2026届高三生物一轮复习课件：基因表达与性状的关系

第28课时 基因表达与性状的关系（一轮复习） 创设情境 自主学习 深度学习 迁移应用 2024年11月14日第18个世界防治糖尿病日的主题：“糖尿病与幸福感” 任务一、理解基因表达产物与性状的关系 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【资料1】研究发现，胰岛素基因直接指导胰岛B细胞产生胰岛素从而起到降血糖的作用，1型糖尿病患者体内胰岛素分泌严重不足。研究发现，患者体内胰岛B细胞中HLA-A和HLA-B基因结构异常，表达产生了结构异常的MHC1膜蛋白，导致其自身免疫细胞错误识别并攻击自身胰岛B细胞。 思考回答: HLA-A和HLA-B基因如何控制胰岛素的分泌？ HLA-A和HLA-B基因通过控制蛋白质结构直接影响胰岛B细胞的存活和功能，影响胰岛素的分泌。 情 境1: 生物的性状是由基因控制的。与血糖稳态和糖尿病形成的相关基因怎样控制生物的性状呢？ 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【资料2】研究发现，糖代谢紊乱是导致糖尿病的主要因素之一。糖尿病与多种参与糖代谢过程的酶功能不足密切相关。如葡萄糖激酶(glu-cokinase，GCK)基因结构异常将导致GCK功能异常，对血糖变化“视而不见”，胰岛素和胰高血糖素分泌失常，从而产生葡萄糖利用能力降低、肝糖原合成受阻等糖代谢紊乱现象，表现为血糖稳态的严重失衡。 思考回答:葡萄糖激酶基因为何与糖尿病的形成有关？ 葡萄糖激酶基因结构异常会导致葡萄糖激酶(GCK)功能异常，进而引发一系列糖代谢紊乱，最终破坏血糖稳态，引发糖尿病。 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【归纳总结1】 基因控制生物性状的途径： 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状； 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。 基因 转录 mRNA 翻译 蛋白质 蛋白质结构 作为酶控制代谢过程 性状 任务一、理解基因表达产物与性状的关系 任务二、理解基因的选择性表达与细胞分化 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 情 境2: 糖尿病是一种复杂的代谢病，与基因有关，也与胰岛素等的调节有关。人体内所有细胞都会表达胰岛素吗？ 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【资料3】科研工作者检测了人的胰岛B细胞、输卵管细胞、幼红细胞(有细胞核)中基因及其表达情况，结果如下表： 检测的 3种细胞 ATP合成酶基因 输卵管蛋白基因 血红蛋白基因 胰岛素基因 ATP合成酶 输卵管蛋白 血红蛋白 胰岛素 胰岛B细胞 + + + + + - - + 输卵管细胞 + + + + + + - - 幼红细胞 + + + + + - + - 思考回答: （注：“+”表示有，“-”表示无） 1、三种细胞的遗传信息相同吗？ 2、三种细胞的蛋白质____________。 3、三种细胞中表达的基因____________。 完全相同 种类不完全相同 不完全相同 任务二、理解基因的选择性表达与细胞分化 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【归纳总结2】 细胞分化的本质是： 基因的选择性表达。 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 任务三、探究表观遗传 情 境3: 研究发现，胰岛素基因(Ins-2)表达异常，抑制胰岛B细胞产生胰岛素，从而引起1型糖尿病。 【提出假说】 在1型糖尿病发生和发展过程中Ins-2基因表达异常的原因是什么？ 假说1：Ins-2基因发生了基因突变； 假说2：Ins-2基因发生了甲基化等表观遗传修饰。 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 实验思路： ①将健康小鼠的Ins-2基因与1型糖尿病模型小鼠Ins-2基因进行序列测定并比较二者差异; ②检测1型糖尿病模型小鼠Ins-2基因相关位点是否发生了甲基化等化学修饰，并进一步检测、比较健康小鼠的Ins-2基因与1型糖尿病模型小鼠Ins-2基因转录产生mRNA的相对含量。 【实验探究】 请以健康小鼠和1型糖尿病模型小鼠为实验动物，设计实验方案确定Ins-2基因表达异常的原因。要求：写出实验的基本思路，预期实验结果。 预期结果: ①若与健康小鼠相比,1型糖尿病模型小鼠Ins-2基因的碱基序列发生改变，则Ins-2基因表达异常的原因是基因突变; ②若与健康小鼠相比,1型糖尿病模型小鼠Ins-2基因的碱基序列保持不变，Ins-2基因相关位点发生甲基化且mRNA转录水平降低，则Ins-2基因表达异常的原因是Ins-2基因发生了甲基化。 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 为确定Ins-2基因表达异常的原因，研究人员进行了如下实验。 分组 实验处理 检测 对照组 健康小鼠 正常条件饲养 ①Ins-2基因的碱基序列； ②Ins-2基因甲基化位点； ③Ins-2基因的mRNA含量。 实验组1 1型糖尿病模型小鼠 实验组2 1型糖尿病模型小鼠+注入Ins-2基因去甲基化酶的mRNA 实验结果： 三组小鼠Ins-2基因的碱基序列保持不变 思考回答:实验结果支持哪种假说？依据是什么？ 假说2：Ins-2基因表达异常的原因Ins-2基因发生了甲基化修饰。 1型糖尿病模型小鼠Ins-2基因碱基序列保持不变，但甲基化比例显著高于健康小鼠，且mRNA转录水平降低 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【深化概念】 若要确定Ins-2基因表达异常引起的1型糖尿病是否属于表观遗传，还需要继续提供哪些证据？ Ins-2基因的甲基化是否能通过受精卵传递到子代。 【归纳总结3】 表观遗传概念的3个要素： 1）基因的碱基序列保持不变； 2）基因表达和表型发生改变； 3）可遗传。 任务三、探究表观遗传 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 情 境4: 美国费城儿童医院Park等研究发现，新生儿期H3组蛋白N末端第9位赖氨酸甲基化会导致PDX1基因表达量下降。成年后PDX1mRNA含量显著低于正常值，易导致2型糖尿病的发生。 思考回答:H3组蛋白N末端第9位赖氨酸甲基化影响基因表达的作用机制是什么？ 抑制基因的转录。 还有研究表明，H3组蛋白N末端第4位赖氨酸三甲基化会促进基因的转录。 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 组蛋白乙酰化受到组蛋白乙酰转移酶（HAT)和组蛋白脱乙酰酶(HDAC)的调控。HAT催化乙酰基转移到组蛋白“尾巴”上的目标赖氨酸上，中和赖氨酸的正电荷、使浓缩的染色质松弛，促进RNA聚合酶与调控序列结合。 思考回答:组蛋白乙酰化影响基因表达的作用机制是什么？ 促进基因的转录。 组蛋白乙酰化受到组蛋白乙酰转移酶（HAT)和组蛋白脱乙酰酶(HDAC)的调控，说明表观遗传修饰具有什么特点？ 表观遗传修饰是可逆的。 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【归纳总结3】 表观遗传的类型及作用机制： DNA甲基化 任务三、探究表观遗传 组蛋白甲基化 组蛋白乙酰化 促进转录 促进转录 抑制转录 抑制转录 修饰位点、修饰程度及甲基转移酶的性质 ………… 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 任务四、解决问题 实验证据1：Ins-2基因甲基化会抑制基因的表达，从而抑制胰岛B细胞产生胰岛素，引起1型糖尿病。 实验证据2:H3组蛋白甲基化水平升高会导致PDX1表达量下降，与2型糖尿病密切相关。 从表观遗传学的角度分析，提出治疗糖尿病的可能思路。 针对2型糖尿病: 针对1型糖尿病: 1.特异性降低lns-2基因甲基化; 2.激活lns-2去甲基化相关酶。 ………… 1.开发H3组蛋白去甲基化酶激活剂; 2.抑制H3组蛋白甲基转移酶。 ………… 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 任务四、解决问题 我们应该养成哪些良好的习惯，远离糖尿病、健康幸福生活？ 合理饮食 适量运动 控制体重 定期监测 ………… 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【课堂总结】 构建基因表达与性状的关系概念图。 不是简单的一一对应关系 环境影响 性状 翻译 基因 转录 mRNA 蛋白质 酶的合成 代谢过程 蛋白质的结构 表观遗传 表达 调控 基因的选择性表达 细胞分化 导致 实现 表达调控 通过 深度学习 自主学习 创设情境 迁移应用 【课堂总结】 基因与基因之间、基因与基因表达产物之间、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。 【迁移应用】 迁移应用 自主学习 深度学习 创设情境 1.（2024广西卷T12） 科学家通过小鼠低蛋白饮食与正常饮食的对比实验，发现亲代的低蛋白饮食可影响自身基因表达（其机理如图），且这种影响可遗传给子代。据图分析，下列说法正确的是（　 　） A. 自身基因表达和表型发生变化的现象，称为表观遗传 B. 组蛋白甲基化水平增加，将导致相关基因表达水平降低 C. ATF7的磷酸化，将导致组蛋白表观遗传修饰水平提高 D. 亲代的低蛋白饮食，会改变子代小鼠的DNA碱基序列 B 迁移应用 自主学习 深度学习 创设情境 2.（2024天津卷T6）环境因素可通过下图所示途径影响生物性状。有关叙述错误的是（     ） A. ①可引起DNA的碱基序列改变 B. ②可调节③水平的高低 C. ②引起的变异不能为生物进化提供原材料 D. ④可引起蛋白质结构或功能的改变 C 迁移应用 自主学习 深度学习 创设情境 3.（2024海南卷T13）13. 某种鸟的卵黄蛋白原基因的启动子部分区域存在甲基化修饰。成熟雌鸟产生的雌激素可将此甲基化去除，雄鸟因缺乏雌激素仍保持高度甲基化。下列有关叙述正确的是（     ） A. 卵黄蛋白原基因在成熟雌鸟中可以表达，在雄鸟中表达受到抑制 B. 卵黄蛋白原基因转录出的mRNA中，含有甲基化区域序列的互补序列 C. 该种雌鸟和雄鸟交配产生的雌雄后代发育成熟后，体内均无卵黄蛋白原 D. 卵黄蛋白原基因的乙酰化和甲基化均可产生表观遗传现象 A 迁移应用 自主学习 深度学习 创设情境 4.（2024江苏卷T15） 图示果蝇细胞中基因沉默蛋白（PcG）的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是（     ） A. PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，抑制了基因表达 B. 细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起 C. DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录 D. 图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制 D $