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 基因表达与性状的关系（1） S z L w h 珠珠的电脑 (珠) - 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。 问题∙探讨 讨论 空气中的叶 浸在水中中的叶 叶呈扁平状 叶呈丝状 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？ 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。 3. 为什么相同的生物在不同的环境中会出现性状差异？ 基因、蛋白质、性状三者间究竟存在怎样的联系？ 基因和性状不一定是一一对应的关系。 S z L w h 基因 蛋白质 性状 指导合成 体现 控制 基因如何控制生物的性状？ S z L w h 一. 基因表达产物与性状的关系 实例①： 豌豆的圆粒和皱粒形成机制 资料一：与圆粒豌豆不同的是，皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。淀粉在细胞中具有保留水分的作用。当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效的保留水分，十分饱满；淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。 外来DNA 插入 圆粒豌豆的淀粉分支酶基因 被打乱的淀粉分支酶基因 S z L w h 一. 基因表达产物与性状的关系 实例①： 豌豆的圆粒和皱粒形成机制 编码淀粉分支酶基因 . 淀粉分支酶活性 . 淀粉合成正常，含量 . 淀粉含量高， 水分 编码淀粉分支酶基因序列 . 淀粉分支酶 ，活性降低 淀粉合成受阻，含量 . 淀粉含量低， 而皱缩 基因 酶 代谢过程 性状 控制 调节 表现 正常 正常 增加 有效保留 被打乱 异常 降低 失水 结论：编码淀粉分支酶的基因通过调控淀粉分支酶的合成来控制豌豆的外形 S z L w h 一. 基因表达产物与性状的关系 实例②： 人类白化病 资料二：白化病患者体内缺乏黑色素，全身皮肤呈乳白或粉红色，毛发为白或淡黄色（图1)。由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退，使得黑色素不能正常合成。 图1 白化病患者 基因A mRNA 酪氨酸酶 酪氨酸 中间产物 黑色素 转录 翻译 图2 合成黑色素的代谢途径 S z L w h 一. 基因表达产物与性状的关系 实例②： 人类白化病 编码酪氨酸酶的基因发生 . 酪氨酸酶合成量大大 . 酪氨酸转化为黑色素 . 黑色素不能合成而表现 症状 异常 降低 受阻 白化 基因 酶的合成 代谢 过程 性状 控制 控制 表现 结论：基因通过调控酪氨酸酶的合成来控制人的肤色和毛发。 ①间接调控：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状。 S z L w h 一. 基因表达产物与性状的关系 实例③：囊性纤维病 编码CFTR蛋白的基因_____________ CFTR蛋白在508位缺少__________ CFTR蛋白转运_________的功能异常 支气管黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，肺功能严重受损 CFTR蛋白__________发生变化 缺失3个碱基 苯丙氨酸 空间结构 氯离子 正常气管 囊性纤维化气管 基因 蛋白质结构 性状 蛋白质功能 S z L w h 一. 基因表达产物与性状的关系 实例④：镰刀型细胞贫血症 资料三：正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰状细胞贫血患者的红细胞却是弯曲的镰刀状，这样的红细胞易破裂，使人患溶血性贫血，这种病的病因是相关基因的碱基序列发生改变，导致血红蛋白的一个谷氨酸被替换成缬氨酸，使血红蛋白结构发生变化。 S z L w h 一. 基因表达产物与性状的关系 实例④：镰刀型细胞贫血症 编码血红蛋白的 基因中一个碱基对变化 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 基因 蛋白质结构 性状 ②直接调控：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。 S z L w h 课堂小结 2.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。 1.基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状； 基因 酶 细胞代谢 生物性状 结构蛋白 生物性状 蛋白质 间接作用 直接作用 S z L w h 练习∙反馈 1、下图为豌豆种子圆粒性状的产生机制。下列叙述错误的是（ ） A.图中显示了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 B.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升 C.皱粒种子中蔗糖含量相对较高，味道更甜美 D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异 B S z L w h 练习∙反馈 2、如图为人体内基因对性状的控制过程，下列相关叙述正确的是（ ） A.基因1和基因2可出现在人体内的同一个细胞中 B.图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的催化 C.④⑤过程形成的结果存在差异，根本原因是血红蛋白结构的不同 D.①②③和①②④⑤过程均体现出基因通过控制蛋白质的结构直接控制人体的性状 A S z L w h 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？ 胰岛细胞 血细胞 输卵管细胞 同一个人的这些细胞遗传物质相不相同？ 形态和功能为什么不同？ 相同 基因的选择性表达 S z L w h 二. 基因的选择性表达与细胞分化 讨论1：这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 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 + + + - - + ——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。 　　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3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 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。 S z L w h 二. 基因的选择性表达与细胞分化 讨论2：3种细胞中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？ ————细胞中并非所有的基因都表达，不同种类细胞中基因的表达情况有差别，基因的表达存在选择性。 讨论3：同一个体不同细胞中有表达情况相同的基因吗？ ————虽然有一些特定功能的蛋白质，只在特定的细胞中合成，但也有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比如ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。 S z L w h 二. 基因的选择性表达与细胞分化 表达的基因分类 管家基因 所有细胞中都表达的基因，这类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，如核糖蛋白基因、ATP合成酶基因。 奢侈基因 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。 细胞的分化 实质：基因的选择性表达 S z L w h 二. 基因的选择性表达与细胞分化 根据管家基因与奢侈基因的定义，对下列基因进行归类。 ①核糖体蛋白基因 ②ATP合成酶基因 ③血红蛋白基因 ④卵清蛋白基因 ⑤呼吸酶基因 ⑥胰岛素基因 ⑦抗体基因 ⑧唾液淀粉酶基因 属于管家基因的是：___________________ 属于奢侈基因的是：___________________ ③④⑥⑦⑧ ①②⑤ 基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 性状 直接影响 S z L w h 练习∙反馈 3、下列关于细胞分化的叙述，正确的是(　　) A.细胞分化只发生在胚胎期 B.不同的细胞中，mRNA完全不同 C.细胞分化过程中，细胞内的DNA会发生改变 D.细胞分化是基因选择性表达的结果 D S z L w h 练习∙反馈 4、 下表表示三种不同细胞中的基因存在及表达情况,下列有关说法不正确的是(　 ) A.甲基因不可能是控制卵清蛋白合成的基因 B.丁基因可能是ATP合成酶基因 C.三种细胞不同的根本原因是细胞中的遗传信息不同 D.三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是这些细胞都来源于同一个受精卵 C 细胞种类 基因存在情况 基因表达情况 甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁 胰岛A细胞 √ √ √ √ √     √ 眼晶状体细胞(胚胎中) √ √ √ √   √   √ 神经细胞 √ √ √ √     √ √ S z L w h 练习∙反馈 5、有人把能够在所有细胞中表达,维持细胞基本生命活动所必需的基因称为“管家基因”;而把只在特定细胞中表达的基因称为“奢侈基因”,下列叙述正确的是 (　 ) A.人体的胰岛素基因和血红蛋白基因都是管家基因 B.ATP合成酶基因属于管家基因 C.同一生物各种体细胞具有相同的管家基因和不同的奢侈基因 D.细胞分化是管家基因选择性表达的结果 B S z L w h 谢谢观看! S z L w h 珠珠的电脑 (珠) - $$