4.2基因表达与性状的关系学案（有答案）

第2节　基因表达与性状的关系
1. 阐明基因表达产物与性状的关系。
2. 说明细胞分化是基因选择性表达的结果。
3. 概述表观遗传现象。
4. 阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性。
分析下列材料，思考并回答下列问题。
材料1：基因对豌豆种子圆粒和皱粒性状进行控制。在圆粒豌豆中，有下图所示的过程。皱粒豌豆中的淀粉分支酶基因中间插入了一段DNA序列，导致淀粉分支酶不能合成。而淀粉能吸收大量的水分，使得豌豆粒显得圆圆胖胖。
材料2：人体中有如下图所示的代谢途径。白化病患者由于基因异常而缺少酪氨酸酶，不能合成黑色素，从而表现出白化症状。
材料3：囊性纤维病的病因：人体细胞膜上的一种蛋白质叫作CFTR蛋白，它是细胞表面的一种小型离子通道，负责氯离子的跨膜转运并能调节碳酸氢盐的运输。当编码CFTR蛋白的基因发生缺陷时，会影响离子的跨膜运输，机体随之产生大量的黏液阻塞气管并引起慢性咳嗽和肺部感染。
(1) 皱粒豌豆缺乏淀粉分支酶、白化病患者缺乏酪氨酸酶的原因分别是什么？
(2) 酶在细胞代谢中的作用是什么？酶活性降低（缺乏）会产生什么结果？
(3) 用文字和箭头总结基因、酶与性状的关系。
(4) 皱粒豌豆和圆粒豌豆相比，哪种细胞内的蔗糖含量高，味道更甜美？由此说明基因和生物性状的数量关系如何？
(5) 囊性纤维病的形成说明了基因还可以通过什么途径控制生物性状？用流程图表示基因、基因表达产物与性状之间的关系。
(6) 请完善基因对性状的控制机理示意图。
同一生物体中不同类型的细胞基因都相同，而形态、结构和功能却各不相同，原因是什么？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，对这三种细胞的DNA和RNA进行了检测，结果如下表。根据表格回答下列问题。
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 ＋＋＋ － － ＋
注：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子
(1) 这三种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
(2) 3种细胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这说明了什么？
(3) 3种细胞中有表达情况相同的基因吗？举例说明。
(4) 请用一句话概括细胞分化的本质。
DNA的甲基化是在碱基的某个部位结合一个甲基，也叫甲基化修饰。图1为甲基化修饰示意图。甲基化修饰是否会影响基因的表达和对表型产生影响？阅读教材73页“思考·讨论：柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传”，回答下列问题。
图1
(1) 柳穿鱼花的形态结构遗传
图2
a. 选择合适的序号填入图2横线上。
①表达　②甲基化　③不表达
b. F1的花与植株A的相似的原因：F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被　　　　，基因表达受到抑制。
c. F1自交后，少部分植株的花与植株B的相似的原因：F2中有少部分植株含有两个来自植株　　　　的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到　　　　。
(2) 某种小鼠毛色的遗传
图3
a. 完善图3内容。
b. F1基因型相同而出现不同毛色小鼠的原因是在Avy基因前端（或称“上游”）的一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。这些位点甲基化程度越　　　　，Avy基因的表达受到的　　　　越明显，小鼠体毛的颜色就　　　　。
(3) 概括总结表观遗传的概念。
同一株水毛茛，裸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。请思考并回答下列问题。
(1) 这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
(2) 这两种叶形的差异可能是由什么因素引起的？ 水毛茛
(3) 上述事实说明性状与哪些因素有关？
(4) 根据所学知识归纳总结基因与性状之间的复杂关系。
a. 在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
①一个基因　　　　　　（多数性状受单基因控制）；
②一个基因　　　　　　（如基因间相互作用）；
③　　　　　　　　　　（如身高、体重等）。
b. 生物体的性状也不完全由基因决定，　　　　对性状也有着重要影响。
第2节　基因表达与性状的关系
【活动方案】
活动一：
(1) 皱粒豌豆淀粉分支酶基因异常。白化病患者酪氨酸酶基因异常。
(2) 酶在细胞代谢中有催化作用。酶活性降低(缺乏)会导致生物相关性状发生改变。
(3) 基因→酶→细胞代谢→生物性状。
(4) 皱粒豌豆。一个基因可以影响生物的多种性状。
(5) 基因结构的改变导致所指导的蛋白质结构异常，直接影响生物体的性状。基因→蛋白质的结构→生物性状。
(6)
活动二：
(1) 输卵管细胞合成卵清蛋白，不合成珠蛋白、胰岛素；红细胞合成珠蛋白，不合成卵清蛋白、胰岛素；胰岛细胞合成胰岛素，不合成卵清蛋白、珠蛋白。
(2) 细胞中基因的表达存在选择性。
(3) 有，例如ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因。
(4) 细胞分化是基因选择性表达的结果。
活动三：
(1) a. ①　③　②　b. 甲基化　c. B　抑制
(2) a. AvyAvy　aa　黄色与黑色　b. 高　抑制　越深
(3) 表观遗传：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。
活动四：
(1) 由于整株植物都是由受精卵有丝分裂发育来的，所以所有细胞的基因组成是相同的。
(2) 叶形的差异可能是环境因素造成的，水生叶为了减少水流冲刷叶片呈丝状，气生叶增大叶面积可以提高光合效率。
(3) 性状是基因与环境相互作用的结果。
(4) a. ①一种性状　②多种性状　③多个基因　一种性状　b. 环境