2.4.2基因对性状的控制课件-2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

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。 讨论： 这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？ 这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？ 问题探讨 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 可能很多同学会觉得，既然基因通过基因产物来影响生物的表型，那么只要基因相同，是不是基因产物也相同？最终决定的性状也相同呢？这里我们来看一个例子。图示所呈现的是水毛茛，这种植物裸露在空气中的叶/跟普通树叶差不多，而浸在水中的叶/则有点像披针状的。既然是同一株水毛茛，是由一个受精卵发育而来的，理论上体细胞中的基因只要不发生突变就应该是一样的。在基因一样的情况下，其控制形成的叶形却不一样，时尚居然有如此奇葩的事情？显然，我们能够看到生物的表型虽然跟基因有着密切的关系，但是生物的性状或表型并不仅仅决定于基因。现在我们回到大家熟悉的孟德尔的豌豆。 1 2.4.2 基因表达和性状的关系 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 我们这一章的主题是基因的表达，也就是/基因中的遗传信息控制表型的过程，这一般是基因先指导蛋白质的合成，然后利用合成的蛋白质控制生物的表型。前面一节，我们已经初步了解了基因如何指导蛋白质的合成，今天我们就来看一下基因合成的蛋白质是如何控制生物的表型的。 2 2.4.2.1 基因表达产物与性状的关系 种子发育前期吸水多，后期失水也多 种子发育前期吸水少，后期失水也少 淀粉分支酶正常，活性较高 淀粉分支酶异常，没有活性 支链淀粉合成受阻，小分子糖含量高 支链淀粉合成正常 编码淀粉分支酶的基因 正常 插入DNA 序列 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 学习遗传基本定律时，我们介绍了孟德尔研究的7对相对性状，其中一对是豌豆籽粒的形状：有些饱满，表现为圆粒；有些皱缩，表现为皱粒。是什么原因导致了豌豆籽粒呈现不同的形状呢？科学家通过研究发现，皱缩豌豆中编码淀粉分支酶的基因/出了点情况，这个淀粉分支酶，它的作用是催化支链淀粉的合成，皱缩豌豆中编码淀粉分支酶的基因插入了一段DNA序列，这导致了其表达的淀粉分支酶异常/是没有活性的，因此豌豆中支链淀粉的合成就会受阻，种子发育早期细胞中就会积存较多的小分子糖，与大分子的淀粉相比，同等质量的小分子糖的物质的量更多，吸水也更多，结果种子大量吸水膨胀。种子发育后期逐渐成熟时又大量失水，这样前期吸水越多，种子膨胀的越厉害，后期失水也就越多，结果导致种子出现皱缩。这就像一个胖子突然瘦下来，他/她的皮肤会出现松弛甚至下垂一样，撑起来的表面积在体积变小后很容易形成褶皱。而储存成淀粉的豌豆，种子发育前期吸水相对少一些，种子发育后期逐渐成熟时失水也要少一些，种子成熟后还能保持圆形。不过从口感上来说，皱缩种子由于储存形式主要是蔗糖等小分子糖，会更甜一些。 3 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 2.4.2.1 基因表达产物与性状的关系 编码酪氨酸酶的基因异常 黑色素 …… 酪氨酸酶 酪氨酸 模拟题提示： 模拟题认为白化病都是编码酪氨酸酶的基因异常，不能合成酪氨酸酶引发的。实际上，基因异常不能合成酪氨酸酶只是导致白化病的原因之一。 课件创意@小狗啃骨头（刘永生） 课件引用图片仅限于教学用途 接下来我们再来看一下白化病的例子。在人体内，我们可以以酪氨酸为原料合成黑色素，合成的中间过程比较复杂，这里就用省略号代替了。要想从酪氨酸开始合成黑色素，必须酪氨酸酶的催化，在我们正常人的皮肤、毛发等处都存在酪氨酸酶，可以帮助我们合成黑色素。而研究发现在一些白化病人体内，编码酪氨酸酶的基因异常，无法合成酪氨酸酶，机体由于缺乏酪氨酸酶而无法合成黑色素，从而引起白化病。注意模拟题喜欢玩/老年人的衰老细胞中酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少，结果出现白发，与此同时，模拟题会强调白化病人出现白发的原因是不能合成酪氨酸酶。这种处理实际上是不恰当的，因为编码酪氨酸酶的基因异常只是导致白化病的原因之一，好几个基因与白化病有关，其中任何一个基因异常都可能出现白化病。刚才两个例子中，淀粉分支酶会影响种子中支链淀粉的合成进而影响种子的形状，酪氨酸酶会影响黑色素的合成进而导致白化病。像淀粉分支酶、酪氨酸酶这样，作为酶它们通过影响支链淀粉合成、黑色素合成这样的代谢过程，最终影响生物体的性状，这种控制性状的方式/我们概括为/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。 4 正常CFTR 异常CFTR Na+ K+ Cl- K+ K+ Na+ Na+ K+ Cl- K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ H2O H2O H2O H2O CFTR Cl- Cl- CFTR 纤毛 纤毛 黏液层 黏液层 液体层 液体层