1.3基因选择性表达导致细胞的差异化课件-2025-2026学年高一下学期生物沪科版必修2

第3节 基因选择性表达导致细胞的差异化 问题1：分化的实质——基因选择性表达 1940年，Monod发现大肠杆菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长时，细菌先利用葡萄糖，葡萄糖用完以后，才利用乳糖。 阅读课本P20页小金鱼 阻遏基因 DNA mRNA 阻遏蛋白 ---基因关闭 没有乳糖存在时 没有乳糖存在时,I基因编码的阻遏蛋白结合于操纵序列O处,乳糖操纵子处于阻遏状态,不能合成分解乳糖的三种酶。 问题1：分化的实质——基因选择性表达 阻遏基因 DNA mRNA 阻遏蛋白 --启动转录 乳糖存在时 × 乳糖 别乳糖 有乳糖存在时,乳糖作为诱导物诱导阻遏蛋白变构,不能结合于操纵序列,乳糖操纵子被诱导开放合成分解乳糖的三种酶。 问题1：分化的实质——基因选择性表达 功能：光合作用 功能：保护功能 功能：贮藏营养物质 分化 问题1：分化的实质——基因选择性表达 问题1：分化的实质——基因选择性表达 细胞分化 基因的选择性表达 实质 基因表达过程（蛋白质合成过程）中的调控 胚胎发育过程中胞质分裂不均导致表达差异 部分生物的部分基因在早期胚胎的不同细胞中表达不同导致分化差异 问题1：分化的实质——基因选择性表达 转录水平调控 转录后水平调控 翻译水平调控 翻译后水平调控 阅读课本P22页广角镜 背景知识： 花的对称类型是按照形态学进行生物分类的重要依据，一般而言，花对称方式不同意味着属于不同物种。 问题2：表观遗传 两侧对称花 辐射对称花 两侧对称花 辐射对称花 已知：金鱼草花的对称类型由cyc基因控制。 推测：柳穿鱼存在类似基因 材料1： 科学家在柳穿鱼DNA中找到了与cyc基因相似度达87%的核苷酸序列，称为Lcyc基因，但是柳穿鱼花的野生型（两侧对称）和突变型（辐射对称）在Lcyc基因上只有一个碱基差异，且不位于编码蛋白质的序列之中。 提示科学文献中基因的碱基序列只写编码链的 差异 碱基 问题2：表观遗传 这句意味着什么？ 科学家发现，突变型柳穿鱼（辐射对称花）中Lcyc基因不表达，这可能与该基因发生甲基化有关。 排除其它可能抑制Lcyc基因表达的因素之后，我们就可以说：突变型柳穿鱼中Lcyc基因发生甲基化，导致该基因不能表达。 问题2：表观遗传 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。 定义 存在时期 类型 表观 遗传 象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。 特征 ②非编码RNA干扰（例如miRNA） ①DNA甲基化修饰 ③组蛋白甲基化、乙酰化等 可遗传性、可逆性、DNA不变 属于可遗传变异 问题2：表观遗传 问题2：表观遗传 表观遗传形成的原因 环境 DNA甲基化 诱发 可遗传: 基因表达和表型可以遗传给后代。 不变性: 基因的碱基序列保持不变。 可逆性: DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化,即被修饰的DNA可以发生去甲基化。 普遍性: 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。 DNA甲基化 DNA甲基化后转录异常 问题2：表观遗传 13 真核细胞染色质的基本结构是由DNA和五种组蛋白(H1、H2A、H2B、H3和H4)组成的核小体。核小体之间由一段短的DNA相连,形成在电子显微镜下可观察到的“串珠”结构，组蛋白与DNA紧密结合，保持DNA分子稳定性的同时，阻碍RNA聚合酶与DNA的结合，对基因表达调控有重要意义。 问题2：表观遗传 组蛋白修饰 问题2：表观遗传 组蛋白修饰 组蛋白甲基化——促进或抑制表达 组蛋白乙酰基化——促进表达 问题2：表观遗传 RNA干扰 在进行转录后，产生的RNA可能形成局部双链。宿主细胞中的一种特殊的核酸酶(Dicer)可以识别这种“异常的”双链RNA，并将其切割成21~25 bp的RNA片段(siRNA)。siRNA可与一些蛋白质结合形成复合体。复合体中siRNA的一条链被降解，另一条链可与其碱基互补的 mRNA结合,使这条mRNA被切割,从而阻断了翻译过程,这个过程称为RNA干扰。 问题2：表观遗传 RNA干扰 基因的表达 基因指导蛋白质的合成 翻译 转录 主要表现为 基因 转录 翻译 蛋白质 DNA 复制 RNA 逆转录 复制 中心法则 控制酶的合成 控制蛋白质的结构 表观遗传 控制性状 环境 影响 18 $