资源简介

(共21张PPT)
第4章
基因的表达
第2节　基因表达与性状的关系
内容索引
学习目标
活动方案
知识体系
学 习 目 标
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。
活 动 方 案
分析下列材料，思考问题。
材料1：基因对豌豆种子圆粒和皱粒性状的控制。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。
活动一：阐明基因表达产物与性状的关系
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？
【答案】 皱粒豌豆淀粉分支酶基因异常。白化病患者缺乏酪氨酸酶基因。
(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？
【答案】 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) 用文字和箭头总结基因、酶与性状的关系。
【答案】 基因→酶→细胞代谢→生物性状。
(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？
【答案】 皱粒豌豆。一个基因可以影响生物的多种性状。
(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。
【答案】 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) 请将基因对性状的控制机理示意图进行完善。
【答案】
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。根据表格回答问题。
活动二：说明细胞分化是基因选择性表达的结果
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋 白基因、胰岛素基因 卵清蛋白基因mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 ＋＋＋ ＋ － －
红细胞 ＋＋＋ － ＋ －
胰岛细胞 ＋＋＋ － － ＋
说明：“＋”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？
【答案】 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) 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？
【答案】 细胞中基因的表达存在选择性。
(3) 3种细胞中有表达情况相同的基因吗？举例说明。
【答案】 有，ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因。
(4) 请用一句话概括细胞分化的本质。
【答案】 细胞分化是基因选择性表达的结果。
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。下图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。
活动三：概述表观遗传现象
【答案】 植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。
(1) 资料1植株A和B体内Lcyc基因的序列相同，花的形态结构不同的原因是什么？
(2) 资料1中F1的花为什么与植株A的相似？
【答案】 F1植株具有一个正常的Lcyc基因和一个被高度甲基化的Lcyc基因，正常的Lcyc基因为显性，F1的花与A植株相似。
(3) 资料1中的F2为什么有些植株的花与植株B的相似？
【答案】 F1自交的F2中有些植株具有两个被高度甲基化的Lcyc基因，这些植株的花与B植株相似。
(4) 资料2中小鼠性状改变的原因是什么？
【答案】 在Avy基因的前端有一段影响基因表达的特殊碱基序列被甲基化。甲基化程度越高，Avy基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。
(5) 资料1和2展示的遗传现象有什么共同点？能否遗传给后代？
【答案】 基因的碱基序列不变，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。甲基化修饰可以遗传给后代。
(6) 概括总结表观遗传的概念。
【答案】 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。
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。思考并回答问题。
活动四：阐明基因、环境与性状之间的复杂关系
(1) 这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
【答案】 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) 这两种叶形的差异可能是由什么因素引起的？
【答案】 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) 上述事例说明基因与性状的关系是怎样的？
【答案】 性状是基因与环境相互作用的结果。
(4) 根据所学知识归纳总结基因与性状之间的复杂关系。
【答案】 基因与性状不是简单的一一对应关系；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。
知 识 体 系
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