資源簡介

4.2基因表達與性狀的關系學案
【學習目標】
1.識記基因控制性狀的兩種方式。
2.舉例說明基因、蛋白質與性狀的關系。
3.了解細胞質基因能引起的一些疾病。
4.了解基因的選擇性表達與細胞分化的關系。
5.了解表觀遺傳的概念和實例。
【學習重難點】
1.教學重點
影響基因表達的因素，表觀遺傳的特點，其他表觀遺傳的實例，對于疾病的檢測、預防、治療的指導。
2.教學難點
（1）堿基序列不變，部分堿基發生甲基化修飾，抑制基因表達對后代產生的影響。
（2）環境與基因共同對生物體的性狀具有調控作用。
【預習新知】
基因表達產物與性狀的關系
1．基因對性狀的兩種控制途徑
(1)基因對生物性狀的間接控制
①實質：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舉例：
皺粒豌豆的形成 人的白化病的形成
編碼淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打亂 ↓ 淀粉分支酶異常，活性大大降低 ↓ 淀粉合成受阻，含量降低 ↓ 淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮 控制編碼酪氨酸酶的基因異常 ↓ 不能合成酪氨酸酶 ↓ 酪氨酸不能轉變為黑色素 ↓ 表現出白化癥狀
(2)基因對生物性狀的直接控制
①實質：基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。
②實例：囊性纖維化的形成
編碼CFTR蛋白的基因缺失3個堿基
　　　　　↓
CFTR蛋白缺少苯丙氨酸
　　　　　↓
CFTR蛋白空間結構發生變化，導致功能異常
　　　　　↓
患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量生長繁殖，使肺功能嚴重受損
2．基因與性狀的關系
(1)基因通過其表達產物——蛋白質來控制性狀，細胞內基因表達與否及表達水平的高低都是受到控制的。
(2)基因與性狀的關系并不都是簡單的線性關系。
①一個性狀可以受多個基因控制；
②一個基因可以影響多個性狀；
③生物體的性狀也不完全是由基因決定的，環境對性狀也有重要影響。
基因的選擇性表達與細胞分化
表觀遺傳
1.基因甲基化：是指基因的多個堿基連接 ，甲基化影響基因的表達。
2.堿基序列的甲基化與表達水平呈 ，不是簡單的一一對應關系。
3.基因甲基化產生的變異屬于 遺傳的變異。
4.表觀遺傳：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表現型發生 的現象，叫做表觀遺傳。
5.表觀遺傳現象普遍存在于生物的生長、發育和 的整個生命活動過程中。
6.基因通過其表達產物——蛋白質來控制性狀， 以及表達水平的高低都是受到調控的。
7.表觀遺傳能夠使生物體在基因的 不變的情況下發生可遺傳的性狀改變。
8.基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應的關系，一個性狀可以受到多個基因的影響。同時，生物體的性狀也不完全是由基因決定的， 對性狀也有著重要的影響。
9.基因與 、基因與 、基因與 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。
【易錯提示】
（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（ ）
（7）生物體的一種性狀有時受多個基因的影響（ ）
答案：（1）×（2）×（3）×（4）√（5）×（6）×（7）√
【深化探究】
知識點一　基因、蛋白質和性狀的關系
1．基因、蛋白質和性狀的關系
2．基因對性狀控制的兩種途徑
3．基因與性狀的關系
(1)基因與性狀的關系
(2)基因控制性狀還受到環境的影響，生物性狀是基因型和環境條件共同作用的結果。
(3)基因與基因、基因與基因產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，共同調控著生物體的性狀。
知識點二　細胞分化與表觀遺傳
1．細胞分化的機理
(1)實質：基因的選擇性表達，即在個體發育中，不同的細胞中遺傳信息的執行情況不同，轉錄出不同的mRNA，控制合成出不同的蛋白質，如圖所示。
(2)標志
①分子水平：合成某種細胞特有的蛋白質(如唾液淀粉酶、胰島素等)。
②細胞水平：形成不同種類的細胞(尤其是細胞器種類和數量有較大差異)。
2．表觀遺傳
(1)表觀遺傳的特點
①可遺傳性，即這類改變通過有絲分裂或減數分裂，能在細胞個體間遺傳。
②可逆性的基因表達。如甲基化時，可影響基因的表達；去甲基化時，可恢復基因的表達。
③沒有DNA堿基序列的改變。
(2)表觀遺傳對基因表達的調控及其控制
①生物遺傳信息的表達正確與否，既受控于DNA序列又受制于表觀遺傳，表觀遺傳主要通過DNA修飾、蛋白質修飾與非編碼RNA的調控3個層面上調控基因表達。
②DNA甲基化：DNA甲基化是目前研究最充分的表現遺傳修飾形式。甲基化是指生物分子在特定的酶系統催化下，加上甲基(—CH3)的生物化學反應，是普遍存在原核生物和真核生物中的DNA修飾作用，甲基化沒有改變基因的序列，但對基因表達起調控作用，在哺乳動物DNA分子中，甲基化一般發生在胞嘧啶(C)上。
【鞏固訓練】
1.蜂群中的蜂王和工蜂均由受精卵發育而來，但兩者在形態、行為等方面存在差異，這是一種表觀遺傳現象。其內在原因是( )
A.染色體斷裂 B.細胞質遺傳 C.基因重組 D.DNA甲基化
2.DNMT3蛋白某區域是DNMT3基因表達的一種DNA甲基化轉移酶，能使DNA添加甲基基團（如圖所示）。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼蟲將直接發育成蜂王。下列分析錯誤的是( )
A.蜂王漿可能通過促進DNMT3基因的表達發揮作用
B.胞嘧啶甲基化可能干擾了RNA聚合酶等對DNA部分區域的識別和結合
C.甲基化不能改變DNA分子的化學元素組成和堿基中嘌呤的比例
D.敲除DNMT3基因后，甲基化的DNA可通過多次復制實現去甲基化
3.下列關于表觀遺傳的敘述,錯誤的是( )
A.表觀遺傳改變了生物體內基因的堿基排列順序
B.DNA甲基化是造成表觀遺傳的常見原因之一
C.表觀遺傳可以遺傳給后代,使后代出現相同表型
D.基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異與表觀遺傳有關
4.研究表明，基因M在某種鳥類的神經、皮膚、肌肉等不同細胞中均有表達，其中在骨骼肌中表達量最高，且在雌鳥和雄鳥中的表達水平有明顯差異。下列敘述正確的是( )
A.基因M在骨骼肌中表達量最高，說明骨骼肌細胞中該基因數量最多
B.可通過檢測組織細胞中基因M的表達量來確定細胞的分化程度
C.同一雄鳥不同細胞中DNA和RNA種類相同，蛋白質種類不同
D.基因M在雌雄鳥中表達水平不同可能會導致雌雄個體飛行能力不同
5.將自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化為“胰島樣”細胞，以替代損傷的胰島B細胞，達到治療糖尿病的目的。下列敘述正確的是( )
A.骨髓干細胞與“胰島樣”細胞的基因組成不同，基因表達情況不同
B.骨髓干細胞與“胰島樣”細胞的基因組成相同，基因表達情況相同
C.骨髓干細胞與胰島B細胞的基因組成相同，基因表達情況不同
D.“胰島樣”細胞與胰島B細胞的基因組成不同，基因表達情況相同
參考答案
1.答案：D
解析：蜂群中的蜂王與工蜂均由基因型相同的受精卵發育而來，從理論上說，它們在體積、壽命、功能等方面也是相同的，但之所以出現差異，是因為它們的DNA甲基化程度不同，D正確。
故選D。
2.答案：A
解析：A、已知DNMT3蛋白某區域是DNMT3基因表達的一種DNA甲基化轉移酶，能使DNA添加甲基基團。敲除DNMT3基因后，蜜蜂幼蟲將直接發育成蜂王。少數雌性幼蟲一直取食蜂王漿才能發育成蜂王，因此可推測蜂王漿可能通過抑制DNMT3基因的表達從而減少DNA甲基化，A錯誤;
B、胞嘧啶甲基化可能干擾了RNA聚合酶等對DNA部分區域的識別和結合，從而影響了基因的轉錄，B正確;
C、甲基化只是在DNA上添加甲基基團，不能改變DNA分子的化學元素組成和堿基中嘌呤的比例以及堿基的排列順序，C正確;
D、敲除DNMT3基因后，不能形成DNA甲基化轉移酶，不能使DNA添加甲基基團，因此甲基化的DNA可通過多次復制實現去甲基化，D正確。
3.答案：A
解析：表觀遺傳是指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,故選A。
4.答案：D
解析：不同細胞中基因選擇性表達，基因M在骨骼肌中表達量最高，不能說明骨骼肌細胞中該基因數量最多，同一個體，體內細胞所含的同一基因的數量一般相同，A錯誤；根據題意無法確定組織細胞中基因M的表達量與細胞分化程度的關系，B錯誤；由于基因的選擇性表達，同一雄鳥不同細胞中DNA種類相同，RNA和蛋白質種類不完全相同，C錯誤;由題干信息可知，基因M在骨骼肌中表達量最高，且在雌鳥和雄鳥中的表達水平有明顯差異，由于骨骼肌與飛行能力密切相關，故可推測基因M在雌雄鳥中表達水平不同可能會導致雌雄個體飛行能力不同，D正確。
5.答案：C
解析：A、“胰島樣”細胞由骨髓干細胞分化形成，二者核基因組成相同，基因表達情況不同，A錯誤；B、“胰島樣”與由胰島B細胞分化產生的，核基因組成相同，基因表達情況也相同，B錯誤；C、“胰島樣”細胞由骨髓干細胞分化形成，以替代損傷的胰島B細胞分泌胰島素，二者核基因組成相同，基因表達情況不同，正確；D、“胰島樣”細胞由骨髓干細胞分化而來，和胰島B細胞是同一個體的不同類型細胞，核基因組成相同，存在基因的選擇性表達，表達情況不同，D錯誤。

展開更多......

收起↑