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（2019）必修2

A—C—U—G—G—A—U—C —U mRNA 反密码子 UGA CCU AGA 苏氨酸——甘氨酸——丝氨酸 转录 翻译 蛋白质 密码子 ACU GGA UCU DNA A—C—T—G—G—A—T—C —T T—G—A—C—C—T—A—G—A 肽键 肽键 1 3 6 三、基因控制蛋白质合成的过程 基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运的tRNA数目＝1/3mRNA的碱基数目＝1/6基因中的碱基数目 真核细胞的转录主要发生在细胞核中，翻译发生在细胞质中，在空间和时间上被分隔开进行； 原核细胞的转录和翻译没有分隔，可以同时进行，边转录边翻译。 三、基因控制蛋白质合成的过程 中心法则图解（克里克提出） 一、中心法则的提出及其发展 RNA DNA 蛋白质 转录 翻译 复制 逆转录 复制 (1)DNA、RNA是信息的载体。 (2)蛋白质是信息的表达产物。 (3) ATP为信息的流动提供能量 3、请写出以下生物遗传信息的传递过程？ 生物种类 遗传信息传递过程 真核生物 原核生物 DNA病毒 （T2噬菌体） 复制型RNA病毒，如烟草花叶病毒 逆转录病毒，如艾滋病病毒 遗传物质都是DNA 遗传物质都是RNA DNA RNA 蛋白质 复制 转录 翻译 复制 RNA 蛋白质 翻译 翻译 蛋白质 RNA DNA RNA 转录 逆转录 1、一条多肽链上有氨基酸300个，则作为合成该多肽链 模板的信使RNA分子和转录信使RNA的DNA分子至少要 有碱基多少个？ A.300；600 B.900；1800 C.900；900 D.600；900 2、某生物基因的一段单链是┅G–C–A–G–A–C–A–A–A┅ 若以此链为模板，经转录、翻译形成的多肽链上所对应的氨基酸顺序是： ①苯丙氨酸UUU； ②天冬氨酸GAC； ③亮氨酸CUG； ④赖氨酸AAA； ⑤精氨酸CGU； ⑥丙氨酸GCA A.①③⑤ B.⑥②④ C.②④⑥ D.⑤③① 3、中心法则揭示了生物遗传信息传递的规律，据图回答下列问题： (1)②表示 过程，需要 酶；④表示 过程，需要_______酶的参与。 (2)正常情况下，在人体细胞内能进行的过程是 。 (3)图中遵循碱基互补配对原则的过程是 。 转录 RNA聚合 逆转录 逆转录 ①②③ ①②③④⑤ (4)任意一个人体细胞均能发生①②③过程吗？ 高度分化的细胞不再进行细胞分裂，不能发生①过程。 (5)请写出新型冠状病毒(一种RNA复制病毒)遗传信息传递与表达的过程。 要注意病毒遗传信息的传递过程发生于宿主细胞内。 第四章 第2节 基因表达与性状的关系 基因表达产物与性状的关系 基因 指导合成 蛋白质 体现 性状 如何控制？ 早在19世纪，孟德尔就提出豌豆所表现出来的性状如：高茎和矮茎、圆粒和皱粒是由遗传因子控制的，后来我们通过大量的实验证明了这种说法，同时也找出了遗传因子的真身——DNA，那么DNA是如何控制生物性状的呢？以上的实例也告诉我们，其实基因与性状并非一一对应的关系，这又如何来理解？ 9 编码淀粉分支酶的基因 指导 合成 DNA中插入了一段外来DNA序列 促使 合成淀粉 引起 编码淀粉分支酶的基因异常 淀粉分支酶不能正常合成 淀粉含量___ 淀粉合成受阻,蔗糖含量增高 _________酶 淀粉含量__高 基因 酶 代谢 过程 表现型 升 淀粉分支 低 一、基因控制性状的途径 例一：豌豆的圆粒与皱粒 10 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 基因 酶 代谢 过程 性状 实例二 · 白化病 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸不能转化为黑色素 控制酪氨酸酶的基因异常 表现为白化病 表现正常 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。（教材P71） 结论1： 不知道大家有没有过这样的生活经验，吃生花生时，偶尔吃到一粒皱巴巴的，虽然长得不好看，却格外的清甜。这是为什么？豌豆中也有类似现象。 11 CFTR（跨膜）基因缺失了3个碱基 CFTR蛋白结构_____，导致功能_____ 患者支气管内黏液增多 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 例三：囊性纤维病的发病机理 异常 异常 基因还能通过控制蛋白质的______而_____控制生物体______ 性状 结构 直接 直接控制 结论2： 基因 蛋白质结构 表现型 一、基因控制性状的途径 红细胞易破裂,患溶血性贫血 实例四 · 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 结论2： 基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。（教材P71黑体字） 基因表达产物与性状的关系 归纳总结 1、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。 实例一豌豆的圆粒和皱粒、实例二白化病 2、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 实例三囊性纤维病、实例四镰状细胞贫血 性 状 控制 控制 酶的合成 细胞代谢 蛋白质结构 间接 直接 基 因 来自同一个受精卵的细胞为何形态、功能各异？ 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。 15 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mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA 输卵管细胞 + + + + - - 红细胞 + + + - + - 胰岛细胞 + + + - - + 1.分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 讨论：（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？ 细胞分化的本质就是基因的选择性表达 红细胞 胰岛细胞 二、基因的选择性表达与细胞分化 2.在不同类型的细胞中，表达的基因的类型 (1)管家基因：一类是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 (2)奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因。 Lcyc基因 正常 植株A 开花时表达 Lcyc基因 高度甲基化 植株B 开花时不表达 × （杂交） F1 （自交） F2 绝大部分植株的花与植株A相似 少部分植株的花与植株B相似 资料1：柳穿鱼的花 三、表观遗传 18 资料2：实验小鼠的毛色 某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛； 将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色： 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 研究表明，在Avy基因的前端（或称上游）有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可_________________的位点，当这些位点___________时， Avy基因_________，小鼠表现为黄色；当这些位点_______后， Avy基因的表达就_________； 这段序列的甲基化程度越高， Avy基因的表达受到的抑制越_____，小鼠体毛的颜色就越____； 发生DNA甲基化修饰 没有甲基化 正常表达 甲基化 受到抑制 深 明显 1、上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？ 柳穿鱼花的形态改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变是因为AVY基因的前端有一段影响AVY基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制，进而影响性状。 讨论 2、分析资料1，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？ •F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因；植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化,基因表达受到抑制，表现为隐性；因此同时含有这两个基因的F1中，花与植株A相似； •F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，表达均受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似； 3.资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？ 基因的碱基序列_________，但是部分碱基发生了____________， ______了基因的表达，进而对表型产生了影响； 这种DNA甲基化修饰还可以________，使后代出现同样的表型； 没有变化 甲基化修饰 抑制 遗传给后代 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表现型发生可遗传变化的现象，叫做表观遗传。 2.表观遗传形成的原因 三、表观遗传 DNA甲基化、组蛋白的甲基化、乙酰化等 1.表观遗传 3.发生时期： 普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中； 4.特点 5.实例：基因组成相同的同卵双胞胎；一个蜂群中，蜂王和工蜂形态、结构、生理和行为等方面截然不同。 （4）受环境影响。 （2）DNA碱基序列不变； （3）可遗传给后代； （1）普遍性； 1.基因决定生物性状 ①一个基因 一种性状 控制 ②一个基因 多种性状 控制 ③多个基因 一种性状 控制 水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。 人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。 四、基因与性状的关系 基因与性状的关系并不是简单一一对应的关系 25℃下培养 它们产生的后代 如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。 如刚孵化的残翅果蝇幼虫 31℃下培养 得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫 残翅果蝇 2.生物性状还会受到环境等条件的影响 四、基因与性状的关系 3.基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间借助复杂的相互作用，形成一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 四、基因与性状的关系 课堂小结 基 因 对 性 状 的 控 制 1.基因表达与性状的关系 基因通过控制____的合成来控制生物 代谢过程，进而控制生物性状 （2）基因通过控制_________的结构直接 控制生物性状 （3）某种性状可受多个基因控制 （4）性状表现也受生存环境的影响 3.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 酶 蛋白质 2.基因的选择性表达与细胞分化 随堂练习 In-class practice D A．花的颜色由多对基因共同控制 B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢，从而间接控制生物性状 C．生物性状由基因决定，也受环境影响 D．若基因③不表达，则基因①和基因②也不表达 1.牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：从图中不能得出的结论是（　　） 27 随堂练习 In-class practice C A．①过程是转录，它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA B．②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成 C．囊性纤维病是基因通过控制蛋白质的结构而直接控制性状 D．某段DNA上发生了基因突变，则形成的mRNA、蛋白质一定会改变 2．如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。正确的选项是（　　） 28 $$