4.2基因表达与性状的关系课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件围绕“基因表达与性状的关系”，系统阐述基因控制性状的直接与间接途径、细胞分化的本质及表观遗传，通过水毛茛叶形差异问题导入，结合豌豆圆皱粒等实例与正误判断搭建学习支架，衔接前后知识。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过囊性纤维化等案例对比分析蛋白质结构与功能关系，借助柳穿鱼杂交实验引导基于证据推理，体现生命观念中结构与功能观，帮助学生构建知识网络，教师可提升教学效率。

第二节 基因表达与性状的关系 1.举例说明基因通过控制酶的合成或蛋白质的结构控制生物体的性状。 2.通过比较同一生物体3种细胞中DNA和mRNA的检测结果，说明细胞分化是基因选择性表达的结果。 3.阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性。 学习目标 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。 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、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。 问题探讨 基因 指导合成 蛋白质 体现 性状 如何控制？ 基因--- 性状 豌豆的 圆粒与皱粒 性状对比：（淀粉在细胞中具有保留水分的作用） 饱满，能有效保留水分 皱缩，失水 基因对比 含有编码淀粉分支酶的基因 插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因 实例一 外来DNA序列打乱了 编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶异常，活性降低 蔗糖难以合成为淀粉，淀粉含量低 淀粉含量低的豌豆由于 失水而显得皱缩（皱粒） 基因 酶 代谢 过程 性状 淀粉分支酶正常合成 蔗糖合成为淀粉， 淀粉含量高 淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（圆粒） 编码淀粉分支酶的基因正常 豌豆的圆粒与皱粒形成机制 控制酪氨酸酶的基因正常 酪氨酸酶正常合成 酪氨酸能转化为黑色素 基因 酶 代谢 过程 性状 缺少酪氨酸酶 酪氨酸不能转化为黑色素 控制酪氨酸酶的基因异常 表现为白化病 表现正常 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。（教材P71） 结论1： 实例二 性状对比 基因对比 正常 患病（约70%患者中） 肺部功能正常 肺部功能严重受损 含有编码CFTR蛋白的基因正常 编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基 实例三 囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病，每1800个人中就有一个患者，每25个人中就有一个致病基因携带者。 正常的形成机制 编码CFTR蛋白的基因正常 CFTR蛋白正常 CFTR转运氯离子的功能正常 表现正常 患者的形成机制 编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基 CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸 CFTR转运氯离子的功能异常 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 基因 蛋白质结构 功能 性状 实例三 红细胞易破裂,患溶血性贫血 控制血红蛋白形成的 基因中一个碱基对变化 血红蛋白的结构发生变化 红细胞呈镰刀状 基因 蛋白 质结构 性状 血红蛋白的结构正常 红细胞呈圆饼状 控制血红蛋白形成的基因碱基对正常 红细胞正常 结论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。（教材P71黑体字） 实例四 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。 实例一豌豆的圆粒和皱粒、实例二白化病 2、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 实例三囊性纤维病、实例四镰状细胞贫血 性 状 控制 控制 酶的合成 细胞代谢 蛋白质结构 间接 直接 基 因 归纳总结 基因控制性状的途径 1.间接途径 (1)途径：基因——→ 的合成——→细胞 ——→生物体的性状。 (2)举例 ①豌豆的圆粒与皱粒 圆粒豌豆： 含量高→成熟时吸水胀大； 皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→ 异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。 ②人 的形成：控制 的基因异常→不能合成 →酪氨酸不能转变为 →表现出白化症状。 控制 酶 控制 代谢 控制 淀粉 淀粉分支酶 白化病 酪氨酸酶 酪氨酸酶 黑色素 总结 2.直接途径 (1)途径：基因——→ 的结构——→生物体的性状。 (2)举例 ：编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了 →CFTR蛋白在第508位缺少 →CFTR蛋白 异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。 控制 控制 蛋白质 囊性纤维化 3个碱基 苯丙氨酸 结构与功能 总结 1. 直接控制途径 蛋白质的结构 基因 控制 直接控制 生物体的性状 酶的合成 基因 控制 控制 代谢过程 间接控制 生物体的性状 2. 间接控制途径 小结 基因表达产物与性状的关系 记在课本71页 (1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(　　) (2)基因型相同的个体，其表型一定相同(　　) × × 正误判断 检测的三种细胞 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 +++ - - + 1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 有共用蛋白，也有特有蛋白 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？ 基因的选择性表达 基因的选择性表达与细胞分化 1.表达的基因分类 ①管家基因 在所有细胞中都表达的基因。 （如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。） ②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、血红蛋白基因。） 2.细胞分化的本质——基因的选择性表达。 基因的选择性表达与细胞分化 　基因的选择性表达与基因表达的调控有关。 调控基因是否表达 调控基因表达多少 性状 直接影响 表观遗传 基因什么时候表达 基因在哪种细胞中表达 基因表达水平的高低 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。 植株A的Lcyc基因在开花时表达。 植株A 植株B 植株B的Lcyc基因不表达，原因是它被高度甲基化了。 植株A相似 F1 多数与植株A相似 少数与植株B相似 F2 表观遗传 资料2：某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。 纯种黄色体毛的小鼠AvyAvy 纯种黑色体毛的小鼠aa 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 F1 表观遗传 1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？ 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.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？ 植株A的基因正常表达，F1的碱基序列并没有变化，但DNA的甲基化修饰可以遗传给后代，因此子二代中少部分与植株B相似。 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？ 遗传现象共同点是有表观遗传。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。 讨论 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。 形成原因： ①DNA的甲基化②构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等。 发生时期： 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 表观遗传小结 基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关。 基因甲基化决定了蜜蜂发育成工蜂还是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的。 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。 还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高； 与社会的联系 1.基因类型 (1)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_____ 的，如 、 。 (2)只在某类细胞中 表达的基因，如 、 。 2.细胞分化的本质： 。 3.表观遗传 生物体基因的 保持不变，但 和 发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。 必需 核糖体蛋白基因 ATP合成酶基因 特异性 卵清蛋白基因 胰岛素基因 基因的选择性表达 碱基序列 基因表达 表型 表观遗传总结 4.基因与性状间的对应关系 (1)基因决定生物性状 ① ——→一种性状 ② ——→多种性状(如基因间相互作用) ③ ——→一种性状(如人的身高) 控制 控制 控制 一个基因 一个基因 多个基因 (2)生物体的性状还受 的影响。 (3)基因与基因、基因与基因产物、 之间借助复杂的相互作用，形成一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的 。 环境条件 基因与环境 性状 表观遗传总结 (1)在一个细胞中所含的基因都一定表达(　　) (2)基因的选择性表达与基因表达的调控有关(　　) (3)表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个生命活动过程中(　　) (4)基因与性状的关系是一一对应的关系(　　) (5)生物体的一种性状有时受多个基因的影响(　　) × √ × × √ 判断正误 学习小结 $