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4.2 基因表达与性状的关系 —— 高一生物学人教版（2019）必修二课前导学案
核心素养
1.生命观念：理解基因表达与性状的内在联系，构建遗传信息传递与生物表现相统一的生命观念。
2.科学思维：运用归纳与概括、分析与综合等方法，探讨基因、蛋白质与性状的关系。
3.科学探究：通过对相关实验和实例的分析，提升实验设计与结果分析能力。
4.社会责任：关注基因表达调控在农业、医学等领域的应用。
教学重难点
教学重点
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状。
基因、蛋白质与性状之间的关系。
教学难点
理解基因与性状间并非简单的一一对应关系。
分析环境因素对基因表达和性状的影响。
知识点一：基因表达产物与性状的关系
1.基因对性状的间接控制
实例：豌豆的圆粒和皱粒
圆粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因正常，能合成出有活性的淀粉分支酶，催化__________合成淀粉，淀粉含量高，能有效保留水分，豌豆表现为圆粒。
皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的一段外来 DNA 序列打乱，导致淀粉分支酶不能合成，__________不能合成，淀粉含量低，豌豆失水而表现为皱粒。
结论：基因通过控制__________来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
2.基因对性状的直接控制
实例：囊性纤维化
正常人体细胞膜上的 CFTR 蛋白有__________个氨基酸，其编码基因缺失了 3 个碱基，导致 CFTR 蛋白在第 508 位缺少__________，其空间结构发生变化，使 CFTR 转运__________的功能出现异常，导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。
结论：基因通过控制__________直接控制生物体的性状。
知识点一答案
1.蔗糖；蔗糖；酶的合成
2.1480；苯丙氨酸；氯离子；蛋白质的结构
知识点二：基因的选择性表达与细胞分化
1.细胞分化的本质：在个体发育中，细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，其本质是基因的__________。
2.基因选择性表达的原因：不同类型的细胞中，表达的基因分为两类，一类是在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如__________基因；另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，如__________基因。细胞分化是基因选择性表达的结果，基因的选择性表达与基因表达的调控有关。
知识点二答案
1.选择性表达
2.呼吸酶；胰岛素
知识点三：表观遗传
1.概念：生物体基因的碱基序列__________，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
2.实例：小鼠毛色的遗传
某种实验小鼠的毛色受一对等位基因 A 和 a 的控制，A 为显性基因，表现为黄色体毛，a 为隐性基因，表现为黑色体毛。在 A 基因的前端有一段特殊的碱基序列，其上具有多个可发生__________的位点。当这些位点没有甲基化时，A 基因正常表达，小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后，A 基因的表达就受到抑制。
3.表观遗传现象的普遍性：表观遗传现象在生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中普遍存在，比如基因的甲基化、__________等都会影响基因的表达。表观遗传机制在细胞分化、个体发育以及某些疾病的发生发展过程中发挥着重要作用。
知识点三答案
1.保持不变
2.甲基化
3.组蛋白修饰
易错提示
提示：1.基因控制性状，但性状的形成还受环境因素影响，即生物的性状是基因和环境共同作用的结果。
2.基因与性状并非都是一一对应的关系，有些性状可能由多个基因共同控制，也有些基因可能影响多个性状。
3.表观遗传中基因的碱基序列未改变，只是基因表达和表型发生了可遗传变化，这与基因突变等改变基因碱基序列的变异不同。
习题巩固
1.下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是（ ）
A. 基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状
B. 基因与性状之间是一一对应的关系
C. 基因可通过控制酶的合成来间接控制生物性状
D. 基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物性状
2.囊性纤维化的实例可以说明（ ）
A. 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
B. DNA 中某个碱基发生改变，生物体合成的蛋白质必然改变
C. 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
D. 基因通过控制激素的合成控制生物体的性状
3.细胞分化过程中，不会出现的是（ ）
A. 细胞形态的改变
B. 细胞器种类和数量的改变
C. 蛋白质种类和数量的改变
D. 细胞核遗传物质的改变
4.下列属于基因选择性表达结果的是（ ）
A. 细胞分裂间期 DNA 的复制
B. 人体成熟的红细胞中血红蛋白的合成
C. 细胞呼吸酶在所有细胞中都表达
D. 所有细胞都有 ATP 水解酶基因
5.下列关于表观遗传的说法，错误的是（ ）
A. 表观遗传现象的出现是因为基因的碱基序列发生了改变
B. DNA 的甲基化是常见的表观遗传现象
C. 表观遗传现象普遍存在于生物体的生命活动过程中
D. 表观遗传机制在细胞分化过程中发挥着重要作用
6.某植物的花色受一对等位基因控制，基因 B 控制红色，基因 b 控制白色。在某环境条件下，基因型为 Bb 的植株自交，子一代中红花∶白花 = 2∶1。下列解释合理的是（ ）
A. 环境因素导致基因型为 BB 的个体致死
B. 环境因素导致基因型为 Bb 的个体致死
C. 该植物的花色性状受环境因素影响较小
D. 基因与性状之间是简单的一一对应关系
7.下列关于基因、蛋白质与性状关系的叙述，正确的是（ ）
A. 基因与性状之间是线性关系，即一种性状由一个基因控制
B. 基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
C. 蛋白质的结构可以直接影响性状
D. 生物体的性状完全由基因控制
8.下列有关基因表达与性状关系的叙述，错误的是（ ）
A. 基因表达产物可能影响细胞分化
B. 基因的选择性表达与基因表达的调控有关
C. 环境因素不会影响基因表达和生物性状
D. 基因与性状之间并非简单的线性关系
参考答案及解析
1.答案：B
解析：基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状，A 正确；基因与性状之间并非都是一一对应的关系，有些性状可能由多个基因共同控制，也有些基因可能影响多个性状，B 错误；基因可通过控制酶的合成来间接控制生物性状，如豌豆圆粒和皱粒的形成，C 正确；基因可通过控制蛋白质的结构来直接控制生物性状，如囊性纤维化，D 正确。
2.答案：C
解析：囊性纤维化是因为编码 CFTR 蛋白的基因缺失 3 个碱基，导致 CFTR 蛋白结构改变，从而使 CFTR 转运氯离子功能异常，说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，C 正确；A 选项描述的是基因对性状的间接控制，不符合囊性纤维化实例，A 错误；DNA 中某个碱基发生改变，由于密码子的简并性等原因，生物体合成的蛋白质不一定改变，B 错误；囊性纤维化实例未体现基因控制激素合成，D 错误。
3.答案：D
解析：细胞分化过程中，细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异，会出现细胞形态改变，A 正确；细胞器种类和数量会根据细胞功能改变，B 正确；蛋白质种类和数量也会因基因选择性表达而改变，C 正确；细胞分化过程中细胞核遗传物质一般不改变，D 错误。
4.答案：B
解析：细胞分裂间期 DNA 的复制不属于基因选择性表达，A 错误；人体成熟的红细胞中血红蛋白的合成，是因为在红细胞发育过程中血红蛋白基因选择性表达，B 正确；细胞呼吸酶在所有细胞中都表达，这是维持细胞基本生命活动所必需的，不属于基因选择性表达的结果，C 错误；所有细胞都有 ATP 水解酶基因，但不是所有细胞都表达该基因，且拥有基因不是基因选择性表达的结果，D 错误。
5.答案：A
解析：表观遗传现象中基因的碱基序列保持不变，A 错误；DNA 的甲基化是常见的表观遗传现象，B 正确；表观遗传现象普遍存在于生物体的生命活动过程中，C 正确；表观遗传机制在细胞分化过程中发挥着重要作用，D 正确。
6.答案：A
解析：基因型为 Bb 的植株自交，正常情况下子一代基因型及比例为 BB∶Bb∶bb = 1∶2∶1，表现型应为红花∶白花 = 3∶1，而实际红花∶白花 = 2∶1，说明环境因素导致基因型为 BB 的个体致死，A 正确，B 错误；该实例说明环境因素影响了该植物的花色性状，C 错误；该实例也说明基因与性状不是简单的一一对应关系，D 错误。
7.答案：C
解析：基因与性状之间不是简单的线性关系，一种性状可能由多个基因控制，也可能受环境等因素影响，A 错误；基因可通过控制酶的合成间接控制性状，也可通过控制蛋白质结构直接控制性状，并非控制所有性状都通过控制酶的合成，B 错误；蛋白质的结构可以直接影响性状，如囊性纤维化，C 正确；生物体的性状由基因和环境共同控制，D 错误。
8.答案：C
解析：基因表达产物可能影响细胞分化，如某些蛋白质的合成影响细胞分化方向，A 正确；基因的选择性表达与基因表达的调控有关，B 正确；环境因素会影响基因表达和生物性状，如温度、光照等影响植物花色等性状，C 错误；基因与性状之间并非简单的线性关系，D 正确。

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