4.2基因表达与性状的关系课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

第2节 基因的表达与性状的关系 第4章 基因的表达 2024/10/22 2024/10/22 1、通过资料分析.建立基因控制性状的两种模型 2、通过“课本实例”的分析， 归纳和概括出表观遗传的原因和特点。 3、通过学生阅读课本和教师精讲阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性。 学习目标： 早在19世纪，孟德尔提出豌豆所表现出来的性状是由遗传因子（基因）控制的。 基因 蛋白质 体现 性状 如何控制？ 指导合成 1957年，克里克提出中心法则：遗传信息可以从DNA流向DNA；也可以从DNA流向RNA ，进而流向蛋白质。 蛋白质是生命活动的主要承担者 导 问题探讨 空气中的叶 浸在水中中的叶 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？ 叶呈扁平状 叶呈丝状 这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。 这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的 思 思考：基因控制生物的性状，基因有指导蛋白质的合成那基因、蛋白质与性状的关系是什么关系呢？ 4 任务一：阅读课本P71页尝试用自己的语言概述皱粒豌豆其原因，其余学生按照P41页图4-9的行程机制流程图尝试口头复述过程 思 圆粒豌豆的形成机制 编码淀粉分支酶的基因正常 淀粉分支酶活性正常 淀粉合成正常，含量增加 淀粉含量高，有效保留水分 皱粒豌豆的形成机制 编码淀粉分支酶的基因被打乱 淀粉分支酶异常，活性降低 淀粉合成受阻，含量降低 淀粉含量低的由于失水而皱缩 基因 酶 代谢过程 性状 外来DNA 插入 一.基因表达产物与性状的关系 实例2：人的白化病 酪氨酸酶基因 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 正常 酪氨酸酶基因异常 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 （无） 评 思 编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶 蔗糖 淀粉 锁水强 酪氨酸酶基因 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 正常 代谢过程 合成 代谢过程 合成 生物性状 生物性状 结论一: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 高考调研P91页素养提升第一题 问题：白化病与老人头发变白的原因各是什么？ 　及时对点训练　 A、②是翻译过程，发生在细胞质中的核糖体上，A错误； B、由题图可知，酪氨酸是黑色素合成的前体物质，酪氨酸是非必需氨基酸，食物中缺乏酪氨酸时，体内依然可以合成酪氨酸，因此皮肤不会变白，B错误； C、血红蛋白在红细胞中表达，酪氨酸酶合成发生在皮肤细胞中，这是细胞分化的结果，因此M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中，C正确； D、老年人含有M2，能合成酪氨酸酶，只是酪氨酸酶的活性低，D错误。 故选：C。 一.基因表达产物与性状的关系 编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基 CFTR转运氯离子的功能异常 CFTR蛋白缺少1个苯丙氨酸，蛋白结构异常 支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌大量繁殖，肺功能严重受损 囊性纤维化气管 正常气管 结论二：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 评 一、基因表达产物与性状的关系 例1、豌豆的圆粒和皱粒； 例2、白化病的形成机制 例3、囊性纤维病的形成机制 直接控制 间接控制 基因 蛋白质结构 酶的合成 细胞代谢 生物 性状 1、基因通过控制__________来控制__________，进而控制生物体的性状 酶的合成 代谢过程 2、基因还能通过控制_______________来_______控制生物体的性状 蛋白质的结构 直接 11 思考：基因可以通过控制酶的合成或蛋白质的结构来控制生物体的性状，那为什么来自同一个受精卵的细胞发育过程中细胞在形态、功能等方面有差异呢？ 二、基因的选择性表达与细胞分化 1、这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 二、基因的选择性表达与细胞分化 任务二：阅读教材72页完成以下思考讨论题（小师傅弄清楚原因讲给组员） 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？ 3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。 在细胞中，并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 思+议+展 3、3种细胞中有表达情况相同的基因吗？请举例说明？ 有，ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因等在所有细胞中表达 13 1. 表达的基因分类 ①管家基因 在所有细胞中都表达的基因。 ②奢侈基因 只在某类细胞中特异性表达的基因。 （如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。） （如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。） 二 二、基因的选择性表达与细胞分化 评 14 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。 2.细胞分化的“不变”与“变” DNA、tRNA、rRNA ①不变 细胞的数目 ②变 mRNA、蛋白质的种类 细胞的形态、结构和功能 二、基因的选择性表达与细胞分化 评 15 基因的选择性表达如何实现？ 基因什么时候表达 基因在哪种细胞中表达 基因表达水平的高低 基因的表达受到调控 这与基因表达的调控有关。 表观遗传就是一种非常重要的基因表达调控手段 一.表观遗传 导 表观遗传视频材料 三 想一想为什么会出现上述现象？ 柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。 植株A的Lcyc基因在开花时表达 植株B的Lcyc基因不表达,原因是它被高度甲基化了 F1 F2 植株A 植株B 植株A相似 绝大部分与植株A相似 少部分与植株B相似 柳穿鱼花的形态结构 三 资料1： 思 柳穿鱼花的性状改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，不能表达 小鼠毛色的遗传 小鼠性状改变的原因是什么？ 黑色体毛 aa 黄色体毛 Avy Avy 三 表观遗传 Avya 资料2： 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 思 5` 3` Avy基因 特殊碱基序列 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甲基化修饰的位点，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基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。 1、分析资料1，F1的花为什么与植株A相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？ 2、资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？ 3、总结表观遗传的概念。 任务一：小组合作讨论以下问题 思+议+展 F1具有一个正常的Lcyc基因和一个被高度甲基化的Lcyc基因，故它的花与植株A相似；F1自交后的F2中有些植株具有两个被高度甲基化的Lcyc基因，因此它的花与植株B的相似 碱基的序列保持不变，但基因的表达受到抑制，因此性状发生改变，而且这种改变可以遗传 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 基因与性状的关系是简单的线性关系吗？ 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，叫作表观遗传。 表观遗传形成的原因 环境 DNA甲基化 诱发 三、表观遗传 展 22 1、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 三、表观遗传 展 23 2、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。 H3 组蛋白修饰与染色质活性的关系 三、表观遗传 24 　即学即用　 A、②是翻译过程，发生在细胞质中的核糖体上，A错误； B、由题图可知，酪氨酸是黑色素合成的前体物质，酪氨酸是非必需氨基酸，食物中缺乏酪氨酸时，体内依然可以合成酪氨酸，因此皮肤不会变白，B错误； C、血红蛋白在红细胞中表达，酪氨酸酶合成发生在皮肤细胞中，这是细胞分化的结果，因此M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中，C正确； D、老年人含有M2，能合成酪氨酸酶，只是酪氨酸酶的活性低，D错误。 故选：C。 3、特点: （1）DNA碱基序列不变； （2）可遗传给后代； 4、实例: （1）柳穿鱼花形遗传 （2）某种小鼠毛色遗传 （3）同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异 （4）蜂王和工蜂的差异 （3）普遍存在。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。 与社会的关系 三 吸烟会使人体细胞内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。 请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。 环境 DNA甲基化 诱发 展 27 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 任务二：阅读P74最后两段文字,归纳基因与性状的关系 思 基因与性状的关系： ①一个基因 → 一个性状（一因一效） ②多个基因 → 一个性状（多因一效） ③一个基因 → 多个性状（一因多效） 四 如红绿色盲、白化病等单基因遗传病。 如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。 如研究发现水稻中的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的作用。 基因与性状并不是简单的一一对应的关系 表型=基因型+环境 思维训练 提出假说 提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与温度的关系是怎样的？ 这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？ 正常培养温度25℃下刚孵化的残翅果蝇幼虫 31℃培养 翅长接近正常的果蝇 残翅果蝇 25℃下培养 它们产生的后代 果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。 提出假说：（1）翅的发育需要经过酶催化的反应 （2）酶是在基因指导下合成的 （3）酶的活性受温度、pH等条件影响。 思+议+展 总结 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 31 Lavf57.58.101 $$