4.2基因表达与性状的关系第1课时课件2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

罂粟,它的花朵娇艳欲滴,但果实却可能给人带来无穷的灾难与痛苦。为了得到观赏用罂粟,科学家目前利用基因敲除技术,去除某种吗啡合成酶基因,可以使罂粟不生成某种吗啡合成酶,阻断吗啡的合成途径,获得“安全的”罂粟植株。 为什么使用基因敲除技术能实现这种转变?基因如何控制生物性状? 问题探讨1 1. 水毛茛两种形态的叶,其细胞的基因组成一样吗? 2. 其差异可能是由什么因素引起的? 问题探讨2 3 第4章 基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 实例一:豌豆的圆粒与皱粒 如何从基因表达的层面解释这一对相对性状的形成? 一、基因表达产物与性状的关系 思考 皱粒豌豆 圆粒豌豆 5 编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱 淀粉分支酶异常 淀粉合成受阻,含量降低 淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩(性状:皱粒) 实例一:豌豆的圆粒与皱粒 实例二:白化症状 你能仿照实例一,来解释白化症状的病因吗? 思考 编码酪氨酸酶的_异常 _不能正常合成 酪氨酸不能转变为黑色素 表现为白化症状 基因 酪氨酸酶 基因 酶 代谢过程 性状 实例二:白化症状 归纳 从这两个例子中我们能总结出什么样的共同特点呢? 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。 实例三:囊性纤维化 编码跨膜蛋白(CFTR蛋白)的基因缺失了3个碱基对 导致CFTR蛋白缺少苯丙氨酸,影响了CFTR蛋白结构 使CFTR转运氯离子的功能异常,导致患者支气管中黏液增多 黏液增多,支气管管腔受阻,细菌在肺部大量生长繁殖,肺部功能严重受损 归纳 从这个例子中,你又能总结出什么结论? 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 基因 蛋白质 性状 转录 翻译 生命活动的主要载体 结构成分 运输功能 调节作用 催化作用 免疫作用 外界环境 拓展应用 有人说,“基因是导演,蛋白质是演员,性状是演员的表演作品”。你怎么看?请你整理总结基因、蛋白质和性状三者之间的关系。 同一生物体中不同类型的细胞,基因都是相同的,而形态、结构和功能却各不相同,这是为什么呢? 二、基因的选择性表达与细胞分化 思考 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。 思考•讨论 (1)这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别? 这三类细胞中,虽然都含有相同的一些蛋白质,但又有各自特殊的蛋白质。 (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? 在不同类型的细胞中,表达的基因大致可以分为两类:一类是在所有细胞中都表达的基因,如核糖体蛋白基因;另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因,如胰岛素基因。 细胞中表达的基因的分类: 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:核糖体蛋白基因、ATP合成基因等。 只在某类细胞中特异性表达的基因:如卵清蛋白基因、胰岛素基因等。 总结:细胞分化的本质就是基因的选择性表达。 归纳提升 观察 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 植株A与植株B体内的Lcyc基因的序列相同,在开花时,植株A的Lcyc基因表达,植株B的被高度甲基化了,不表达。植株A与B杂交,F1的花与植株A相似,F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A相似,少部分与植株B的相似。 柳穿鱼的花 三、表观遗传 纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交,子一代基因型都是Avya,毛色却介于黑色和黄色之间的一系列过渡类型。(Avya基因控制黄色,Avya基因甲基化程度越高,Avya基因表达受到的抑制越明显,体毛颜色就越深。) 表现出不同毛色的Avya小鼠 (1)柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么? 柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有改变,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。 DNA甲基化示意图 思考 (2)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? Lcyc基因相当于显性A,Lcyc基因甲基化后相当于隐形基因a,所以F1与植株A相似。但F2发生了性状分离,出现了aa,所以有些植株的花与植株B的相似。 DNA甲基化示意图 思考 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。 (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? 基因的碱基序列保持不变,但DNA甲基化修饰会抑制基因的表达,可以遗传给后代,使后代出现同样的表型。 一个蜂群中,蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的,但它