4.2基因表达与性状的关系课件2022-2023学年高一下学期生物人教版必修二

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。 问题探讨 1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗? 2. 这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的? 基因组成一样。 可能是由叶片所处的环境因素引起的。 “橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何？水土异也。” ——《晏子春秋》 像这种随环境不同，生物性状发生改变的例子非常普遍。为什么相同的生物在不同的环境中会出现性状差异？基因、蛋白质、性状三者间究竟有怎样的关系？ 南橘（上）北枳（下） 第4章 基因的表达 4.1 基因表达与性状的关系 基因如何控制生物体的性状？ 细胞分化与基因表达有什么关系？ 表观遗传信息是如何调控基因表达的？ 怎样理解基因与性状关系的复杂性？ 本节聚焦 早在19世纪，孟德尔提出豌豆所表现出来的性状是由遗传因子（基因）控制的。 1957年，克里克提出中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA；也可以从DNA流向RNA ，进而流向蛋白质。 基因 指导合成 蛋白质 体现 性状 如何控制？ 基因表达产物与性状的关系 ①性状对比（淀粉在细胞中具有保留水分的作用） 圆粒：饱满，能有效保留水分 皱粒：皱缩，失水 圆粒豌豆 皱粒豌豆 实例1：豌豆的圆粒与皱粒 一、基因表达产物与性状的关系 ②基因对比： 圆粒：含有编码淀粉分支酶的基因 皱粒：插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因。 外来DNA序列打乱了 编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶不能正常合成 蔗糖不合成为淀粉， 蔗糖含量升高 淀粉含量低的豌豆由于失水 而显得皱缩（皱粒） 基因 酶 代谢 过程 性状 淀粉分支酶正常合成 蔗糖合成为淀粉， 淀粉含量升高 淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（圆粒） 编码淀粉分支酶的基因正常 一、基因表达产物与性状的关系 实例1：豌豆的圆粒与皱粒 圆粒豌豆 皱粒豌豆 一、基因表达产物与性状的关系 白化病患者体内缺乏黑色素，全身皮肤呈乳白或粉红色，毛发为白或淡黄色。由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退，使得黑色素不能正常合成。 实例2：人的白化症状形成机制 酪氨酸酶基因 mRNA 酪氨酸酶 酪氨酸 中间产物 黑色素 转录 翻译 　　基因通过控制 ___________ 来控制 ___________ ， 进而控制生物体的性状。 酶的合成 代谢过程 一、基因表达产物与性状的关系 豌豆的圆粒和皱粒、白化病 结论1： 间接控制途径 实例3：囊性纤维化 正常气管 囊性纤维化气管 气流大小 一、基因表达产物与性状的关系 　　囊性纤维化是北美白种人中常见的一种遗传病，患者支气管被异常的粘液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。 CFTR基因缺失了3个碱基 CFTR蛋白结构异常，缺少苯丙氨酸 CFTR转运氯离子的功能异常 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 红细胞易破裂,患溶血性贫血 实例4：镰状细胞贫血 控制血红蛋白形成的 基因中一个碱基对变化 血红蛋白的结构发生变化 红细胞呈镰刀状 基因 蛋白质结构 性状 血红蛋白的结构正常 红细胞呈圆饼状 控制血红蛋白形成的基因碱基对正常 红细胞正常 一、基因表达产物与性状的关系 　　基因通过控制 ___________ 来控制 ___________ ， 进而控制生物体的性状。 豌豆的圆粒和皱粒、白化病 结论1： 间接控制途径 酶的合成 代谢过程 一、基因表达产物与性状的关系 囊性纤维病、镰状细胞贫血 结论2： 直接控制途径 基因还能通过控制________________来_______控制生物体的性状 蛋白质的结构 直接 来自同一个受精卵的细胞为何形态、功能各异？ 二、基因的选择性表达与细胞分化 无论是直接控制还是间接控制，基因都是通过指导蛋白质的合成来控制性状的。那么来自同一个受精卵的细胞基因相同，为何形态、功能各异。 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 检测的细胞 卵清蛋白基因，珠蛋白基因，胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA 输卵管细胞 + + + + - - 红细胞 + + + - + - 胰岛细胞 + + + - - + 二、基因的选择性表达与细胞分化 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3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别? 2. 3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因， 但只检测到其中一种基因的mRNA,这一事实说明了什么? 3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，