第4章基因的表達第2節基因表達與性狀的關系課內探究·名師點睛指點名津·撥云見日教材問題·解疑答惑鞏固訓練·課堂達標夯基提能作業基礎知識·雙基夯實課程要求核心素養1．概述DNA分子上的遺傳信息通過RNA指導蛋白質的合成，細胞分化的本質是基因的選擇性表達，生物的性狀主要通過蛋白質表現。2．概述某些基因堿基序列不變但基因表達和表型改變的表觀遺傳現象。1．結合白化病、豌豆皺粒和囊性纖維化產生機理，理解生物的性狀是由蛋白質決定的。(生命觀念)2．通過分析不同類型細胞中DNA和RNA的檢測結果，理解細胞分化的本質是基因的選擇性表達。(科學探究)3．結合柳穿魚花的形態結構和小鼠的毛色的遺傳，理解某些基因序列不變但表型改變的表觀遺傳現象。(科學思維)知識導圖基礎知識·雙基夯實酶的合成蛋白質結構2．基因控制性狀的實例(連線)二、基因的選擇性表達與細胞分化1．細胞分化的本質是___________________。2．基因的選擇性表達與基因表達的_______有關。三、表觀遺傳1．概念：生物體基因的堿基序列保持_______，但基因表達和表型發生_____________的現象，叫作表觀遺傳。2．特點：表觀遺傳現象普遍存在于生物體的___________________的整個生命活動過程中。基因的選擇性表達調控不變可遺傳變化生長、發育和衰老四、基因與性狀的對應關系1．基因與性狀的關系并不是簡單的___________的關系，一個性狀可以受___________的影響，一個基因也可以影響___________。2．生物體的性狀不完全是由基因決定的，_______對性狀也有著重要影響。一一對應多個基因多個性狀環境〔活學巧練〕判斷下列敘述的正誤(1)基因只能通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。

(

)(2)基因型相同的個體，其表型一定相同。 (

)(3)在一個細胞中所含的基因都一定表達。 (

)(4)基因的選擇性表達與基因表達的調控有關。 (

)(5)表觀遺傳現象比較少見，不能普遍存在于生物體整個生命活動過程中。 (

)(6)基因與性狀的關系是一一對應的關系。 (

)×

×

×

√

×

×

〔思考〕牽牛花的顏色主要是由花青素決定的，如圖為花青素的合成與顏色變化途徑示意圖：1．圖中反映了基因控制生物體性狀的哪條途徑？除此之外，另一條途徑是什么？提示：圖中反映的途徑是基因可以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；另一條途徑是基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。2．牽牛花的顏色是只由一對基因控制的嗎？提示：不是。牽牛花的顏色由多對基因共同控制。3．牽牛花的顏色還與細胞中的pH有關，這說明什么？提示：生物體的性狀也受環境影響。4．牽牛花的葉肉細胞中是否也含有基因①②③？也能全部表達嗎？提示：牽牛花的葉肉細胞中也含有基因①②③，但是由于細胞分化，基因進行選擇性表達，這3個基因不一定能夠表達。〔學霸記憶〕1．基因控制生物體性狀的途徑：①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；②基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。2．細胞分化的本質是基因的選擇性表達。3．生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發生可遺傳變化的現象，叫作表觀遺傳。4．基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系，一個性狀可以受多個基因的影響，一個基因也可以影響多個性狀。課內探究·名師點睛1．實例：白化病和豌豆皺粒的形成(1)圖解：一基因表達產物與性狀的關系要點歸納

基因表達的產物對性狀控制的兩種方式：歸納整合(3)基因與基因、基因與基因表達產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控著生物體的性狀。3．基因、蛋白質和性狀的關系

(2020·湖南岳陽測試)下列關于基因、蛋白質與性狀的關系的描述，正確的是 (

)A．皺粒豌豆的DNA中，編碼淀粉分支酶的基因的堿基序列被打亂，導致淀粉分支酶出現異常，活性大大降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮B．人表現出白化癥狀體現了基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀C．基因與性狀之間是一一對應的關系，即一種性狀由一個基因控制D．囊性纖維化患者中，編碼CFTR蛋白的基因增添了2個堿基，導致CFTR蛋白的結構受到了影響典例剖析典例1A

[解析]

皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因的堿基序列，導致淀粉分支酶出現異常，活性大大降低，淀粉分支酶的缺乏又導致細胞內淀粉含量降低，淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮，A正確。人的白化癥狀是由控制酪氨酸酶的基因異常引起的，體現了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，B錯誤。基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系，同一個基因可能影響多個性狀，一個性狀可以受到多個基因的影響，C錯誤。囊性纖維化患者的CFTR基因缺失了3個堿基，而非增添了2個堿基，D錯誤。(2020·湖北仙桃期末)如圖為圓粒豌豆的產生機制，請據圖判斷下列敘述錯誤的是 (

)A．淀粉分支酶基因R是豌豆種子細胞中具有遺傳效應的DNA片段B．b過程能發生A與T、C與G的配對C．R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出現異常，活性大大降低，可導致種子中蔗糖增多D．此圖解體現了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變式訓練1

B

[解析]

豌豆種子細胞中，基因是有遺傳效應的DNA片段，A正確；b表示翻譯過程，該過程中的堿基配對方式為A—U、C—G，B錯誤：淀粉分支酶能催化蔗糖合成淀粉，R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出現異常，活性大大降低，可導致種子中蔗糖增多，C正確；此圖解說明基因能夠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，D正確。1．不同基因在不同細胞中的表達：二細胞分化及表觀遺傳要點歸納

類型合成蛋白質的類型舉例所有細胞中都表達維持細胞基本生命活動所必需的核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因某類細胞中特異性表達不是維持細胞基本生命活動所必需的卵清蛋白基因、胰島素基因2．細胞分化的本質：基因選擇性表達。[易錯提醒]

細胞分化結果的兩點警示(1)細胞分化后遺傳物質不變，mRNA和蛋白質的種類和數量不同，細胞器的種類和數量也會不同。(2)不同的細胞中也可能含有相同的mRNA，如細胞基本生命活動所必需的ATP合成酶基因轉錄的mRNA等。3．表觀遺傳：(1)概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發生可遺傳變化的現象。(2)兩個實例：實例柳穿魚花的形態結構的遺傳某實驗小鼠毛色的遺傳現象植株A與植株B雜交，F1的花與植株A相似，F1自交，F2花的形態結構有兩種純種的黃色體毛的小鼠(AvyAvy)與純種的黑色體毛的小鼠(aa)雜交，子代出現了多種毛色的Avya小鼠實例柳穿魚花的形態結構的遺傳某實驗小鼠毛色的遺傳原因F1中含有能表達的Lcyc基因，因此F1的花與植株A相似；依據基因分離定律，得出F2中大約3/4植株含有能表達的Lcyc基因，因此大部分植株的花與植株A相同，大約1/4的植株含有不能表達的甲基化Lcyc基因，少部分植株的花與植株B相似Avy基因中有多個可發生DNA甲基化修飾的位點，這些位點甲基化后，Avy基因表達受到抑制。甲基化程度越高，Avy基因表達受抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深基因型相同的生物體，性狀不一定相同的原因分析：(1)表觀遺傳：影響了基因的表達過程，進而影響生物性狀，可遺傳。(2)環境影響：影響酶的活性進而影響代謝過程，從而影響生物性狀，不可遺傳。歸納整合` 如表是人體內的紅細胞(未成熟)、胰島B細胞、漿細胞內所含有的部分核基因及這些基因表達的情況(“＋”表示該基因表達，“－”表示該基因未表達)。下列有關說法正確的是 (

)典例剖析典例2項目血紅蛋白基因胰島素基因抗體基因有氧呼吸有關酶基因紅細胞＋－－＋胰島B細胞－①－＋漿細胞－－＋②A．①②均表示“＋”B．此表說明細胞分化導致基因的選擇性表達C．三種細胞中mRNA和蛋白質種類完全不同D．三種細胞的形態、結構和生理功能不同的根本原因是核基因種類不完全相同[答案]

A[解析]

血紅蛋白基因只在未成熟的紅細胞中表達，胰島素基因只在胰島B細胞中表達，抗體基因只在漿細胞中表達，有氧呼吸有關酶基因在三種細胞中均表達，則①②均表示“＋”，A正確；此表說明基因的選擇性表達導致細胞分化，B錯誤；三種細胞中mRNA和蛋白質種類不完全相同，C錯誤；三種體細胞中都含有表中所列的四種基因，是因為人體細胞都來源于同一個受精卵，含有相同的遺傳信息，三種細胞的形態、結構和生理功能不同的根本原因是基因的選擇性表達，D錯誤。下列有關表觀遺傳的說法不正確的是 (

)A．表觀遺傳可以在個體間遺傳B．某些RNA可干擾基因的表達C．染色體組蛋白的乙酰化能激活基因的轉錄D．DNA的甲基化程度與基因的表達無關變式訓練2

D

[解析]

表觀遺傳可以在個體間遺傳，A正確。某些RNA可使mRNA發生降解或者翻譯阻滯，從而干擾基因的表達，B正確。乙酰化修飾可以將組蛋白中的正電荷屏蔽掉，使組蛋白與帶負電荷的DNA纏繞的力量減弱，激活基因的轉錄，C正確。DNA的甲基化程度與基因的表達有關，D錯誤。指點迷津·撥云見日一、根據“圖示法”理解基因表達的作用1．基因表達控制著生物的性狀：生物的某種性狀可能由一個基因控制，也可能由多個基因同時控制；基因是遺傳的基本單位，具有一定的獨立性，一個基因的表達可以不受其他基因的影響。(1)性狀C受基因A和B的控制，如圖：(2)基因A控制性狀B和性狀C，如圖：2．基因表達決定了細胞的分化：部分基因在一個個體細胞中不是全部都表達，有的基因只在特定的細胞中表達，即細胞分化的實質是基因選擇性表達。(1)圖示：(2)說明：C基因在A細胞和B細胞中都表達，而A基因只在A細胞中表達，B基因只在B細胞中表達。

牽牛花的顏色主要是由花青素決定的，如圖為花青素的合成與顏色變化途徑示意圖：從圖中不能得出的是 (

)A．花的顏色由多對基因共同控制B．基因可以通過控制酶的合成來控制代謝C．生物體的性狀由基因決定，也受環境影響D．若基因①不表達，則基因②和基因③不表達典例3D

[解析]

花青素決定花的顏色，而花青素的合成是由多對基因共同控制的；基因①②③通過控制酶1、2、3的合成來控制花青素的合成；花青素在不同酸堿條件下顯示不同的顏色，說明環境因素也會影響花色；基因具有獨立性，基因①不表達，基因②③仍然能夠表達。二、表觀遺傳的理解和解題方法1．比較表觀遺傳與基因控制生物性狀遺傳：項目表觀遺傳基因控制的遺傳控制性狀方式甲基化等影響基因表達是否含有相應的基因堿基序列不變改變顯隱性隱性顯性或隱性傳遞給下一代可以可以2．表觀遺傳的解題方法：(1)為了區分甲基化的基因和正常基因，可以做個標注，如正常基因為A，甲基化的基因用A°等方式表示。然后就可以按照正常的遺傳解題方式進行解題。(2)當甲基化的基因和正常基因都存在時，生物性狀表現出正常基因控制的性狀。

某花卉花的形態不同與A基因的表達有關，植株甲的A基因能正常表達，花瓣為2片，植株乙的A基因高度甲基化，不能正常表達，花瓣為1片。現有純合的植株甲和乙先雜交得到F1，然后自交得到F2，下列說法正確的是 (

)A．F1中花瓣均為1片B．F2中花瓣均為2片C．F2中花瓣有2片和1片，且花瓣2片的數目較多D．F1與植株甲進行雜交，子代花瓣既有1片也有2片典例4C

[解析]

高度甲基化的基因為A°不能表達，繪制遺傳圖解：由圖可知，F1中花瓣全為2片；F2中2片的比例為3/4,1片的比例為1/4，所以花瓣2片的數目較多；F1與植株甲(AA)雜交，子代花瓣全為2片。所以C項正確。教材問題·解疑答惑問題探討?P711．提示：基因組成一樣。2．提示：環境影響了基因的表達，進而影響了生物的性狀。思考·討論?P721．提示：輸卵管細胞合成了卵清蛋白，沒有珠蛋白和胰島素；紅細胞中合成了珠蛋白，沒有卵清蛋白和胰島素；胰島細胞合成了胰島素，沒有卵清蛋白和珠蛋白。因此不同的細胞含有的蛋白質的種類不同。2．提示：細胞在分化的過程中，每個細胞中的基因相同，但是細胞中的基因進行了選擇性表達。思考·討論?P731．提示：控制性狀的基因堿基發生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，進而影響了生物的性狀。2．提示：親本植株A的Lcyc基因未被甲基化，可以正常表達，親本植株B的Lcyc基因高度甲基化，不能表達，F1植株含有未甲基化的Lcyc基因和高度甲基化的Lcyc基因，未甲基化的Lcyc基因可以正常表達，F1植株的花與植株A的相似；F2植株中有僅含有正常的Lcyc基因的、僅含有甲基化的Lcyc基因的與含有正常的Lcyc基因和甲基化的Lcyc、基因的，因此F2中有些植株的花與植株B的相似。3．提示：基因相同，發生甲基化后不能正常表達，導致其性狀不同，而且該性狀可以遺傳給子代；基因表達的產物影響了生物的性狀。批判性思維?P74提示：基因是內在因素，通過表達的產物來決定生物性狀，環境是外在因素，通過影響基因的表達過程進而影響生物性狀。思維訓練?P75提示：假說：高溫條件下翅長接近正常的果蠅出現是環境溫度影響的，其基因型不變。解釋：果蠅翅的發育需要經過酶的催化，殘翅果蠅在較高溫(31℃)時催化殘翅發育的酶失去活性，從而使果蠅出現翅長接近正常的性狀，但是基因型沒有改變，因此子代在正常溫度下仍然是殘翅。練習與應用?P75一