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

第四章 基因的表达 第二节 基因表达与性状的关系 细胞的基因组成一样。 可能是由叶片所处的环境因素引起的。 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。 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？ 水毛茛 扁平叶，暴露在空气中 丝状叶，浸没在水中 气生叶增大叶面积提高光合效率 水生叶减少水流冲刷叶片 性状 体现 基因如何控制生物的性状？ 复制 转录 翻译 蛋白质 DNA 复制 RNA 逆转录 中心法则图解 实例1：豌豆的圆粒与皱粒 编码淀粉分支酶的基因正常 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，有效保持水分 打乱了编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶不能正常合成 蔗糖不能合成淀粉,淀粉含量降低 淀粉含量低，失水皱缩 一.基因表达与性状的关系 编码淀粉分支酶的基因 插入外来DNA序列 圆粒豌豆 皱粒豌豆 基因 控制 酶的合成 代谢过程 生物性状 控制 控制 插入 通过前面的学习，我们已经知道基因能指导蛋白质的合成，蛋白质能体现生物的性状。但水毛茛的例子却又告诉我们：基因和性状不一定是一一对应的关系。这又是怎么回事呢？ 一.基因表达与性状的关系 实例2：人的白化病 控制酪氨酸酶的基因正常 酪氨酸酶正常合成 酪氨酸能转化为黑色素 表现正常 控制酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸不能转化为黑色素 表现为白化病 基因 控制 酶的合成 代谢过程 生物性状 控制 控制 CFTR蛋白基因 一.基因表达与性状的关系 实例3：囊性纤维病 编码转运蛋白(CFTR)的基因缺失3个碱基对 CFTR蛋白缺少苯丙氨酸,影响CFTR蛋白结构 CFTR转运Cl-功能异常,患者支气管黏液增多 支气管受阻,细菌大量繁殖,肺功能严重受损 基因 控制 蛋白质结构 控制 生物性状 第508位缺苯丙氨酸 缺失了3个碱基 一.基因表达与性状的关系 实例4：镰刀型细胞贫血症 编码血红蛋白的基因中一个碱基变化 血红蛋白结构发生变化 红细胞形态呈镰刀状 红细胞容易破裂，患溶血性贫血 基因 控制 蛋白质结构 控制 生物性状 血红蛋白基因正常 血红蛋白基因异常 正常红细胞 镰刀型红细胞 一.基因表达与性状的关系 基因 酶或激素 结构蛋白 细胞代谢 细胞结构 生物性状 间接控制 直接控制 【思考】基因如何控制生物的性状？ 基因是控制生物性状的基本单位，而生物的性状由蛋白质来体现的。所以基因是通过指导蛋白质的合成来控制生物的性状的。 蛋白质 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？ 二.基因的选择性表达与细胞分化 检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白基因表达 珠蛋白基因表达 胰岛素基因表达 输卵管细胞 + + + + - - 红细胞 + + + － + - 胰岛细胞 + + + - - + 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 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？ 细胞中并不是所有的基因都表达，细胞中基因的表达存在选择性 这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，虽然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。 (细胞分化) 　　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。 二.基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。 基因 种类相同 表达类型 只在某类细胞中特异性表达的基因 所有细胞都表达的基因 管家基因 奢侈基因 该类基因指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需 核糖体蛋白基因ATP合成酶基因 卵清蛋白基因 胰岛素基因 基因的选择性表达 与基因表达的调控有关 基因表达水平的高低 基因什么时候表达 基因在哪种细胞表达 细胞分化 变 不变 DNA、tRNA、rRNA 细胞的数目 mRNA、蛋白质的种类 细胞的形态、结构和功能 生物体形成多种性状 植株A 植株B 与Lcyc基因的表达直接相关 （两种花的Lcyc基因序列相同） 调控 柳穿鱼花的 形态结构 控制 Lcyc基因高度甲基化 G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ 未甲基化 G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ CH3 CH3 甲基化 开花时Lcy