新人教（2019）生物必修2同步学案：第4章 第2节　基因表达与性状的关系

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新人教（2019）生物必修2同步学案
4.2　基因表达与性状的关系
一、基因表达产物与性状的关系
1．间接途径：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
(1)途径：基因酶的合成代谢过程生物体的性状。
(2)举例
①豌豆的圆粒与皱粒
圆粒豌豆：淀粉含量高→成熟时吸水胀大；
皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→淀粉分支酶异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。
②人白化病的形成：编码酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。
2．直接途径：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(1)途径：基因蛋白质的结构生物体的性状。
(2)举例
囊性纤维化：编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
(1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(　　)
(2)基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的(　　)
答案　(1)×　(2)√
如图表示基因与性状之间的关系示意图，据图回答下列问题：
(1)过程①和②分别代表什么过程？两者合称是什么？
提示　①代表转录，②代表翻译，两者合称基因的表达。
(2)囊性纤维化患者肺功能严重受损，其患病的直接原因和根本原因是什么？
提示　囊性纤维化的直接原因是CFTR蛋白结构异常；根本原因是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基。
二、基因的选择性表达与细胞分化
1．基因类型
(1)在所有细胞中都能表达的基因：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。
(2)只在某类细胞中特异性表达的基因：如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
2．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
3．细胞分化的结果
由于基因的选择性表达，导致来至同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
(1)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转(　　)
(2)在一个细胞中所含的基因都一定表达(　　)
(3)同一个体的不同组织细胞形态、功能不同是基因选择性表达的结果(　　)
(4)不同个体的不同组织细胞形态、结构不同是基因不同造成的(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√
根据课本P72的思考·讨论，回答下列问题：
(1)这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？
提示　这三种细胞都属于同一只鸡的体细胞，是经过有丝分裂而来的，因此基因组成相同，但合成的蛋白质种类不同。
(2)三种细胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但是都只检测到了一种基因的mRNA，这说明了什么？
提示　在高度分化的体细胞中，基因是选择性表达的。
(3)是不是这三类细胞中表达的基因完全不相同？如不是，请举例说明。
提示　不是。控制细胞基本生命活动的基因在所有细胞中都能表达，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。
三、表观遗传及基因与性状的对应关系
1．表观遗传
(1)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化的现象，叫作表观遗传。
(2)表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
(3)表观遗传的类型有DNA的甲基化；组蛋白的甲基化和乙酰化等。
(4)实例：蜂王和工蜂。
2．基因与性状间的对应关系
(1)基因控制生物体的性状
(2)生物体的性状还受环境条件的影响。
(3)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，这种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。
(1)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变(　　)
(2)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达(　　)
(3)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中(　　)
(4)基因与性状是一一对应的关系(　　)
(5)生物体的一个性状有时受多个基因的影响(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图，回答下列问题：
(1)图中反映了基因控制生物体性状的哪条途径？除此之外，另一条途径是什么？
提示　图中反映的途径是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；另一条途径是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)牵牛花的颜色是只由一对基因控制的吗？
提示　不是。牵牛花的颜色是由多对基因共同控制的。
(3)牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明了什么？
提示　生物体的性状也受环境因素的影响。
1．生物体的性状受DNA或RNA控制，但靠蛋白质来体现。
2．基因对性状的控制有两条途径：一是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状；二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
3．同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA、rRNA的种类没有差异。
4．一般而言，一个基因决定一个性状，但有些基因可决定或影响多个性状，一个性状也可受多个基因影响。
5．生物体的性状是由基因和环境条件共同决定的。
6．表观遗传普遍存在于生物体整个生命活动过程中。
1．如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。
下列相关叙述正确的是(　　)
A．精氨酸的合成只受一对基因的控制
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．四个基因位于同一条染色体上
答案　B
2．(2020·郑州模拟)下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是(　　)
A．中心法则总结了遗传信息在细胞内的DNA、RNA和蛋白质间的传递规律
B．基因与基因之间是独立的，不会相互作用
C．基因控制性状，基因改变则性状也一定随之改变
D．编码CFTR蛋白的基因增加了3个碱基，导致CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸而患囊性纤维化
答案　A
解析　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，这种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，B错误；基因控制性状，但是基因的改变不一定引起性状的改变，C错误；机体患囊性纤维化是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，从而导致CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸，D错误。
3．下列关于基因控制生物性状的叙述，错误的是(　　)
A．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，如白化病的发病机理
B．基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如豌豆的圆粒和皱粒的形成
C．基因中碱基排列顺序不发生改变也可能会导致生物体性状的改变
D．生物体的性状除了受基因控制外，还受环境因素的影响
答案　B
解析　豌豆的圆粒和皱粒的形成，体现了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状，故B错误。
4．豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的是(　　)
A．图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
B．当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升
C．皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美
D．图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
答案　B
解析　当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，会导致淀粉分支酶异常，活性大大降低，从而使淀粉的含量下降，B错误；皱粒种子中淀粉含量相对较低，而蔗糖含量相对较高，种子的甜度增加，C正确；图中①②过程分别为转录和翻译，都会发生碱基互补配对，其中转录过程中有T和A配对，而翻译过程中没有，D正确。
5．表观遗传现象产生的原因不包括(　　)
A．DNA中基因的甲基化
B．DNA中基因的碱基序列改变
C．构成染色体的组蛋白发生甲基化
D．构成染色体的组蛋白发生乙酰化
答案　B
解析　除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达而产生表观遗传现象。但表观遗传时基因的碱基序列没有变化。
6．果蝇的翅有长翅和残翅两种，分别由基因A和a控制。遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25 ℃，将孵化后4～7天的长翅果蝇幼虫放在35～37 ℃的环境中处理6～24小时后，得到了一些残翅果蝇，这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。请回答下列问题：
(1)果蝇的长翅和残翅是一对________性状，控制这一性状的基因互为______________。
(2)长翅果蝇幼虫经处理后得到的残翅果蝇的遗传物质________(填“发生”或“未发生”)改变，因为__________________________________________________________________。
(3)温度影响果蝇翅的发育，主要是因为温度影响果蝇发育过程中________的活性，而这种物质又是由基因经______________过程合成的。
(4)此实验说明生物体的性状是由__________________作用的结果。
答案　(1)相对　等位基因　(2)未发生　这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇　(3)酶　转录和翻译　(4)基因和环境共同