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

导入 情境导入 裸露在空气中的叶 叶呈扁平状 浸在水中的叶 叶呈丝状 1.这两种形态的叶，其细胞的 基因组成一样吗？ 一样 2.这两种叶形的差异，可能是 由什么因素引起的？ 叶片所处的环境因素 基因与性状 不一定 是一一对应的关系 哲学家莱布尼茨曾经说过:“世界上没有完全相同的两片叶子。”的确，在丰富多彩的自然界，想要找到两片绝对相同的叶子是不可能的，但对大部分植物而言，同一株个体的叶片外形上并没有多大差别。可是，自然界还存在一些“特别”的植物，在同一株植物上，会生长着两种形状完全不同的叶片!水毛茛就是这些特别植物中的一员。 过渡：这又是怎么回事呢？ 1 第四章 基因的表达 4.2 基因表达与性状的关系 授课人： 时间：2026.4 学习目标： 1. 理解基因通过控制蛋白质合成控制性状的两种方式。 2. 说明细胞分化的本质是基因的选择性表达。 3. 简述表观遗传的概念、机制及特点。 4. 阐明基因、环境与性状的复杂关系。。 2 议 1、解释豌豆为什么会表现出圆粒和皱粒这两种性状呢？ 2、人的白化病是什么原因引起的？ 3、囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症的病因是什么？ 4、请根据以上实例，归纳总结基因、蛋白质、性状之间的关系。 5、在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分几类？ （要求：讨论过程中全体起立，小组长安排 好记录员和发言人员。时间：3分钟） 讨论： 安静自学：3分钟 自学内容： 1、基因表达产物与性状的关系 2、基因选择性表达与细胞分化 做笔记要点：理解实例、适当抄写笔记 任务： 3 展示 一、基因表达产物与性状的关系 实例1：豌豆的圆粒和皱粒 基因 酶的合成 代谢 过程 性状 编码淀粉分支酶的基因正常 淀粉分支酶正常合成 淀粉合成正常 淀粉含量高，能有效保留水分 打乱了编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶不能正常合成 淀粉合成受阻 淀粉含量低，失水而皱缩 外来DNA 插入 解释豌豆为什么会表现出圆粒和皱粒这两种性状呢？ 过渡：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了解释，如今，如何从基因的层面做出更深入的结实呢？ 一、基因表达产物与性状的关系 实例2：白化病 基因 酶的合成 代谢 过程 性状 控制酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸不能正常转化为黑色素 缺乏黑色素而表现为白化病 控制酪氨酸酶的基因正常 酪氨酸酶正常合成 酪氨酸正常转化为黑色素 含黑色素而表现正常 罕见黑人家庭 3个白化病 （常染色体隐性遗传病） 人的白化病是什么原因引起的？ 展示 一、基因表达产物与性状的关系 实例3：有些人喝酒后会“脸红” 酒精 乙醛 乙酸 CO2、H2O等 乙醇脱氢酶 （ADH） 乙醛脱氢酶 （ALDH） 乙醛增多，乙醛有毒，扩张血管 喝酒上脸 （脸红） 酒精中毒 （脸白） 酒量好 正常 （或活性低） 正常 正常 （或活性高） 缺乏 （或活性低） 缺乏 （或活性低） 缺乏 （或活性低） 基 因 基 因 请你根据乙醛的作用，推测喝酒后“脸红”人群的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶的情况。 展示 一、基因表达产物与性状的关系 喝酒脸红的人，酒量到底能不能练？ 不能 你的大脑也许可以逐渐耐受喝酒所带来的各种反应，比如以前一杯倒，喝了十年之后可以坚持喝三瓶才吐，但是你的胃、食道、肝脏等诸多器官都在日复一日的遭受乙醛和乙醇的破坏； 因为你的酒量是由基因控制的，你的基因是无法改变的。 结论：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 展示 一、基因表达产物与性状的关系 实例4：囊性纤维化 囊性纤维化是北美白种人中常见的一种遗传病，患者支气管被异常的粘液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。 常染色体隐性遗传病 正常气管 囊性纤维化气管 囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症的病因是什么？ 展示 一、基因表达产物与性状的关系 实例4：囊性纤维化 编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基 编码CFTR蛋白的基因 第508位缺少苯丙氨酸 CFTR蛋白片段 CFTR蛋白结构异常 CFTR蛋白功能异常 Cl-无法通过主动运输运出细胞，粘液渗透压降低 水分子无法通过自由扩散运出细胞，而稀释呼吸道粘液 呼吸道粘液粘稠，管腔受阻 囊性纤维化 生物性状 展示 一、基因表达产物与性状的关系 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 红细胞成镰刀型 容易破裂，患溶血性贫血 结论：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 基因 蛋白质结构 性状表现 实例5：镰刀型细胞贫血症 展示 一、基因表达产物与性状的关系 基因 酶 细胞代谢 生物性状 结构蛋白 生物性状 蛋白质 间接作用 直接作用 小结 请根据以上实例，归纳总结基因、蛋白质、性状之间的关系。 基因还能通过控制蛋白质的结构来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。 展示 二、基因选择性表达与细胞分化 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 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。 检测的3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 鸡的输卵管细胞 + + + + - 鸡的红细胞 + + + - + - 鸡的胰岛细胞 + + + - - + 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 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，但只检测到了其中一种基因的mRNA，这说明了什么？ 不完全相同 说明细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 展示展 二、基因选择性表达与细胞分化 科学家发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分两类： 管家基因 奢侈基因 不同类型细胞特异性表达的一类基因（A,B,D,E）如胰岛素基因。 所有细胞中均表达的基因。（C）如核糖体蛋白基因。 展示 议 1、简述表观遗传的概念？常见的调控类型有哪些？ 2、简述表观遗传的特征？ 3、基因和性状不是简单的一一对应的关系。简述基因和性状关系？ （要求：讨论过程中全体起立，小组长安排 好记录员和发言人员。时间：3分钟） 讨论： 安静自学：3分钟 自学内容： 1、表观遗传 2、基因与性状的复杂网络 做笔记要点：视频不管、笔记要完整 任务： 14 三、表观遗传 表观遗传——常见的调控机制 ①DNA甲基化修饰（稳定） 5` 3` 3` 5` C G G C 5` 3` 3` 5` C G G C CH3 CH3 胞嘧啶甲基化 通常是胞嘧啶发生甲基化修饰 甲基化通常是抑制基因表达 主要抑制转录 展示展 基因在什么时候表达，在那种细胞中表达以及表达水片的高低都是受调控的，这种调控会直接影响性状。 三、表观遗传 表观遗传——资料1 Lcyc基因 正常 植株A 开花时表达 Lcyc基因 植株B 开花时不表达 × （杂交） F1 （自交） F2 绝大部分植株的花与植株A相似 少部分植株的花与植株B相似 基因被高度甲基化 不表达 P 展示 三、表观遗传 表观遗传——资料1 未甲基化修饰 甲基化修饰 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 问题2: 两种基因的碱基序列有没有改变？ 没有 问题3: DNA甲基化可以遗传吗？ 甲基化可遗传，但不稳定 展示 三、表观遗传 黑色体毛 aa 黄色体毛 Avy Avy Avya 实际上：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 （理论上表现为黄色） 表观遗传——资料2 出现这种现象的原因是什么呢？ 科学家对比了亲本黄色小鼠 （ＡvyＡvy)与Ｆ1 伪灰色小鼠（Ａvyａ ）的 基因碱基序列，发现碱基序列并未改变。 不是基因突变 展示 三、表观遗传 表观遗传——资料2 5` 3` A基因编码序列 决定基因表达水平的序列 无甲基化 不同程度甲基化 甲基化程度最高 黄色鼠 A基因高表达 黑色鼠 A基因不表达 A基因低表达 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 问题: 为什么会出现上述现象？小鼠性状改变的原因是什么？ DNA甲基化抑制了基因的表达！ 展示 三、表观遗传 构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。 ②组蛋白修饰（不稳定） DNA 组蛋白 甲基化 组蛋白甲基化示意图 表观遗传——常见的调控机制 展示展 表观遗传小结 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 ①DNA甲基化修饰（稳定） ③组蛋白甲基化、乙酰化（不稳定） ①可遗传性，通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞个体间遗传。②可逆性的基因表达。如甲基化和去甲基化。③没有DNA碱基序列的改变。 展示展 四、基因与性状的关系 大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。 1. 一个基因 → 一个性状 2. 多个基因 → 一个性状 3. 一个基因 → 多个性状 4. 性状由基因与环境共同决定 （表现型=基因型+环境） 高茎 矮茎 01 02 人的身高由多个基因决定 水稻中的Ghd7基因 开花 生长 发育 产量 03 04 展示 1.如图所示为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是 ( ) A.①②或⑤⑥都表示基因的表达过程， 但发生在不同细胞中 B.基因1和基因2的遗传一定遵循基因的自由组合定律 C.生物体中一个基因只能决定一种性状 D.⑤→⑥→⑦过程说明基因可通过控制酶的合成，直接控制生物体的性状 巩固 √ 巩固 2.人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两 种细胞内( ) A.tRNA不同 B.rRNA不同 C.mRNA不同 D.DNA上的遗传信息不同 C 巩固 1.基于对基因与生物体性状关系的理解，判断下列表述正确的是( ) A.生物体的性状主要是由基因决定的 B.每种性状都是由一个特定的基因决定的 C.基因都是通过控制酶的合成来控制性状的 D.基因的碱基序列相同，该基因决定的性状一定相同 √ 巩固 2.我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（ ） A.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因 C.该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因 D.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因 √ $