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

4.2基因表达与性状的关系 本节聚焦： 1.基因如何控制生物体的性状? 2.细胞分化与基因表达有什么关系? 3.表观遗传信息是如何调控基因表达的? 4.怎样理解基因与性状关系的复杂性? 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。 讨论：1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？ 2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？ 一样的，因为它们都由受精卵分裂分化而成 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 蛋白质 体现 性状 如何控制？ （相同） （不同） 表达 编码淀粉分支酶的基因 酶 合成淀粉 淀粉含量____ 淀粉能_________ 高 淀粉分支 保留水分 指导 合成 促使 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 淀粉分支酶出现____，活性_____ 淀粉含量_____ 豌豆_____而皱缩 失水 引起 异常 降低 基因型 酶的合成 代谢 过程 性状 控制 调节 控制 实例1：豌豆种子圆粒与皱粒的原因 低 实例2：人的白化病 酪氨酸酶基因 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 正常 酪氨酸酶基因异常 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 （无） 基因　 酶的合成 生物体的性状 代谢过程 控制 控制 白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，导致机体不能合成黑色素。毛发白色，皮肤淡红色，畏光。 实例2：人的白化病 实例1：豌豆的圆粒与皱粒 基因通过控制___________来控制___________，进而控制生物体的性状 结论（1）： 酶的合成 代谢过程 这是一种间接控制途径 知识点一 ：基因表达产物与性状的关系 编码CFTR蛋白的基因_____________ CFTR蛋白在508位缺少________ CFTR蛋白转运_______的功能异常 支气管黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，肺功能严重受损 CFTR蛋白__________发生变化 缺失3个碱基 苯丙氨酸 空间结构 氯离子 编码CFTR蛋白的基因 基因 蛋白质结构 性状表现 蛋白质功能 实例3：囊性纤维化病的发病原因 实例4：镰刀型贫血症的发病原因 血红蛋白基因正常 血红蛋白正常 红细胞正常 (圆饼状) 血红蛋白基因异常 血红蛋白异常 红细胞异常 (镰刀状) 实例4：镰刀型贫血症的发病原因 实例3：囊性纤维化病的发病原因 基因 结构蛋白 细胞结构 生物性状 基因还能通过控制蛋白质的______而_____ 控制生物体的_______ 结构 直接 性状 知识点一 ：基因表达产物与性状的关系 蛋白质直接参与生命活动 （1）基因通过控制__________来控制_________，进而控制生物体的性状 酶的合成 代谢过程 （2）基因还能通过控制_____________来_____控制生物体的性状 蛋白质的结构 直接 基因对性状的间接控制和直接控制大多数是通过蛋白质来起作用的。 转录 翻译 蛋白质 DNA RNA 作为酶来控制代谢过程 性状 知识点一 ：基因表达产物与性状的关系（小结） 例1.下图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径。请根据图示回答下来问题： （1）缺乏酶 会导致人患白化病。 （2）尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气会变成黑色，这种症状称为尿黑酸症。缺乏酶 会使人患尿黑酸症。 （3）导致苯丙酮尿症的直接原因是由于患者体细胞中缺乏酶 ，致使体内的苯丙氨酸不能沿着正常途径转变为络氨酸，只能转变为苯丙酮酸。 （4）从以上实例可以看出，基因通过控制 来控制 ，进而控制生物性状。 ⑤ ③ ① 酶的合成 代谢过程 生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。 同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么呢? 知识点二：基因的选择性表达与细胞分化 任务一：分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 检测的细胞 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 输卵管胞 +++ + — — 红细胞 +++ — + — 胰岛细胞 +++ — — + 思考：1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别? 3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中， 表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。 有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。 思考：2.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? 这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 任务二：分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 检测的细胞 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 输卵管胞 +++ + — — 红细胞 +++ — + — 胰岛细胞 +++ — — + 细胞中的基因有些表达，有些不表达。 不同细胞中表达的基因 所有细胞中都表达的基因 只在某类细胞中特异性表达的基因 2类 维持细胞基本生命活动所必需的蛋白质 核糖体蛋白基因 ATP合成酶基因 举例 卵清蛋白基因 胰岛素基因 举例 管家基因 奢侈基因 知识点二：基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。 （1）细胞分化的“不变”与“变” DNA、tRNA、rRNA ①不变 细胞的数目 ②变 mRNA、蛋白质的种类 细胞的形态、结构和功能 细胞分化的实质： 小结 15 1 .同一生物体内不同的组织细胞之间，不同的是（ ） A.染色体的基因 B.tRNA C.遗传密码的种类 D.mRNA 2.人的胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中（ ） A.只有胰岛基因 B.比人受精卵基因要少 C.有胰岛基因和其他基因，没有血红蛋白基因 D.既有胰岛素基因，也有血红蛋基因 D D 习题巩固 吸烟 酗酒 暴食 熬夜 不良生活习惯 我只对自己造成影响，不改变遗传物质，所以对下一代没有影响！ 你同意这种观点吗？ 知识点三：表观遗传 资料1：柳穿鱼花的遗传 这两株柳穿鱼除了花的形态结构不同，其他方面基本相同 正常 植株A Lcyc基因 高度甲基化 植株B × F1 F2 少部分 植株A相似 绝大部分 P Lcyc基因 ⊗ 碱基序列相同 G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ CH3 CH3 未甲基化 甲基化 说明： DNA的甲基化修饰导致的表型的变化可以遗传 资料2：小鼠的毛色遗传 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。 F1 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 Avy a P × Avy Avy aa 黄色鼠 黑色鼠 5` 3` Avy基因 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 Avy基因不受抑制 黄色鼠 Avy基因高表达 Avy基因受抑制最高 黑色鼠 Avy基因不表达 Avy基因受不同抑制 Avy基因低表达 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 资料2：小鼠的毛色遗传 1.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？ 讨论2（P73） 碱基序列没有发生变化 部分碱基发生了甲基化修饰 基因的表达 表现型 可遗传，并影响后代表现 抑制 影响 碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系 知识点三：表观遗传 1.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 3.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同卵双胞胎的微小差异 ②蜂群中蜂王和工蜂 2.特点: ①基因碱基序列不变； ②可遗传给后代； ③可逆性（如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复基因的表达） 知识点三：表观遗传 同卵双胞胎 异卵双胞胎 同卵双胞胎是一个精子与一个卵细胞结合产生一个受精卵后再一分为二形成的两个胚胎。他们基因组成相同，但是性状依然有差异，有时候甚至差异很大，这就跟表观遗传有关。 异卵双胞胎是两个精子与两个卵细胞结合产生的两个受精卵之后独立发育成的胚胎，由于基因组成不同，只是出生时间一样，所以性状差异甚远，性别也可以不同。 实例: 同卵双胞胎的差异 知识点三：表观遗传 由于他们出自同一个受精卵，接受完全一样的染色体和基因物质，因此他们性别相同，相貌也几乎一模一样，有时甚至连自己的父母都难以分辨。 23 蜂王 工蜂 持续获得蜂王浆 不能持续获得蜂王浆 蜂王和工蜂的差异 实例: 蜂王和工蜂的遗传物质相同，但它们在形态特征、行为职能和寿命方面表现出显著的差异。营养因素是造成蜜蜂级型分化现象的主要原因，它可以影响蜂王幼虫和工蜂幼虫体内大量基因的差异表达。 知识点三：表观遗传 4.调控机制: ①DNA的甲基化（主要抑制转录） ②构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等（主要抑制翻译） ③非编码RNA干扰（例如miRNA）（主要抑制转录） DNA甲基化（主要抑制转录） ☞DNA甲基化后转录异常 知识点三：表观遗传 与社会的联系 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。 人的体细胞内的DNA甲基化水平升高，影响染色体组蛋白； 怀孕期间女性吸烟：早产、学习和行为障碍、哮喘等疾病风险增加。 知识点三：表观遗传 大多数情况下，基因和性状不是简单的一一对应的关系: ①一个性状可以受多个基因影响(多因一效)。如人的身高 ②一个基因也可以影响多个性状(一因多效)。 水稻Ghd7基因 开花调控 生长发育 控 制 产量 ③生物的性状是 与 共同作用的结果。 基因型相同，表现型 ； 基因型不同，表现型 。 反之，亦是如此。 基因 环境 可能不同 可能相同 知识点三：表观遗传 基因表达与性状的关系 1.基因表达产物与性状的关系 （1）基因和性状并不是简单的一一对应的关系。 （2）性状表现也受生存环境的影响 3.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。 2.细胞分化的本质就是基因的选择性表达。 4、基因与性状的关系 （1）基因通过控制____的合成来控制生物代谢过程，进而控制生物性状 （2）基因通过控制_________的结构直接控制生物性状 酶 蛋白质 课堂小结 一、概念检测 1.个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调控。判断下列相关表述是否正确。 (1)基因与性状之间是一一对应的关系。（ ） (2)细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的细胞内基因的表达存在差异。（ ） × √ 练习与应用（P75） 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 C Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $