過程中發(fā)生了細胞分化；所有細胞均會進行細胞呼吸，分解葡萄糖。小練·素養(yǎng)達成1．(2024·廣東東莞階段練習)下列有關基因、基因型、表型(性狀)的說法，正確的是 (

)A．表型相同的生物，基因型一定相同B．D和D，D和d，d和d互為等位基因C．綿羊的長毛與短毛、棉花的細絨與長絨都屬于相對性狀D．與表型有關的基因組成叫作基因型【答案】D【解析】表型相同的生物，基因型不一定相同，如AA和Aa的基因型不同，但表型相同，A錯誤；D和D、d和d均為相同基因，B錯誤；棉花的細絨與長絨不屬于同一性狀，不屬于相對性狀，C錯誤；與表型有關的基因組成叫作基因型，D正確。2．(2024·廣東廣州期中)真核細胞內某基因的表達過程如圖所示，序號表示相應生理過程。下列敘述錯誤的是 (

)A．過程①與過程②的堿基互補配對方式不完全相同B．基因選擇性表達為多肽鏈1或2屬于基因在翻譯水平的調控C．以前體mRNA、成熟mRNA1為模板逆轉錄所得DNA不同D．圖示過程可體現(xiàn)一個基因可同時控制不同的性狀【答案】B【解析】過程①表示轉錄，過程②表示翻譯，前者的堿基配對發(fā)生在DNA和RNA之間，而后者的堿基配對發(fā)生在RNA之間，因此，二者的堿基配對方式不完全相同，A正確；基因的選擇性表達是指在不同細胞類型或不同發(fā)育階段，特定基因被激活或抑制，從而產生不同的蛋白質，多肽鏈1與多肽鏈2空間結構的不同可能是由于同一基因轉錄后經過不同的剪切方式產生的，不屬于基因的選擇性表達，B錯誤；逆轉錄是將RNA轉化為DNA的過程，由于前體mRNA和成熟mRNA在序列上有所不同，它們作為模板逆轉錄所得到的DNA也會不同，C正確；從圖中可以看出，一個基因通過不同的mRNA和翻譯后的多肽鏈，可以產生不同的蛋白質，這些蛋白質可能控制著不同的性狀，D正確。3．(2024·廣東云浮期末)研究表明，相比于健康人，糖尿病患者體內瘦素基因啟動部位的甲基化水平顯著降低，導致其體內瘦素含量明顯升高。下列敘述正確的是 (

)A．糖尿病患者體內瘦素基因的堿基序列和健康人的不同B．瘦素基因啟動部位甲基化可能抑制了DNA和相關酶的結合C．瘦素的含量與瘦素基因啟動部位的甲基化水平呈正相關D．DNA的堿基序列上只有一個甲基化修飾的位點【答案】B【解析】糖尿病患者體內瘦素基因啟動部位的甲基化水平顯著降低，導致其體內瘦素含量明顯升高，甲基化不改變堿基序列，因此糖尿病患者體內瘦素基因的堿基序列和健康人的相同，A錯誤；啟動子部位是RNA聚合酶的結合位點，瘦素基因啟動部位甲基化可能抑制了DNA和RNA聚合酶的結合，B正確；瘦素基因啟動部位的甲基化水平顯著降低，體內瘦素含量明顯升高，說明瘦素的含量與瘦素基因啟動部位的甲基化水平呈負相關，C錯誤；DNA的堿基序列上可以有多個甲基化修飾的位點，D錯誤。4．(2024·廣東廣州期末)鐮狀細胞貧血是人類常染色體上的隱性遺傳病，受一對等位基因控制。如圖為鐮狀細胞貧血的發(fā)病機理，下列敘述正確的是 (

)A．鐮狀細胞貧血基因只存在于造血干細胞中B．參與過程①和過程②的RNA種類相同C．含有正?；虻娜艘部赡艽嬖谏鲜鲞^程D．鐮狀細胞貧血由基因決定，與環(huán)境無關【答案】C【解析】鐮狀細胞貧血基因在人體的體細胞中均存在，只是在紅細胞中表達，A錯誤；過