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

4.2 基因表达与性状的关系 蛋白质的功能 结构蛋白 催化功能 免疫功能 运输功能 调节功能 蛋白质是生命活动的主要承担者 遗传信息 （①） 储存于 ② mRNA ③ 蛋白质 分类 属于 RNA mRNA rRNA （5） 氨基酸 脱水缩合 转运 回顾：将概念图补充完整 DNA 转录 翻译 tRNA 性状 ④ 控制 实例1、豌豆的圆粒和皱粒这一对相对性状 编码淀粉分支酶的基因正常 淀粉分支酶正常合成 淀粉合成正常，含量较高 淀粉含量高，有效保留水分，豌豆 显得圆鼓鼓（性状：圆粒） 编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱 淀粉分支酶异常，活性大大降低 淀粉合成受阻，含量降低 淀粉含量低,豌豆由于失水而显 得皱缩（性状：皱粒） 一、基因表达产物与性状的关系 基因型 酶 代谢 过程 性状 编码酪氨酸酶基因异常 酪氨酸酶缺乏 酪氨酸无法转化成黑色素 出现白化症状 基因 酶的合成 代谢过程 间接控制 实例2、白化症状 性状 结论1： CFTR蛋白（一种转运蛋白）基因缺失了三个碱基 CFTR蛋白缺少一个丙苯氨酸，结构异常，导致其转运氯离子的功能异常 患者支气管内黏液增多 支气管管腔受阻，细菌繁殖，肺部严重受损 实例3、囊性纤维病 这两个例子来看，大家可以总结出基因是如何控制生物的性状的？ 实例4、镰刀型细胞贫血症 控制血红蛋白形成基因的一个碱基发生替换 血红蛋白的一个氨基酸被替换，血红蛋白结构发生变化 红细胞由中央微凹的圆饼状变为镰刀状 红细胞容易破裂，患溶血性贫血 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 一、基因表达产物与性状的关系 结论2： 基因、基因表达产物（蛋白质）与性状的关系： 基因 蛋白质的结构 生物性状 酶的合成 细胞代谢 生物性状 蛋白质 直接途径 间接途径 基因通过指导蛋白质的合成来控制性状 一、基因表达产物与性状的关系 二、基因的选择性表达与细胞分化 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 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 + + + + + + + + + + － + + － － － － － 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？ 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？ 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。 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。 结论：细胞分化的本质就是基因的___________ 选择性表达 在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类： （1）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，如核糖体蛋白基因，ATP合成酶基因。（管家基因） （2）另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。（奢侈基因） 细胞分化的本质：（奢侈）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。 三、表观遗传 资料1：柳穿鱼的花 植株A 植株B 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 讨论： 1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？ 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？ 3.资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？ 1．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 A vy 基因前端有一段影响 A vy 基因表达的特殊的碱基序列甲基化。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。 2．F 1 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 F 1 中，F 1 的花与植株 A 的相似。F 1 自交后，F 2 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。 3．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。 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 基因高度甲基化 调控序列甲基化程度不同 基因序列没有变化 甲基化 基因表达水平不一致 导致 生物性状出现差异 2.机理 柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，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。 三、表观遗传 1.概念： 相关信息：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。 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。 3.实例： 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，同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关；一个蜂群中，蜂王和工蜂都由受精卵发育而来，但它们在形态、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的作用。 三、表观遗传 基因通过表达产物蛋白质来控制性状，细胞内基因是否表达与表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化的实质是基因的选择性表达，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。 基因表达与性状的关系： 综上所述： 四、基因与性状的关系 环境对性状也有重要影响 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 在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。 例如，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。 1.一个性状可以受到多个基因的影响。 2.一个基因也可以影响多个性状。 例如，我国科学家研究发现水稻中的Ghd7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。 四、基因与性状的关系 1、由于整株植物都是由同一个受精卵经有丝分裂发育来的，所以所有体细胞的基因型是相同的。 2、叶型的差异，可能是由叶片所处的环境条件造成的。 表现型=基因型 +环境条件 性状的形成同时还受到环境的影响。 四、基因与性状的关系 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的性状。 课堂小结 直接 间接 共同作用 $$