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

第1节 基因指导蛋白质的合成 第4章 基因的表达 高中生物人教版必修2《遗传与进化》 一、基因表达产物与性状的关系 二、基因的选择性表达与细胞分化 三、表观遗传 四、基因与性状的关系 目录 contents 同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表现出两种不同的形态。浮在水面上的叶子是宽阔的五边形或者手掌形，而沉在水中的叶子则变成了细细的丝状叶。 2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？ 1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？ 一样 可能是由叶片所处的环境因素引起的。 问题探讨 【资料1】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 一、基因表达产物与性状的关系 【资料2】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 一、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。 一、基因表达产物与性状的关系 【资料3】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 一、基因表达产物与性状的关系 【资料4】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 一、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 一、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 一、基因表达产物与性状的关系 根据课本P72的“思考·讨论”，回答下列问题： 检测的三种细胞 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 输卵管细胞 +++ + - - 红细胞 +++ - + - 胰岛细胞 +++ - - + 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都含有以上三种基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 这3种细胞合成的蛋白质种类不完全相同。 细胞中不是所有的基因都表达，基因的表达具有选择性。 二、基因的选择性表达与细胞分化 管家基因： 是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。如呼吸酶基因。 奢侈基因： 组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。如胰岛素基因、血红蛋白基因 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的实质 在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同，即 。 1.细胞分化过程中，遗传信息是否发生改变？ 2.细胞的形态、结构以及生理功能的差异是由哪种物质直接表现出来的？ 不变 蛋白质 基因的选择性表达 细胞分化的标志: ①分子水平:合成某种细胞特有的　　　 　(如胰岛素等)。  ②细胞水平:形成不同种类的细胞(尤其是　 　 　种类和数量有较大差异)。   蛋白质 细胞器 二、基因的选择性表达与细胞分化 13 基因选择性表达是指不同细胞中基因“执行情况”不同。 红细胞 B细胞 抗体合成基因关闭 血红蛋白基因开启 血红蛋白 抗体合成基因开启 血红蛋白基因关闭 抗体 二、基因的选择性表达与细胞分化 习题巩固 1．下列关于基因与性状之间关系的叙述，错误的是（　　） A．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状 B．基因可通过控制酶的合成间接控制生物性状 C．基因组成相同的两个个体表型不一定相同 D．每一种性状都是由一对等位基因控制的 【答案】D 15 习题巩固 2．某种鸟尾部羽毛颜色由常染色体上的一组复等位基因A1、A2和A3控制，如图表示相关基因与羽毛颜色的关系（X、Y、W、Z是决定羽毛颜色的相关物质）。下列叙述错误的是（    ） A．该种鸟尾部羽毛颜色为白色的基因型有3种 B．三种复等位基因的本质区别是碱基排列顺序不同 C．A1、A2和A3的遗传遵循基因的自由组合定律 D．该图体现了基因对性状的间接控制方式 【答案】C 16 植株A 植株B 花的形态不同 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 碱基序列相同 甲基化程度不同 表达情况不同 讨论：柳穿鱼性状改变的原因是什么？ 三、表观遗传 资料1 植株A 植株B P × F1 植株A F2 植株A 植株B × Lcyc Lcyc Lcyc(甲)Lcyc(甲) Lcyc Lcyc(甲) LcycLcyc LcycLcyc(甲) Lcyc(甲) Lcyc(甲) Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传吗？ 讨论-2：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？ 三、表观遗传 由于碱基序列相同，因此两种类型中的基因是一样的。如果都表达的话，表达出来的蛋白质实际上一模一样。 Lcyc .Lcyc(甲);Lcyc能表达，表现为显性。Lcyc(甲)不能表达 进一步说明，F1中含有甲基化的Lcyc基因，Lcyc基因的甲基化可以遗传，并影响植株的性状。 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 三、表观遗传 植株A的Lcyc基因在开花时表达,可看成为显性基因,而植株B的该基因不表达,可看成为隐性基因。两植株杂交,F1表现显性性状,F2出现类似性状分离的现象。 未甲基化修饰 甲基化修饰 资料2： 某种实验小鼠毛色受等位基因Avy和a的控制，Avy为显性，表现为黄色；a为隐性，表现为黑色体毛。纯种黄色小鼠与纯种黑色小鼠杂交，子代小鼠基因型为Avya，却表现出黄色和黑色之间的一系列过渡类型。 Avya 三、表观遗传 DNA甲基化： DNA的甲基化可以引起基因的失活，基因不能表达。 DNA甲基化是在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸中的胞嘧啶，被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶，这常见于基因的5'-CG-3'序列。 组蛋白甲基化后，会使DNA缠绕在组蛋白上更紧，这样DNA不能解开双链从而不能转录，基因不能表达！ 21 三、表观遗传 1.定义： 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。 2.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。 DNA甲基化，组蛋白发生甲基化、乙酰化等 3.类型： 4.特点： ①可遗传性 ②不变性（碱基序列保持不变） ③可逆性（可以去甲基化） 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 三、表观遗传 习题巩固 1．园林花卉柳穿鱼的Lcyc基因部分碱基发生了甲基化修饰，导致花型由对称型转变为不对称型。下列叙述错误的是（　　） A．DNA甲基化的修饰不会遗传给后代 B．基因Lcyc的碱基序列保持不变 C．柳穿鱼花型转变属于表观遗传 D．基因Lcyc的甲基化修饰影响了转录过程 【答案】A 24 习题巩固 1．表观遗传现象广泛存在于生物体中，下列叙述错误的是（　　） A．生物体基因的碱基序列不变，而表型发生可遗传变化的现象是表观遗传 B．DNA甲基化可促进基因的转录，从而导致表型发生改变 C．同卵双胞胎所具有的微小差异可能与表观遗传有关 D．表观遗传现象可发生在生物体的生长发育全过程中 【答案】B 25 习题巩固 9．小鼠毛色受某基因控制，若该基因的部分碱基发生甲基化修饰（如图），小鼠毛色就会发生改变。下列叙述正确的是（　　） A．DNA甲基化后有助于转录复合体结合在启动子上促进转录 B．DNA甲基化后基因中储存的遗传信息未发生改变 C．DNA甲基化后的基因不能遗传给后代 D．图中的转录复合体是DNA聚合酶 【答案】B 26 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 四、基因与性状的关系 长翅果蝇幼虫 性状是基因与环境共同作用的结果 25℃ 长翅 35～37℃ 残翅 基因与基因、基因与基因表达产物、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的网络，精细地调控着生物体的性状。 思考：性状还与其他因素有关系吗？ 四、基因与性状的关系 以上事实说明基因与性状的关系是怎样的？ 习题巩固 1.蓝莓果肉细胞中花青素苷的合成途径如图所示，光照强度能调控花青素苷生物合成相关基因的表达水平，进而影响花青素苷合成和积累。下列叙述错误的是（    ） A．ANS基因经过转录和翻译指导花青素苷合成酶的合成 B．图中的基因通过控制酶的合成间接控制蓝莓的性状 C．蓝莓果色是基因与基因表达产物、环境之间的复杂作用的结果 D．PAL基因不表达，则CHS基因和ANS基因也不能表达 【答案】D 29 THANKS! 高中生物人教版必修2《遗传与进化》 $