高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第2节 基因表达与性状的关系学案设计

这是一份高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第4章 基因的表达第2节 基因表达与性状的关系学案设计，共5页。学案主要包含了学习目标，预习与探究案，归纳总结，当堂检测案等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1.描述基因选择性表达与细胞分化的关系。
2.阐述表观遗传现象。
【预习与探究案】
基因的选择性表达与细胞分化
1．基因类型
(1)在所有细胞中都能表达的基因：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： 。
3．细胞分化的结果
由于基因的选择性表达，导致来至同一个体的体细胞中 和 不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
【探究1】根据课本P72的思考·讨论，回答下列问题：
(1)这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？
(2)三种细胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但是都只检测到了一种基因的mRNA，这说明了什么？
(3)是不是这三类细胞中表达的基因完全不相同？如不是，请举例说明。
表观遗传及基因与性状的对应关系
1．表观遗传
(1)生物体基因的 保持不变，但 和 发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。
(2)表观遗传现象普遍存在于生物体的 的整个生命活动过程中。
(3)表观遗传的类型有DNA的 ； 的甲基化和乙酰化等。
(4)实例：蜂王和工蜂。
2．基因与性状间的对应关系
(1)基因控制生物体的性状
(2)生物体的性状还受 的影响。
(3)基因与基因、基因与基因表达产物、 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 。
【探究2】牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图，回答下列问题：
(1)图中反映了基因控制生物体性状的哪条途径？除此之外，另一条途径是什么？
(2)牵牛花的颜色是只由一对基因控制的吗？
(3)牵牛花的颜色还与细胞中的pH有关，这说明了什么？
【归纳总结】
1．生物体的性状受DNA或RNA控制，但靠蛋白质来体现。
2．基因对性状的控制有两条途径：一是基因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；二是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
3．同种生物的不同细胞中，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA、rRNA的种类没有差异。
4．一般而言，一个基因决定一个性状，但有些基因可决定或影响多个性状，一个性状也可受多个基因影响。
5．生物体的性状是由基因和环境条件共同决定的。
6．表观遗传普遍存在于生物体整个生命活动过程中。
【当堂检测案】
.判断正误
( )(1)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转
( )(2)在一个细胞中所含的基因都一定表达
( )(3)同一个体的不同组织细胞形态、功能不同是基因选择性表达的结果
( )(4)不同个体的不同组织细胞形态、结构不同是基因不同造成的
( )(5)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变
( )(6)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达
( )(7)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中
( )(8)基因与性状是一一对应的关系
( )(9)生物体的一个性状有时受多个基因的影响
选择题
( )1．下列关于细胞分化的描述正确的是
A．老年人体内没有细胞分化 C．细胞分化使细胞功能趋向专门化
B．细胞分化的方向是可逆转的 D．细胞分化增加了细胞的数量和种类
( )2．表观遗传现象产生的原因不包括
A．DNA中基因的甲基化 C．构成染色体的组蛋白发生甲基化
B．DNA中基因的碱基序列改变 D．构成染色体的组蛋白发生乙酰化
基因的选择性表达与细胞分化
1．基因类型
(1)在所有细胞中都能表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
(2)只在某类细胞中特异性表达的基因：如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
2．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
3．细胞分化的结果
由于基因的选择性表达，导致来至同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
【探究】根据课本P72的思考·讨论，回答下列问题：
(1)这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？
提示 这三种细胞都属于同一只鸡的体细胞，是经过有丝分裂而来的，因此基因组成相同，但合成的蛋白质种类不同。
(2)三种细胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但是都只检测到了一种基因的mRNA，这说明了什么？
提示 在高度分化的体细胞中，基因是选择性表达的。
(3)是不是这三类细胞中表达的基因完全不相同？如不是，请举例说明。
提示 不是。控制细胞基本生命活动的基因在所有细胞中都能表达，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。
表观遗传及基因与性状的对应关系
1．表观遗传
(1)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，叫作表观遗传。
(2)表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
(3)表观遗传的类型有DNA的甲基化；组蛋白的甲基化和乙酰化等。
(4)实例：蜂王和工蜂。
2．基因与性状间的对应关系
(1)基因控制生物体的性状
(2)生物体的性状还受环境条件的影响。
(3)基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境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。
【探究2】
1. 上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
【答案】柳穿鱼花的形态改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变是因为AXY基因的前端有一段影响AXY基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制，进而影响性状。
2. 分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？
【答案】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，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。
3. 资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？
【答案】资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。基因的碱基序列保持不变，但性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。
【探究3】请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释。
【提示】果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。
【当堂检测案】
判断题
(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)× (8)× (9)√
选择题
C B