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

该高中生物学课件聚焦基因表达与性状的关系，涵盖基因通过控制蛋白质（酶或结构蛋白）直接或间接控制性状、细胞分化的实质是基因选择性表达、表观遗传现象及机制等核心内容。以水毛茛叶形差异情景导入，衔接基因表达知识，构建“问题-探究-总结”的学习支架。 其亮点在于通过合作探究（如分析皱粒豌豆等案例）和资料辨析，培养科学思维与生命观念，表观遗传部分结合柳穿鱼、小鼠毛色案例，揭示基因与环境的复杂关系。实战训练巩固知识，助力学生构建知识网络，教师可依托结构化流程提升教学效率。

第四章 基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 人教版 高一生物 必修2 1 基因的选择性表达与细胞分化 表观遗传 课堂小结 实战训练 02 03 04 05 基因表达产物与性状的关系 01 01 02 03 学习目标 通过资料分析.建立基因控制性状的两种模型。 (科学探究、科学思维) 通过分析材料,认同细胞分化的实质是基因的选择性表达，理解细胞调控基因表达的机制。（生命观念、科学思维） 结合基因、性状与环境三者关系,理解表观遗传现象并学以致用；通过表观遗传的发现认同科学是不断发展的，人类对自然界的探究永无止境（生命观念、社会责任） 情景一： 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？ 一样，由同一受精卵发育而来。 2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？ 表型=基因型+环境，所以叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。 01 基因表达产物与性状的关系 基因是如何控制生物体性状的？ 基因 蛋白质 性状 指导合成 体现 合作探究一：请同学们自主阅读教材P71-72，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.构建出皱粒豌豆、白化病的形成机制。 2.构建出囊性纤维病、镰状细胞贫血的形成机制。 3.对比以上四种形成机制，其根本原因是什么？直接原因是什么？ 4.尝试用文字和箭头总结基因、酶与性状之间的关系。 01 基因表达产物与性状的关系 01 基因表达产物与性状的关系 资料一：豌豆的圆粒与皱粒 圆粒豌豆 皱粒豌豆 编码 的基因被插入的DNA序列打乱 异常，活性降低 合成受阻，含量降低 淀粉含量低的豌豆由于 而皱缩 淀粉分支酶 淀粉分支酶 淀粉 失水 插入 外来DNA 01 基因表达产物与性状的关系 资料二：白化病 酪氨酸 酪氨酸酶 黑色素 编码 的基因异常 不能合成__________ _______不能转变为______ 表现出____症状 酪氨酸酶 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 白化 01 基因表达产物与性状的关系 编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶 蔗糖 淀粉 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 正常 代谢过程 合成 代谢过程 合成 酪氨酸酶基因 基因　 酶的合成 生物体的性状 代谢过程 控制 控制 间接控制 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。 01 基因表达产物与性状的关系 资料三：囊性纤维病 正常气管 囊性纤维化气管 编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因________3个碱基 CFTR蛋白在第508位缺少 ，空间结构改变 CFTR转运 的功能异常，导致患者支气管粘液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。 苯丙氨酸 氯离子 缺失 01 基因表达产物与性状的关系 资料四：镰状细胞贫血 正常的红细胞 镰状红细胞 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 红细胞呈弯曲的镰刀状，容易破裂，运输O2能力降低，使人患溶血性贫血 01 基因表达产物与性状的关系 基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。 基因　 蛋白质的结构 生物体的性状 控制 直接 控制 01 基因表达产物与性状的关系 基因通过控制其表达产物(蛋白质的结构与酶的合成)直接或间接控制生物体的性状。 蛋白质的结构 基因 细胞代谢 生物性状 酶 间接控制 直接控制 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更高，味道更甜美 D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异 实战训练 1.豌豆种子有圆粒和皱粒两种，下图为圆粒种子形成机制的示意图,下列相关说法不正确的是( ) 2.下列关于基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述中，不正确的是（ ） A．基因控制性状可以通过控制蛋白质的合成来实现 B．生物体的性状完全是由基因控制的 C．蛋白质的结构可以直接影响性状 D．蛋白质的功能可以影响性状 实战训练 合作探究二：请同学们自主阅读教材P72思考·讨论，分析不同类型细胞中 DNA 和 mRNA 的检测结果。 1. 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 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. 细胞中的基因可以分为几种，细胞分化的实质是什么？ 02 基因的选择性表达与细胞分化 02 基因的选择性表达与细胞分化 检测的3种细胞 是否含有三种基因 卵清蛋白基因表达 珠蛋白基因表达 胰岛素基因表达 输卵管细胞 + + + + - - 红细胞 + + + - + - 胰岛细胞 + + + - - + 这3种细胞合成的蛋白质种类有什么差别？ 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种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。 在特定的细胞中，基因的表达具有选择性，进而产生特异性的表达产物。 02 基因的选择性表达与细胞分化 奢侈基因 只在某些细胞中特异性表达的基因。 比如：卵清蛋白基因、胰岛素基因。 管家基因 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必须的。 比如：核糖体蛋白基因，ATP合成酶基因。 某细胞中奢侈基因表达说明___________________ 细胞已经发生分化 02 基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的实质： 基因的选择性表达 胚胎干细胞 细胞分裂 细胞分化 肌肉细胞 红细胞 神经细胞 上皮细胞 受精卵 受精卵基因 A C D E B 胚胎干细胞基因 A C D E B A C D E B A C D E B A C D E B A C D E B 体细胞基因 由于基因的选择性表达，导致含遗传信息相同的细胞中mRNA和蛋白质种类不完全相同，从而导致细胞形态、结构或生理功能的不同。 1．下列关于“基因与性状”关系的描述，正确的是（ ） A．基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状 B．基因与生物性状之间不存在简单的线性关系 C．基因与多种因素相互作用精细地调控生物的性状 D．DNA上的片段均能直接或间接地控制生物的性状 实战训练 2.有人把分化细胞中表达的基因形象地分为管家基因和奢侈基因，管家基因在所有细胞中都表达，是维持细胞基本生命活动所必需的；而奢侈基因只在某类细胞中特异性表达。下列属于管家基因表达产物的是( ) A. ATP合成酶 B. 脑咖肽 C. 胰岛素 D. 血红蛋白 实战训练 合作探究三：请同学们自主阅读教材P73-74，梳理下列问题，并做相应勾画标注。 1.资料中柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？ 2.资料1中，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？ 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？ 4.这种遗传现象称为什么遗传？形成原因是什么？有什么特点？ 03 表观遗传 植株A G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ 未甲基化 03 表观遗传 资料一：柳穿鱼的花 植株A 植株B 大部分 少部分 ×  P F1 F2 植株B Lcyc基因 Lcyc基因甲 基化程度低 开花时Lcyc基因表达 Lcyc基因 Lcyc基因甲 基化程度高 开花时Lcyc基因不表达 G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ CH3 CH3 甲基化 03 表观遗传 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 亲本 F1 配子 基因表达 基因未表达 A B 植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。 DNA甲基化抑制了基因的表达！ 03 表观遗传 资料二：小鼠毛色的遗传 × P F1 AvyAvy （黄色） aa （黑色） Avya （?色） 表现不同毛色，介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 Avy基因 前端 无甲基化，Avy基因正常表达，黄色 Avy基因 甲基 前端 部分甲基化，Avy基因表达受抑制， 毛色加深 Avy基因 甲基 前端 甲基化程度高，Avy基因表达被 抑制更明显，毛色更深 03 表观遗传 DNA甲基化示意图 胞嘧啶 5-甲基胞嘧啶（5-mC） 甲基化 CH3 DNA的碱基序列没有发生变化，但部分碱基发生了甲基化修饰。 （注 DNMT——DNA甲基转移酶） DNMT DNMT 在DNA甲基转移酶作用下，DNA碱基基团上增加甲基化学修饰。 多发生于胞嘧啶的第5位碳原子上。 03 表观遗传 资料1、2的结论： 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因发生了DNA甲基化修饰，甲基化的DNA使基因表达（基因选择性表达转录的调控）和表型发生可遗传的变化。 资料一、二的结果： 03 表观遗传 1、定义： 2、特点 ②可遗传性 ③普遍性 ④可逆性 (可以去甲基化) 在表观遗传中，对于基因修饰之后所表现出来的性状一般不符合孟德尔遗传规律。 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。 3、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。 ①基因的碱基序列不变 1．下列有关基因表达的叙述，错误的是（    ） A．环境可能会通过对基因的修饰，调控基因的表达 B．基因的选择性表达与基因表达的调控有关 C．染色体组蛋白发生甲基化会影响基因表达水平的高低 D．表观遗传能使生物体发生可遗传的性状改变，DNA甲 基化会使基因的碱基序列发生改变 实战训练 2.下列属于表观遗传现象的有( ) ①果蝇的眼色基因所在的染色体区域，螺旋程度较高，出现红白 相间的斑点复眼 ②F1高茎豌豆自交，F2出现高茎豌豆和矮茎豌豆 ③男子吸烟者精子中的DNA甲基化水平高，精子活力下降 ④编码酪氨酸酶的基因异常，导致白化病 A.①④ B.②③ C.①③ D.②④ 实战训练 03 表观遗传 拓展延伸 基因相同的同卵双生双胞胎在同样的环境中长大后，他们在性格、健康等方面仍会有较大的差异。这说明了什么？ 03 表观遗传 蜂王浆可以降低DNA甲基转移酶(Dnmt3)基因的表达水平，从而降低DNA的甲基化程度，调控雌蜂幼虫的分化。 蜂王浆在蜂王和工蜂发育中的作用是什么? DNA甲基化 程度低 DNA甲基化 程度高 DNA甲基转移酶 (Dnmt3) 03 表观遗传 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。不仅如此，还有研究发现男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高，请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。 环境 DNA甲基化 诱发 小结： 基因与性状的关系 关系 1 2 3 一个基因 一种性状 控制 基因的特异性 如红绿色盲、白化病等单基因遗传病 多个基因 一种性状 控制 多基因效应 如:人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。 一个基因 多种性状 控制 基因的多效性 如水稻中的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。 基因与性状并不是简单的一一对应的关系 小结： 遗传学和表观遗传学的关系 DNA mRNA 蛋白质 性状 转录 翻译 体现 经典遗传 表观遗传 碱基序列不变，引起的性状变化可遗传 仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传 碱基序列改变，引起的性状变化可遗传 环境 经典遗传 表观遗传 可通过改变遗传物质而影响性状 可通过表观遗传影响基因的表达 生物体性状 精确 调控 基因 基因 表达产物 环境 基因与基因、基因与基因产物、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而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状。 小结： 基因与性状的关系 1.如图为基因与性状关系的示意图，据图判断，错误的是(　　) A.一种基因可以影响和控制多种性状 B.多种基因可以影响和控制一种性状 C.所有基因都能控制表现出相应的性状 D.图中的产物可以是酶、激素或者抗体等 实战训练 2.春化是植物必须经过一段时间低温才能开花的现象，研究发现，FLC基因是抑制拟南芥开花的基因，低温条件下，H3酶被激活，进而解除FLC基因对开花的抑制作用。温度升高后，FLC基因在一段时间内仍被抑制。下列说法不合理的是(　　) A．H3酶在低温条件下活性较高 B．该过程不涉及FLC基因序列的改变 C．FLC基因在春化后表达量提高 D．H3突变体在自然界中可能无法传代 实战训练 FormatFactory : www.pcfreetime.com $