1、第2节基因表达与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系1.1.基因控制性状的两种途径基因控制性状的两种途径:2.2.基因对性状的控制实例基因对性状的控制实例(连线连线):):二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化1.1.生物体多种性状的形成生物体多种性状的形成,都是以都是以_为基础的。为基础的。2.2.表达基因的分类表达基因的分类:细胞分化细胞分化3.3.细胞分化的本质细胞分化的本质:_:_。基因的选择性表达基因的选择性表达【激疑激疑】同一生物体中不同类型的体细胞同一生物体中不同类型的体细胞,基因为什基因为什么是相同的么是相同的?提示提示:同一
2、生物体中不同类型的体细胞均来源于同一个同一生物体中不同类型的体细胞均来源于同一个受精卵的有丝分裂受精卵的有丝分裂,有丝分裂保证了母细胞和子细胞遗有丝分裂保证了母细胞和子细胞遗传物质的稳定性。传物质的稳定性。三、表观遗传三、表观遗传1.1.基因表达调控的含义基因表达调控的含义:基因什么时候表达、在哪种细基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及胞中表达以及_的高低都是受到调控的。的高低都是受到调控的。2.2.表观遗传概念表观遗传概念:生物体基因的生物体基因的_保持不变保持不变,但但_发生可遗传变化的现象。发生可遗传变化的现象。表达水平表达水平碱基序列碱基序列基因表达和表型基因表达和表型3.3.基因与
3、性状的关系基因与性状的关系:结合基因与性状的对应关系结合基因与性状的对应关系,判断下列说法的正误判断下列说法的正误:(1)(1)生物的大多数性状受核基因控制。生物的大多数性状受核基因控制。()()(2)(2)一个基因只能控制一种性状。一个基因只能控制一种性状。()()(3)(3)有些性状是由多个基因决定的。有些性状是由多个基因决定的。()()(4)(4)基因型相同的个体表型一定相同。基因型相同的个体表型一定相同。()()(5)(5)表型相同的个体基因型不一定相同。表型相同的个体基因型不一定相同。()()知识点一基因表达产物与性状的关系知识点一基因表达产物与性状的关系1.1.基因控制生物性状的两
4、种途径基因控制生物性状的两种途径:途径途径1 1途径途径2 2实质实质基因通过控制蛋白质基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的结构直接控制生物体的性状体的性状基因通过控制酶的合成基因通过控制酶的合成来控制代谢过程来控制代谢过程,进而控进而控制生物体的性状制生物体的性状途径途径1 1途径途径2 2实例实例分析分析2.2.体现生物性状的物质体现生物性状的物质:(1)(1)蛋白质是生命活动的主要承担者。部分结构蛋白直蛋白质是生命活动的主要承担者。部分结构蛋白直接参与生物体、细胞的结构组成接参与生物体、细胞的结构组成,基因可通过控制结构基因可通过控制结构蛋白的合成直接控制生物的性状。蛋白的合成直接控制
5、生物的性状。(2)(2)体现生物性状的部分物质的化学本质不是蛋白质体现生物性状的部分物质的化学本质不是蛋白质,如甲状腺激素、色素、淀粉等如甲状腺激素、色素、淀粉等,该类性状往往是通过基该类性状往往是通过基因控制酶的合成来实现的因控制酶的合成来实现的,即基因即基因 酶的合成酶的合成 产产生该非蛋白质类物质的代谢过程生该非蛋白质类物质的代谢过程 控制性状。控制性状。【思考思考讨论讨论】野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长。用射线照射野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长。用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株野生型大肠杆菌得到一突变株,该突变株在基本培养基该突变株在基本培养基上培养时必须添加氨基酸甲后才能
6、生长上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长,该现象说明基该现象说明基因是如何控制生物的性状的因是如何控制生物的性状的?(?(科学思维科学思维)提示提示:突变株不能合成氨基酸甲突变株不能合成氨基酸甲,而氨基酸甲不能直接而氨基酸甲不能直接受基因的控制受基因的控制,基因是通过控制相关酶的合成来控制氨基因是通过控制相关酶的合成来控制氨基酸甲的合成的基酸甲的合成的,所以说明了基因是通过控制酶的合成所以说明了基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程来控制代谢过程,进而控制生物体的性状的。进而控制生物体的性状的。【素养案例素养案例】人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症,如图表示人体如
7、图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径内苯丙氨酸的代谢途径,据图分析不正确的是据图分析不正确的是()世纪金榜导学号世纪金榜导学号A.A.基因基因1 1不正常而缺乏酶不正常而缺乏酶1 1可能引起苯丙酮尿症可能引起苯丙酮尿症B.B.由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制C.C.该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状物性状D.D.基因基因2 2突变而缺乏酶突变而缺乏酶2 2将导致人患白化病将导致人患白化病【解题导引解题导引】(1)(1)析图析图:黑色素的合成需要基因黑色素的合成需要基因1 1和基因和基因2 2控制合成的
8、控制合成的酶。当苯丙氨酸不能转化成酪氨酸时酶。当苯丙氨酸不能转化成酪氨酸时,在基因在基因3 3控制的控制的酶的作用下转化为苯丙酮酸。酶的作用下转化为苯丙酮酸。(2)(2)辨义辨义:基因基因1 1发生变化时无法合成酪氨酸会患白化病发生变化时无法合成酪氨酸会患白化病,同时苯丙氨酸转化为苯丙酮酸而患苯丙酮尿症同时苯丙氨酸转化为苯丙酮酸而患苯丙酮尿症;基因基因2 2变化后也会患白化病。变化后也会患白化病。【解析解析】选选C C。由题图可知。由题图可知,基因基因1 1不正常而缺乏酶不正常而缺乏酶1,1,则则苯丙氨酸只能在细胞中代谢生成苯丙酮酸苯丙氨酸只能在细胞中代谢生成苯丙酮酸,导致苯丙酮导致苯丙酮尿症
9、尿症,A,A正确正确;由苯丙氨酸合成黑色素需要酶由苯丙氨酸合成黑色素需要酶1 1、酶、酶2 2的作的作用即需要基因用即需要基因1 1、基因、基因2 2的控制的控制,B,B正确正确;题图体现了基因题图体现了基因通过控制酶的合成控制生物代谢进而控制生物性状通过控制酶的合成控制生物代谢进而控制生物性状,C,C错误错误;基因基因2 2突变突变,导致酶导致酶2 2不能合成不能合成,从而不能形成黑色从而不能形成黑色素素,使人患白化病使人患白化病,D,D正确。正确。【素养素养探究探究】母题追问母题追问(1)(1)科学思维科学思维分析与综合分析与综合若食物中缺乏酪氨酸若食物中缺乏酪氨酸,人体是否会患白化病人体
10、是否会患白化病?提示提示:不会不会,酪氨酸属于非必需氨基酸酪氨酸属于非必需氨基酸,在人体内可以转在人体内可以转化而来。化而来。(2)(2)社会责任社会责任关注人体健康关注人体健康苯丙酮尿症患者的食物中应如何控制苯丙氨酸的含量苯丙酮尿症患者的食物中应如何控制苯丙氨酸的含量?提示提示:苯丙氨酸为人体的必需氨基酸苯丙氨酸为人体的必需氨基酸,因此苯丙酮尿症因此苯丙酮尿症患者的食物中必须含有苯丙氨酸患者的食物中必须含有苯丙氨酸,但应控制苯丙氨酸的但应控制苯丙氨酸的量量,满足机体生命活动需要即可。满足机体生命活动需要即可。【素养素养迁移迁移】下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中下列关于基因、蛋白质与性
11、状的关系的描述中,正确的正确的是是世纪金榜导学号世纪金榜导学号()A.A.皱粒豌豆种子中皱粒豌豆种子中,编码淀粉分支酶的基因被打乱编码淀粉分支酶的基因被打乱,导导致淀粉分支酶出现异常致淀粉分支酶出现异常,活性大大降低活性大大降低,淀粉含量低而淀粉含量低而蔗糖含量高蔗糖含量高B.B.人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的控制生物体的性状来实现的 C.C.一个基因一定对应相应的蛋白质一个基因一定对应相应的蛋白质D.D.囊性纤维化患者中囊性纤维化患者中,编码编码CFTRCFTR蛋白的基因增添了蛋白的基因增添了3 3个个碱基碱基
12、,导致蛋白质结构异常导致蛋白质结构异常【解析解析】选选A A。皱粒豌豆中。皱粒豌豆中,编码淀粉分支酶的基因被编码淀粉分支酶的基因被打乱打乱,导致淀粉分支酶出现异常导致淀粉分支酶出现异常,活性大大降低活性大大降低,淀粉含淀粉含量低而蔗糖含量高量低而蔗糖含量高,A,A项正确项正确;人类白化病症状是基因通人类白化病症状是基因通过控制酶的合成控制代谢过程过控制酶的合成控制代谢过程,进而控制生物体的性状进而控制生物体的性状,B,B项错误项错误;基因不一定对应相应的蛋白质基因不一定对应相应的蛋白质,如如rRNArRNA和和tRNAtRNA对应的基因对应的基因,C,C项错误项错误;编码编码CFTRCFTR蛋
13、白的基因缺失了蛋白的基因缺失了3 3个碱基个碱基,导致蛋白质结构异常导致蛋白质结构异常,D,D项错误。项错误。知识点二基因的选择性表达与表观遗传知识点二基因的选择性表达与表观遗传1.1.基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果:(1)(1)细胞形态的改变细胞形态的改变:如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。(2)(2)细胞结构的变化细胞结构的变化:细胞器的种类和数量发生变化。细胞器的种类和数量发生变化。(3)(3)细胞功能的特化细胞功能的特化:执行特定的功能执行特定的功能,如运动功能、反如运动功能、反射功
14、能、免疫功能等。射功能、免疫功能等。(4)(4)特殊分子的合成特殊分子的合成:如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。素、血红蛋白和肌动蛋白等。2.2.表观遗传机制表观遗传机制:(1)(1)细胞分裂、分化过程中内外因素的共同作用导致细胞分裂、分化过程中内外因素的共同作用导致DNADNA甲基化、构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等甲基化、构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。修饰。(2)(2)甲基化等修饰抑制了基因的表达。甲基化等修饰抑制了基因的表达。3.3.基因与性状的关系基因与性状的关系:(1)(1)一个基因决定一种性状一个基因决定一种性状(多数
15、性状受单基因控制多数性状受单基因控制)。(2)(2)一个基因影响多种性状一个基因影响多种性状(如基因间相互作用如基因间相互作用)。(3)(3)多个基因控制一种性状多个基因控制一种性状(如身高、体重等如身高、体重等)。图解如下图解如下:【思考思考讨论讨论】同一个体不同的体细胞由于分化形成了不同的形态、同一个体不同的体细胞由于分化形成了不同的形态、结构结构,不同细胞形态、结构不同的根本原因和直接原因不同细胞形态、结构不同的根本原因和直接原因分别是什么分别是什么?(?(科学思维科学思维)提示提示:不同细胞形态、结构不同的根本原因是基因的选不同细胞形态、结构不同的根本原因是基因的选择性表达择性表达,直
16、接原因是合成了特定的蛋白质。直接原因是合成了特定的蛋白质。【素养案例素养案例】如图表示同一个体的如图表示同一个体的5 5种细胞中种细胞中5 5种基因的表达情况种基因的表达情况,下下列分析错误的是列分析错误的是 世纪金榜导学号世纪金榜导学号()A.A.此图能说明细胞分化的本质此图能说明细胞分化的本质B.B.基因基因b b可能控制可能控制RNARNA聚合酶的合成聚合酶的合成C.C.细胞中细胞中mRNAmRNA差异最大的是细胞差异最大的是细胞2 2和和4 4D.D.一般来说一般来说,这这5 5种细胞的核遗传物质相同种细胞的核遗传物质相同【解题导引解题导引】解答本题的关键是解答本题的关键是:(1)(1
17、)审题审题:题干关键词题干关键词“同一个体的同一个体的5 5种细胞种细胞”。(2)(2)读图读图:5:5种基因在不同细胞中的表达情况不同种基因在不同细胞中的表达情况不同,其中其中b b基因在基因在5 5种细胞中均表达。种细胞中均表达。【解析解析】选选C C。题图显示。题图显示,同一个体的同一个体的5 5种细胞中基因表种细胞中基因表达的情况有差异达的情况有差异,说明基因在不同细胞中选择性表达说明基因在不同细胞中选择性表达,体现了细胞分化的本质体现了细胞分化的本质,A,A项正确项正确;5;5种细胞中都有相关种细胞中都有相关基因表达基因表达,基因表达的转录过程中有基因表达的转录过程中有RNARNA聚
18、合酶参与聚合酶参与,说说明明5 5种细胞中都有种细胞中都有RNARNA聚合酶聚合酶,基因基因b b在在5 5种细胞中都表达种细胞中都表达了了,故其可能是控制故其可能是控制RNARNA聚合酶合成的基因聚合酶合成的基因,B,B项正确项正确;细细胞胞2 2和和4 4中中mRNAmRNA有有2 2种不同种不同,而而3 3和和4 4中中mRNAmRNA有有4 4种不同种不同,C,C项项错误错误;5;5种细胞均来源于同一个受精卵种细胞均来源于同一个受精卵,故它们细胞核中故它们细胞核中的遗传物质通常是相同的的遗传物质通常是相同的,D,D项正确。项正确。【素养素养探究探究】母题追问母题追问(1)(1)科学思维
19、科学思维分析与综合分析与综合细胞中的基因能否表达细胞中的基因能否表达,受到精确的调控。基因表达的受到精确的调控。基因表达的调控调控,可能发生在基因表达的哪些环节可能发生在基因表达的哪些环节?提示提示:转录和翻译。转录和翻译。(2)(2)生命观念生命观念结构与功能观结构与功能观根据细胞的结构和功能可以判断根据细胞的结构和功能可以判断,5,5种细胞中除种细胞中除RNARNA聚合聚合酶基因均需表达外酶基因均需表达外,还可能有哪些基因均需要表达还可能有哪些基因均需要表达?提示提示:ATPATP合成酶基因、呼吸酶基因、解旋酶基因和核合成酶基因、呼吸酶基因、解旋酶基因和核糖体蛋白基因等。糖体蛋白基因等。【
20、素养素养迁移迁移】将某人的胰岛将某人的胰岛A A细胞和胰岛细胞和胰岛B B细胞中的总细胞中的总mRNAmRNA提取出来提取出来(A-mRNA(A-mRNA、B-mRNA),B-mRNA),以此为模板以此为模板,在体外分别获得相应在体外分别获得相应的单链的单链DNA(A-cDNADNA(A-cDNA、B-cDNA)B-cDNA)。下列叙述错误的是。下列叙述错误的是世纪金榜导学号世纪金榜导学号()A.AmRNAA.AmRNA与与BmRNABmRNA的不同与细胞分化有关的不同与细胞分化有关B.B.获得相应单链获得相应单链DNADNA的过程需要逆转录酶的过程需要逆转录酶C.AcDNAC.AcDNA中不
21、含编码胰岛素的核酸序列中不含编码胰岛素的核酸序列D.BmRNAD.BmRNA中指导呼吸酶合成的中指导呼吸酶合成的mRNAmRNA不能与不能与AcDNAAcDNA形形成杂交链成杂交链【解析解析】选选D D。人体胰岛。人体胰岛A A细胞和胰岛细胞和胰岛B B细胞具有相同的细胞具有相同的遗传信息遗传信息,但遗传信息的执行情况不同但遗传信息的执行情况不同,即发生了基因即发生了基因的选择性表达的选择性表达,故可以说故可以说A-mRNAA-mRNA与与B-mRNAB-mRNA的不同与细胞的不同与细胞分化有关分化有关,A,A正确正确;以以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA的过程称为逆转的过程称为逆
22、转录录,此过程需要逆转录酶的参与此过程需要逆转录酶的参与,B,B正确正确;胰岛胰岛A A细胞也含细胞也含有胰岛素基因有胰岛素基因,只是该基因不表达只是该基因不表达,即即A-mRNAA-mRNA中不含指中不含指导胰岛素合成的导胰岛素合成的mRNA,mRNA,故故A-cDNAA-cDNA中不含编码胰岛素的核中不含编码胰岛素的核酸序列酸序列,C,C正确正确;胰岛胰岛A A细胞和胰岛细胞和胰岛B B细胞中均含有呼吸酶细胞中均含有呼吸酶,即即A-mRNAA-mRNA和和B-mRNAB-mRNA中均含有指导呼吸酶合成的中均含有指导呼吸酶合成的mRNA,mRNA,故故B-mRNAB-mRNA中指导呼吸酶合成的中指导呼吸酶合成的mRNAmRNA可以与可以与A-cDNAA-cDNA形成形成杂交链杂交链,D,D错误。错误。
