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4章基因的表达 第2节基因表达与性状的关系 1 一、基因表达产物与性状的关系 1.间接途径 (1)途径 (2)实例 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。 人白化病的形成和豌豆皱粒的形成。 一、基因表达产物与性状的关系 1.间接途径 (3)皱粒与圆粒豌豆的形成 DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶不能正常合成 蔗糖不能合成为淀粉，蔗糖含量升高 淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩 编码淀粉分支酶的基因正常 淀粉分支酶正常合成 蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高 淀粉含量高，有效保持水分，豌豆显得圆鼓鼓 一、基因表达产物与性状的关系 1.间接途径 (4)白化病的形成 控制酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸不能正常转化为黑色素 缺乏黑色素表现为白化病 一、基因表达产物与性状的关系 2.直接途径 (1)途径 (2)实例 基因还能通过蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 囊性纤维病、镰状细胞贫血 一、基因表达产物与性状的关系 2.直接途径 (3)囊性纤维病 CFTR基因缺失了3个碱基 转运蛋白（CFTR蛋白）结构异常，导致功能异常 患者支气管内黏液增多 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 治疗方法——基因治疗 一、基因表达产物与性状的关系 2.直接途径 (4)镰状细胞贫血 编码血红蛋白的 基因中一个碱基变化 血红蛋白的结构发生变化 红细胞成镰刀型 容易破裂，患溶血性贫血 镰状细胞 正常细胞 一、基因表达产物与性状的关系 基因控制性状，是通过控制蛋白质的合成来实现的 细胞代谢性状 细胞结构性状 蛋白质 酶或激素 结构蛋白 基因 直接作用 间接作用 二、基因的选择性表达与细胞分化 同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么呢？ 二、基因的选择性表达与细胞分化 科学家对鸡的3种细胞中的mRNA和DNA进行检测，结果如下： 说明：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。 1.管家基因与奢侈基因 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞中的基因有些表达，有些不表达。 表达的基因： 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，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因；（管家基因） 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） 2.细胞分化的本质 二、基因的选择性表达与细胞分化 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。 三、表观遗传 分析资料1 植株A 植株B 两株柳穿鱼体内Lcyc基因的序列相同 植株B的Lcyc基因高度甲基化 植株A的Lcyc基因在开花时表 达，植株B的Lcyc基因不表达 植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化（Lcyc因有多个碱基连接甲基基团）了。 三、表观遗传 分析资料1 植株A 植株B 植株A 植株B × P： F1：花与A相似 F2：大部分与A相似，少部分与B相似 三、表观遗传 分析资料2 表现出不同毛色的Avya小鼠 AvyAvy aa × P： F1：Avya 黄色体毛 黑色体毛 表现出不同毛色，颜色介于黄色和黑色之间 在Avy基因的前端有一段特殊的碱基序列，这段碱基序列有多个可发生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。这段碱基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。 三、表观遗传 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。 DNA甲基化示意图 1.DNA甲基化 三、表观遗传 (1)概念 (2)危害 DNA甲基化是指生物体在DNA甲基转移酶的催化下，将甲基转移到特定的碱基上的过程。 DNA甲基化能关闭某些基因的活性。DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。 有研究表明，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。不仅如此，还有研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。 2.表观遗传 三、表观遗传 (1)概念 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。 表观遗传现象普遍存在于生物体的整个生命活动过程中。 同卵双胞胎的微小差异； 同一个蜂群中的蜂王和工蜂的差异。 (2)实例 2.表观遗传 三、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。 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。 3.基因与性状并不都是简单的线性关系 三、表观遗传 一对基因控制一对性状（一因一效） 一对基因影响多对性状（一因多效，如水稻中的Ghd7基因） 多对基因共同控制一种性状（多因一效，人的身高的调控） 基因+环境共同决定性状（表现型是基因型与环境共同作用的结果，如水毛茛两种类型叶的形成） 课堂小结 课堂小结 1.囊性纤维病发病的直接原因是 （ ） A．CFTR蛋白结构异常 B．氯离子转运受阻 C．CFTR基因缺陷 D．细菌的繁殖 A 课堂小结 2．有关基因与酶关系的叙述正确的是 （ ） A．每个基因都控制合成一种酶 B．酶的遗传信息编码在转运RNA的碱基序列中 C．基因的转录、翻译都需要酶 D．同一生物体不同细胞的基因和酶是相同的 C 课堂小结 3．甜豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两个相对基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是 （ ） A．一种性状只能由一种基因控制 B．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的 C．每种性状都是由两个基因控制的 D．基因之间存在着相互作用 D 课堂小结 课堂小结 $$