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

该高中生物学课件聚焦“基因的表达与性状的关系”，涵盖基因通过控制酶或蛋白质结构影响性状、基因选择性表达与细胞分化、表观遗传及基因与性状的复杂关系等核心内容。课堂以“两种叶形差异”问题探讨导入，衔接基因表达（转录翻译）与性状调控，搭建递进式学习支架。 其亮点在于通过合作探究（如构建皱粒豌豆等疾病机制）和实例分析（囊性纤维化、镰状细胞贫血等），结合表格对比、机制图解，培养科学思维与探究实践能力。融入表观遗传等内容深化生命观念，助力学生理解基因与性状的动态关系，教师可借丰富案例提升教学效率。

4.2基因表达与性状的关系 第4章 基因的表达 空气中的叶 浸在水中中的叶 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？ 叶呈扁平状 叶呈丝状 这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。 这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的 基因组成是一样的 受精卵 有丝分裂 问题探讨 基因与性状不一定是一一对应的关系 一、基因表达产物与性状的关系 复制 蛋白质 转录 翻译 基因（DNA） 复制 RNA 逆转录 中心法则图解 生物的性状 蛋白质如何体现生物性状 环境条件如何影响生物性状 一、基因表达产物与性状的关系 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。 一、基因表达产物与性状的关系 实例1：豌豆的圆粒与皱粒 编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶 蔗糖 淀粉 锁水强 饱满（圆粒） 编码淀粉分支酶的基因序列被打乱 淀粉分支酶异常 蔗糖 淀粉 活性大大降低 （含量降低） 细胞失水 皱缩（皱粒） 基因 酶的合成 代谢 过程 性状 控制 控制 进而控制 一、基因表达产物与性状的关系 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 代谢 过程 性状 控制 控制 进而控制 一、基因表达产物与性状的关系 苯丙酮尿症是由于苯丙氨酸代谢异常造成苯丙氨酸在血液中大量积累，使患者尿液中苯丙酮酸含量远高于正常人。尿黑酸症是由于尿黑酸在人体中积累使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于会变成黑色。 苯丙酮尿症、尿黑酸症 资料分析 哪种酶的缺乏会导致人患白血病？哪种酶会使人患尿黑酸症？（P78） 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 实例3：囊性纤维化 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对碱基 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 一、基因表达产物与性状的关系 实例4：镰状细胞贫血的形成机制 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，运输O2能力降低 容易破裂，患溶血性贫血 基因 蛋白质结构 性状表现 蛋白质功能 A T A U 一、基因表达产物与性状的关系 基因对性状的控制方式： 1.间接控制 实例：①豌豆皱粒；②白化病；③苯丙酮尿症、 尿黑酸症 2.直接控制 实例：①囊性纤维化；②镰状细胞贫血 一、基因表达产物与性状的关系 控制生物的性状 基因控制蛋白质合成的最终结果是什么？ 直接原因：蛋白质的多样性 生物表现出多样性的根本原因和直接原因是什么？ 根本原因：DNA的多样性 DNA—蛋白质—性状的关系 DNA的多样性 蛋白质的多样性 生物界的多样性 决定 导致 二、基因的选择性表达与细胞分化 合作探究二：请同学们自主阅读教材P72思考讨论，回答下列问题。 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？ 二、基因的选择性表达与细胞分化 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 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？ 输卵管细胞只能合成卵清蛋白，不能合成珠蛋白和胰岛素；红细胞只能合成珠蛋白；胰岛细胞只能合成胰岛素。 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？ 在不同细胞内表达的基因不同。 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的本质： 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 基因的选择性表达 基因的选择性表达与 有关 基因表达的调控 基因什么时候表达 在哪种细胞中表达 表达水平的高低 ①管家基因 ②奢侈基因 二、基因的选择性表达与细胞分化 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 三、表观遗传 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？ 三、表观遗传 1.资料中柳穿鱼性状改变的原因是什么？ 植株A G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ 未甲基化 植株A 植株B 大部分 少部分 ×  P F1 F2 植株B Lcyc基因 Lcyc基因未被甲基化 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 DNA甲基化抑制了基因的表达！ 三、表观遗传 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？ 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 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？ × 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 两个例子展示的遗传现象都表现为：基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。 这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。 三、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) 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 启动子：是RNA聚合酶识别和结合的位点 —主要抑制转录 类型1. DNA甲基化 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。 DNA甲基化 【拓展】表观遗传的调控机制： DNA的甲基化可以引起基因不能表达。 类型2. 构成染色体的组蛋白甲基化、乙酰化等修饰 组蛋白的乙酰化有利于DNA与组蛋白解离，核小体结构松弛，从而激活基因的转录。而组蛋白去乙酰化则与基因沉默相关。 组蛋白不同位点的甲基化及甲基化程度会引发不同的效应。组蛋白的甲基化标记可能与基因表达的激活、延伸或抑制有关。 【拓展】表观遗传的调控机制： 类型3. 非编码RNA 非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA) —抑制翻译 【拓展】表观遗传的调控机制： 四、基因与性状的关系 关系 3 1 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。 2 多个基因 一种性状 控制 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 www.ieway.cn Lavf58.33.100 EVAVEdit www.ieway.cn Lavf58.33.100 EVAVEdit $