4.2基因表达与性状的关系（学案）-2022-2023学年高一生物人教版（2019）必修二（含解析）

第四章 基因的表达
第一节 基因表达与性状的关系
【学习目标】
1.说明基因控制生物体性状的两种方式。
2.阐述细胞分化是基因选择性表达的结果。
3.概述生物体的表观遗传现象。
【基础梳理】
一、基因表达产物与性状的关系
1.间接途径：基因通过控制 来控制 过程，进而控制 。
①关于豌豆的圆粒与皱粒：圆粒豌豆：淀粉含量 →成熟时 ；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 →成熟时 。
②白化病症状：控制 的基因异常→不能合成 →酪氨酸不能转变为
→表现出 症状。
2.直接途径：基因通过控制 直接控制生物性状。
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 → 蛋白结构与功能异常→支气管中黏液 ，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
二、基因的选择性表达与细胞分化
1.基因的类型
①在所有细胞中都表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所 的，如 、 。
②只在某类细胞中 表达的基因，如 、 。
2.细胞分化的本质： 。
三、表现遗传
1.表观遗传的概念：生物体基因的碱基序列保持 ，但 和 发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。
表观遗传普遍存在于 。
2.基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可以受到 基因的影响。同时，生物体的性状也不完全是由基因决定的， 对性状也有着重要的影响。
3.基因与 、基因与 、基因与 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。
【拓展延伸】
基因、蛋白质和性状的关系
（1）基因与性状的关系并非简单的一一对应的线性关系，可以是多个基因决定一个性状，也可以是一个基因与多个性状有关，一个性状可受多个基因影响。
（1）生物的性状不仅由基因决定，还受环境条件的影响，是基因和环境条件共同作用的结果，即表型=基因型+环境条件
（1）生物的性状是通过基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间的相互作用在精确控制的
【例题】
如图为基因与性状的关系示意图，下列叙述错误的是( )
A.一个基因可以影响和控制一种或多种性状，多个基因可以影响和控制一种性状
B.控制性状F、G的基因是非等位基因，它们的遗传遵循基因的自由组合定律
C.基因对性状的控制可以通过控制酶的合成间接控制，也可以通过控制蛋白质的结构直接控制
D.基因对性状的控制并不是绝对的，也受环境因素的影响
答案：B
解析：由图可知，A、B、C3种性状由同一个基因控制，E性状由3个基因控制，F、G、H性状分别受一个基因控制，A正确；控制性状F、G的基因位于同一条染色体上，它们的遗传不遵循基因的自由组合定律，B错误；基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制性状，也可以通过控制酶的合成间接控制性状，C正确；基因对性状的控制受环境因素的影响，D正确。
【课堂练习】
1.如图是人体内苯丙氨酸与酪氨酸代谢的部分途径，下列相关叙述正确的是( )
A.基因①②③一般不会同时出现在人体内的同一个细胞中
B.当人体衰老时，酶②的活性降低，导致头发变白
C.苯丙酮尿症的患者基因①有缺陷，不能合成黑色素，同时会患上白化病
D.基因①②③的功能说明基因通过控制酶的合成从而控制生物的性状
2.下列有关基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述正确的是( )
A.基因控制蛋白质的合成包括复制、转录和翻译三个过程
B.豌豆的皱粒和圆粒这对相对性状的形成说明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
C.人的白化症状的形成说明基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
D.基因与性状的关系都是简单的线性关系，如人的身高只是由单个基因决定的，而且不受环境影响
3.柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。如图表示两株体内Lcyc基因序列相同的柳穿鱼植株A和植株B，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。下列说法正确的是( )
A.柳穿鱼的叶肉细胞内不存在Lcyc基因
B.两株柳穿鱼体内的Lcyc基因表达时期相同
C.两植株杂交，F1自交的 F2中没有与植株B相似的花
D.植株B的Lcyc基因不表达的原因可能是它被高度甲基化
4.下列不属于表观遗传特点的是( )
A.表型可以遗传给后代 B.基因表达水平发生改变
C.没有DNA碱基序列的改变 D.不受外界环境条件的影响
5.下列有关生物体内基因与酶关系的叙述，正确的是( )
A.绝大多数酶是基因转录的重要产物
B.酶和基因都是细胞内染色体的组成成分
C.基因控制生物的性状有些是通过控制酶的合成实现的
D.只要有某种酶的基因，细胞中就有相应的酶
6.科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：
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 +++ - - +
说明：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。
请回答下列问题：
（1）鸡卵清蛋白基因的化学本质是_____，其基本组成单位是_____。
（2）鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中含有的基因种类相同，原因是_____。
（3）鸡的卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因中，能在红细胞和胰岛细胞表达的基因分别是_____。
（4）鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞中含有的蛋白质种类_____（填“相同”“不同”或“不完全相同”）。
（5）上述实验表明，不同类型细胞的生理功能差异与_____有关。
【答案以及解析】
1.答案：B
解析：A、人体是由一个受精卵发育而来，体细胞中所含的遗传信息相同； B、当人体衰老时，酶②的活性降低，酪氨酸转化成黑色素的效率降低，导致头发变白；C、苯丙酮尿症患者可能是白化症患者；D、基因①②是基因通过控制酶的合成控制生物性状，基因③是基因通过控制蛋白质结构控制生物性状。
2.答案：B
解析：基因控制蛋白质的合成即基因指导蛋白质的合成，包括转录和翻译；基因可以通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状，即基因对性状的间接控制，例如豌豆的皱粒和圆粒这对相对性状的形成；白化病的形成说明基因可以通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状；性状不仅受基因的控制，还受环境的影响，且基因与性状不是简单的一对一的关系，可以一对多，也可以多对一；故选B。
3.答案：D
解析：植株A和植株B体内含有Lcyc基因，说明叶肉细胞内也存在Lcyc基因，A错误；柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关，由于基因的选择性表达，Lcyc基因表达时期不一定相同，B错误；两植株杂交，F1自交的F2会出现性状分离，可能存在与植株B相似的花，C错误；植株B的Lcyc基因不表达，可能的原因是Lcyc基因高度甲基化，不能与RNA聚合酶结合，故无法转录产生mRNA，也就无法翻译合成Lcyc，D正确。
4.答案：D
解析：表观遗传的特点是在基因的碱基序列保持不变的情况下，基因的表达水平发生变化，并产生可遗传的表型；外界环境条件可影响DNA的甲基化水平等，从而会造成表观遗传现象，D符合题意。
5.答案：C
解析：大多数酶的化学本质是蛋白质，是基因表达的产物，染色体的主要成分是DNA和蛋白质，基因是选择性表达的。
6.答案：（1）DNA片段；脱氧核苷酸
（2）这些都是由受精卵通过有丝分裂而来的，遗传物质相同
（3）珠蛋白基因；胰岛素基因
（4）不完全相同
（5）基因的选择性表达
解析：（1）基因是具有遗传效应的DNA片段，基本单位是脱氧核糖核苷酸。
（2）同一个体的细胞均来自同一个受精卵，有丝分裂中遗传物质复制并精确平分。
（3）据表格分析可知，卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因在特定细胞中表达。
（4）细胞分化是基因选择性表达的结果，形成的蛋白质不完全相同。
（5）细胞分化的实质是基因选择性表达。
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