3.2基因表达与性状的关系（第一课时）课件-2024-2025学年高一下学期生物人教版必修2

六安中学 王来旭 基因表达与性状的关系（第1课时） 第4章 基因的表达 1 2 小鸡孵化记 提出问题： 1.细胞分化与基因表达有什么关系? 2基因如何控制生物体的性状? 孵化期是从鸡蛋孵化到小鸡出壳的时间，一般为21天左右。这个阶段是鸡胚胎发育的重要时期，在由受精卵发育至完整的个体时，生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。在细胞分化的过程中，从基因的角度看，有又许多值得探究的问题在等待我们。 资料一：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。 根据检测结果推测，3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 1 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? 3 有没有一些在这三种细胞内都必须要表达的基因？ 任务一：探究细胞分化的本质 3 受精卵 细胞分裂 各种类型细胞 基因的选择性表达 细 胞 分 化 mRNA mRNA mRNA 任务一：探究细胞分化的本质 …… …… …… …… 基因 在所有细胞中都表达的基因 在某些细胞中特异性表达的基因 核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等 卵清蛋白基因、胰岛素基因等 指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的。 管家基因 奢侈基因 细胞分化的本质是基因的选择性表达。 任务一：探究细胞分化的本质 小结 提问：在个体发育的过程中，各种性状会逐步形成，基因如何控制性状？ 赋予细胞特异的形态结构特征与特异的生理功能。 5 任务二：基因表达产物与性状的关系 一百多年前，孟德尔曾经研究过豌豆种子的圆粒与皱粒这一对相对性状，并用遗传因子理论作出了精彩的解释。如今，如何从基因表达的层面作出更深入的解释呢?原来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地保留水分，十分饱满;淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。 圆粒豌豆 皱粒豌豆 实例一：豌豆的圆粒和皱粒 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 淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩 6 任务二：基因表达产物与性状的关系 实例二：囊性纤维化 囊性纤维化是北美白种人中一种常见的遗传病，大约70%的囊性纤维化患者中编码CFTR转运蛋白的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生改变，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。 正常的CFTR蛋白 突变的CFTR蛋白 厚厚的黏液层 稀薄的黏液 小组讨论，在学案上完成： 参照豌豆皱粒性状产生的流程图，提取关键信息，使用概念图形式写出囊性纤维化产生原因。 7 资料二：正常人毛发是黑色的，这是由于皮肤细胞中含有酪氨酸酶，可将酪氨酸转变成黑色素。白化病人的皮肤、毛发呈粉白色，白化症状是由于编码酪氨酸酶的基因异常引起的。 任务二：基因表达产物与性状的关系 资料三：镰状细胞贫血(也叫镰刀型细胞贫血症)是一种遗传病。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。这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。对患者红细胞的血红蛋白分子的分析研究发现，在组成血红蛋白分子的肽链上，发生了氨基酸的替换。 任务二：基因表达产物与性状的关系 （1）根据中心法则，从基因层面推测，组成血红蛋白分子的肽链上发生氨基酸改变的根本原因是什么？肽链上的氨基酸改变对性状的形成有什么影响？ 阅读两则资料后，小组讨论回答： （2）根据材料类比豌豆粒形与囊性纤维化形成原因，用概念图形式在学案上写出白化病和镰状细胞贫血症的成因。（在学案上完成） （3）通过以上四个案例，总结出中基因控制性状的途径吗？ 9 小结 任务二：基因表达产物与性状的关系 基因 生物性状 生物性状 蛋白质结构 细胞结构 酶 细胞代谢 蛋白质 间接 直接 蛋白质 生物性状 激素 抗体 受体 ...... (1) 使用本节课获取的知识，结合上图，说说苯丙酮尿症的成因。 (2) 从2009年起，我国政府启动了苯丙酮尿症患儿特殊奶粉补助项目，这种特殊奶粉不含苯丙氨酸。启动这个项目的意义是什么? 任务三：探究基因表达与性状的关系 资料四：苯丙酮尿症（PKU）是一种常见的氨基酸代谢病，苯丙氨酸及其苯丙酮酸在体内蓄积，并从尿中大量排出。而苯丙酮酸在脑中积累可阻碍脑的发育，造成智力低下。已知苯丙氨酸部分代谢途径如下。 小组讨论后回答： 苯丙氨酸 酪氨酸 酶① 苯丙酮酸 酶② 酶③ 黑色素 资料五：苯丙氨酸是一种人体所必需的芳香族氨基酸， 在正常情况下，除作为氨基酸合成机体组织细胞各种蛋白质外，主要在肝脏等组织经代谢生成酪氨酸， 进而合成某些激素及在皮肤生成黑色素等。异常的代谢途径会引发白化病、尿黑酸症、苯丙酮尿症等。因此，机体的生长发育和正常生理机能的维持需要稳定的苯丙氨酸代谢状态。 任务三：探究基因表达与性状的关系 苯丙氨酸 酪氨酸 酶① 苯丙酮酸 酶② 酶③ 黑色素 尿黑酸 乙酰乙酸 CO2+H2O 酶④ 酶⑤ 酶⑥ 小组讨论分析： 根据苯丙氨酸的代谢途径，你认为一种基因控制决定一种性状吗？你的理由是？ 12 任务三：探究基因与性状的关系 脱分化 实例：人的身高是由50多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。 一个性状可以受到多个基因的影响。 小结： 一个基因可以影响多个性状。 实例：研究发现水稻中的Ghd7基因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的作用。 13 基因 蛋白质结构 细胞结构 生物性状 酶 细胞代谢 生物性状 蛋白质 2．基因可以通过表达产物蛋白质控制生物的性状。 间接 直接 3．基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。 1.细胞分化的本质就是基因的选择性表达。 总结： 1.细胞分化与基因表达有什么关系? 2基因如何控制生物体的性状? 问题： 再提出问题： 同一株水毛茛在水中与空气中叶的形状为什么不相同？ 基因型相同的同卵双胞胎为什么会有差异？ 同卵双胞胎的差异 同一株水毛茛的不同叶型 作业布置 一、P75 拓展应用 孟德尔通过豌豆杂交实验发现了分离定律和自由组合定律，然而，与他同时代的一些生物学家利用某些植物做一些性状的杂交实验时，并没有得出3:1和9:3:3:1的数量比;孟德尔用山柳菊也未得到与豌豆杂交实验相同的结果。请回答下列问题。 (1)为什么利用这些植物进行某些性状的杂交实验时，难以得出3:1和9:3:3:1的数量比?请运用所学知识对可能的原因作出推测。 (2)你怎样看待科学实验的可重复性? 二、请同学们利用课后时间查阅表观遗传相关资料，从互联网中寻找表观遗传控制性状的实例。 感谢收看 17 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 $