4.2 基因表达与性状的关系课件-【优质课堂】2024-2025学年高一生物下学期精品课件（人教版2019必修2）

4、2 基因表达与性状的关系 1 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? 这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。 2、这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的? 这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。 水毛茛 上面“问题探讨”的内容又在提示我们，基因和性状不一定是一一对应的关系。 一、基因表达产物与性状的关系 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。 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。 相关信息 囊性纤维化是北美白种人中常见的一种遗传病，患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。 二、基因的选择性表达与细胞分化 1、思考讨论 2、表达的基因的种类 3、细胞分化的本质 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 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，对这三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 讨论： 1、这3种细胞中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。因此，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。 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 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，对这三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 讨论： 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，但只检测到了其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？ 这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 2、表达的基因的种类 生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。 不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类： 一类是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，如呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。 另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因、血红蛋白基因等。 3、细胞分化的本质 细胞分化的本质就是基因的选择性表达。 基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及表达水平的高低都是受到调控的，这种调控会直接影响性状。 三、表观遗传 1、思考讨论 2、表观遗传 3、基因与性状的关系 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 资料1 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。 柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。下图所示的两株柳穿鱼，它们体内的Lcyc基因序列相同，只是植株A的Lcyc基因在开花时表达，而植株B的Lcyc基因不表达。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（ Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团）了。 科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 资料1 某种实验小鼠毛色受等位基因Avy和a的控制，Avy为显性，表现为黄色；a为隐性，表现为黑色体毛。纯种黄色小鼠与纯种黑色小鼠杂交，子代小鼠基因型为Avya，却表现出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发有多个可发生DNA甲基化修饰的位点，当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制，并且甲基化程度越高，受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。 讨论： 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AXY基因的前端有一段影响AXY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。 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 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？ 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 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，F1的花与植株A的相似。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，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。 讨论： 3、资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？ 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。 基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。 2、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。 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。 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。 例如，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关；一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但是它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传也在其中发挥了重要作用。 2、表观遗传 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。 细胞分化是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。 3、基因与性状的关系 基因和性状并不是简单的一一对应关系。 一个性状可以受多个基因的影响。 一个基因也可以影响多个性状。 生物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。 基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 批判性思维 此问题旨在引导学生客观全面地评价基因决定生物体的性状的观点，性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境）相互作用的结果，并且环境能够通过对基因或染色体上其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。 你如何评价基因决定生物体的性状这一观点？ 提出假说 遗传学家增做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。 请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释。 提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样？酶与温度的关系是怎样的？ 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。 有些同学可能会在表观遗传方面思考，教师应提醒学生表观遗传是能够遗传的，而此段文字中表述的现象并未发生遗传。 帮范儿 再会 24 桃源仙居 骆集益 在水一方, track 30, disc 1 107418.18 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/QfUoMJ6Rg4VDnu6/rhNalqp/2ALjZYEiRtG1rVSt06NAPVBisr10xPT+wf135pXvWXXBoG4e6lMYzjYZHyvgfv1wKX8JP3mTqafVFtoLCIgFXyh6Qf3JTO7OWhE0xfTuXgpovVsDV7aLQ4y+WhcFj2nSnJPSCcWmau1lq0zvcQYK8FAVTsxRuLzhLz+xSLtDA9f1HylF9UtQJQEWhRokooFFvNwQy2UHy9AFzKTVV0mTIEI9LXpQeDuNxcSpSRVF7rC0sditLThl33SZCZKsiU3IL4R2D//IJ4RD0X1dPc5NbURWk2yKWVR7/NINRcgZaFNgfQ2GbBU0XkSO3HrdBGsIMygOqy3xb4bojcTSknzi9MajM4ldupyQJhWWk8dZEDiWacaflsrzS69LgnRlHXQ+HG+Pu6w42XfA631hz4Bp4dnJzeHMbiVVVqmheX9TZy99WAipW2e4kThczg25R0= $$