4.2 基因表达与性状的关系-2023-2024学年高一生物同步课堂精优课件（人教版2019必修2）

问题探讨 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： 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？ 基因组成是一样的。 可能是由叶片所处的环境因素引起的。 4.2 基因表达与性状的关系 第4章 基因的表达 本节聚焦 1、基因如何控制生物体性状？ 2、细胞分化与基因表达有什么关系？ 3、表观遗传信息是如何调控基因表达的？ 4、怎样理解基因与性状关系的复杂性？ 阅读P71-P74回答问题 1、基因对性状的控制方式有哪些，举例说明？ 2、不同类型细胞中所有基因都表达吗？基因选择性表达与细胞分化有何关系？ 3、什么是表观遗传，基因与性状的关系都是一一对应的吗？ 自主探究 一、基因表达产物与性状的关系 1、基因对性状的控制方式有哪些，举例说明？ 【例1】豌豆的圆粒与皱粒 淀粉分支酶基因 打乱的淀粉分支酶基因 外来DNA序列 插入 淀粉分支酶 淀粉含量高 圆粒豌豆 保水 皱粒豌豆 失水 细胞内淀粉合成受阻，含量下降 淀粉分支酶异常，活性大大降低 【例2】白化病 编码酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸不能正常转化为黑色素 缺乏黑色素，表现白化病 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。（间接控制） 基 因　 控制 酶的合成 代谢过程 控制 生物性状 控制 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。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异常，黑色素不能正常合成。 一、基因表达产物与性状的关系 【例3】囊性纤维化 编码CFTR蛋白基因缺失了3个碱基对 CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸，空间结构变化，转运氯离子功能异常 氯离子浓度异常，患者支气管内黏液增多，管腔受阻 细菌在肺部大量繁殖，肺功能受损 病因是基因的碱基序列缺失了3个碱基对，使得所编码的氯离子转运蛋白中少了一个氨基酸，导致氯离子的转运发生异常，支气管被异常黏液堵塞，常幼年时死于肺部感染。 正常气管 囊性纤维化气管 一、基因表达产物与性状的关系 【例4】镰状细胞贫血 红细胞易破裂,患溶血性贫血 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 正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状易破裂，使人患溶血性贫血，病因是相关基因的碱基序列发生改变，导致血红蛋白的一个谷氨酸被替换成缬氨酸，使血红蛋白结构发生变化。 基因还能通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状。 基因 蛋白质结构 控制 生物性状 控制 二、基因的选择性表达与细胞分化 生物体多种性状的形成都是以细胞分化为基础的。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? 科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示： 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 + + + - - + 思考讨论 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。 讨论 1. 三种细胞中含有的遗传物质相同吗？ 5、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. 是否存在三种细胞都表达的基因？ 2. 根据表格怎么判断细胞表达了某种基因？ 相同，三种细胞都来自同一个受精卵。 看细胞中是否出现基因相对应的mRNA。 有些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合成酶基因、呼吸酶基因等，在三种细胞中都表达。 4.这3种细胞合成的蛋白质种类有什么差别？ 3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。故这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。 说明细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 细胞分化的本质： 基因的选择性表达。 表达的基因分类： 管家基因： 2、不同类型细胞中所有基因都表达吗？基因选择性表达与细胞分化有何关系？ 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，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因等。 奢侈基因： 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。 细