4.2基因的表达与性状的关系（第2课时）课件 2023—2024学年高一下学期生物人教版必修2

第2节 基因表达与性状的关系 第二课时 第四章 基因的表达 1 一、基因表达产物与性状的关系 间接作用: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。如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病 直接作用:基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。如：囊性纤维化、镰刀形细胞贫血 二、表达的基因分类 (1)管家基因: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。 (2)奢侈基因:只在某类细胞中特异性表达的基因，例如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。 2.细胞分化的本质:基因的选择性表达。 基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 2 1.阐明生物体的表观遗传现象 2.理解基因与性状关系的复杂性 自学指导一 4min 自学课本P73-74前三段 思考回答下列问题： 1.上述实例中基因的碱基序列改变了吗？ 2.思考讨论3个问题。 3.什么是表观遗传？出现的原因是什么？ 4.表观遗传发生的时期？表观遗传可以遗传吗？举出实例。 Lcyc基因 正常 开花时表达 植株A Lcyc基因 开花时不表达 高度 甲基化 植株B  F1 植株A F2 表观遗传--柳穿鱼花 A、B两种植株，体内的Lcyc基因的序列相同。 研究表明，植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化。 6 P 黄鼠 AvyAvy 黑鼠 aa × 黄鼠 Avya F1 理论上 事实上 表观遗传--小鼠毛色遗传 在Avy基因的前端有一段特殊的碱基序列决定该基因表达水平，有多个可发生DNA碱基化修饰的位点。 当这些位点没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色。 当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制。甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体色体毛的颜色就越深。 1. 上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？ 柳穿鱼花形态改变，是因为基因的部分碱基被高度甲基化；小鼠毛色改变，是因为基因的前端有一段影响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1&3 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 这是很震撼的。经典遗传学认为，生物的性状主要有基因决定，当然环境也一定会对性状产生影响。比如你天生体弱多病，通过后天的锻炼可以使身体更强壮，而你的锻炼只是改变了性状，未改变基因，准确的讲是未改变基因的碱基序列，所以这种性状是不会遗传给后代的，近些年的科学成果却发现，有时候即便不改变基因碱基序列的性状变异，也可以遗传给后代，我们把这一现象称之为表观遗传。 8 Lcyc基因 正常 开花时表达 植株A Lcyc基因 开花时不表达 高度 甲基化 植株B  F1 植株A F2 讨论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？ 株A的Lcyc基因在开花时表达,可看成为显性基因,而植株B的该基因不表达,可看成为隐性基因。 两植株杂交,F1表现显性性状,F2出现类似性状分离的现象。 柳穿鱼花 Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc Lcyc 9 定义：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，叫作表观遗传。 表观遗传 调控机制：除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。教材P74，相关信息，此外还有磷酸化 H3 组蛋白修饰与染色质活性的关系 10 发生时期：表观遗传现象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。 蜂王 工蜂 持续获得蜂王浆 不能持续获得蜂王浆 同由受精卵发育而来的蜂王和工蜂在形态、结构、生理和行为等方面截然不同。表观遗传在其中发挥了重要作用。 蜂王 工蜂 11 特点： 表观遗传 （1）DNA碱基序列不变 （2）可遗传给后代 例子： （1）柳穿鱼花形遗传 （2）某种小鼠毛色遗传 （3）蜂王和工蜂的差异 （4）同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异 同卵双胞胎 异卵双胞胎 同卵双胞胎是一个精子与一个卵细胞结合产生一个受精卵后再一分为二形成的两个胚胎。 异卵双胞胎是两个精子与两个卵细胞结合产生的两个受精卵之后独立发育成的胚胎，由于基因组成不同。 （3）受环境影响、可逆性 同卵双胞胎间的差异 12 与社会的联系： 吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高； 但是若这些不良习惯被消除，这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失。 表观遗传--与社会的联系 基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状。细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。 细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下，发生可遗传的性状改变。 自学指导二 4min 自学课本P74-75 思考回答下列问题： 1.基因与性状是单一对应关系吗？ 2.生物体的性状完全由基因调控吗？环境对性状有无影响？ 基因与性状的关系 1.多基因效应： 2.基因的多效性： 一个性状可以受到多个基因的影响 一个基因可以影响多个性状 实例：人的身高 实例：水稻Ghd7基因编码的蛋白质可以参与开花的调控，也可以对生长发育和产量有重要作用； 基因与性状并不是简单的一一对应的关系 控制 水稻Ghd7基因 开花调控 产 量 生长发育 基因的多效性 多基因效应 说明什么问题？ 生物的性状除了受_________决定外，_________也对生物的性状有一定的影响。 雄蛙和雌蛙的性染色体分别是XY和XX。如果让它们的蝌蚪在20℃温度下发育时，雌雄比例大约为1：1。如果让这些蝌蚪在30℃温度下发育时，不管它们的性染色体组成怎样，将全部发育成雄蛙。 遗传物质 环境条件 同时，生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要的影响： 表型=基因型+环境 基因型相同，表型可能不同， 基因型不同，表型也可能相同。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3.基因的特异性： 一个基因只控制一种性状的表达，并且不受其他基因的干扰 多基因效应 基因的多效性 基因的特异性 基因与性状并不是简单的一一对应的关系 基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间相互作用,形成错综复杂的网络,精细地调控着生物的性状。基因的表达过程中或表达后的蛋白质也可能受到环境因素的影响，基因和环境相互作用共同决定生物的表型。 孟德尔遗传、表遗遗传、环境等对表型的影响 DNA mRNA 蛋白质 性状 转录 翻译 体现 孟德尔遗传 表观遗传 调控 环境 影响 影响 2.表观遗传：碱基序列不变，引起的性状变化可遗传 3.仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传 1.孟德尔遗传：碱基序列改变，引起的性状变化可遗传 小结 一、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，叫做表观遗传。 二、基因和性状的对应关系 基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。 生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。 基因的表达 基因指导蛋白质的合成 翻译 转录 主要表现为 基因 转录 翻译 蛋白质 DNA 复制 RNA 逆转录 复制 中心法则 细胞分化 选择性表达 控制酶的合成 控制蛋白质的结构 表观遗传 控制性状 环境 影响 本章思维导图 20 $$