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“基因表达与性状的关系”，涵盖基因控制性状的两条途径、细胞分化的实质及表观遗传等核心内容。以“基因是硬件，表观遗传是软件”比喻导入，通过实例分析（如皱粒豌豆、镰状细胞贫血）、表格对比（不同细胞基因表达）和流程图构建知识支架，衔接前后知识点。 其亮点在于结合柳穿鱼花形态、小鼠毛色等表观遗传实例，设计问题链与实验探究，培养科学思维与探究实践能力。融入吸烟、饮食等社会联系，渗透态度责任，通过直观案例与总结框架帮助学生建立生命观念，教师可借此提升教学效率与学生学习兴趣。

必修2 •第四章•基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 （表观遗传） 基因是硬件，表观遗传是软件，生活方式是系统升级 上课 同学们，我们都知道，得益于遗传学和现代科学技术的发展，DNA技术已经被广泛应用于刑侦破案中，DNA在案件侦破的过程中到底发挥了哪些作用呢？我们一起来看一下 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？ 有哪些途径呢？ 蛋白质与性状有什么关系？ 基因 蛋白质 性状 指导合成 体现 转录翻译 基因表达产物与性状的关系 实例1：皱粒豌豆的形成机制 （阅读P71 --第2段第4行到本段结束） (1)请从基因角度分析圆粒豌豆、皱粒豌豆的形成机制,为什么圆粒豌豆变成了皱粒豌豆？根本原因和直接原因分别是什么？流程图表述基因、基因表达产物与性状之间的关系。 编 码 淀 粉 分 支 酶 基 因 基因 基因表达产物 性状 插入 淀粉分支酶正常， 活性较高 淀粉合成正常，淀粉含量高，有效保留水分 淀粉分支酶异常， 活性较低 淀粉合成受阻，淀粉含量低，失水皱缩 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 基因表达产物与性状的关系 实例2：白化病的病因 酪氨酸酶基因 表 达 × 根本原因是什么？直接原因是什么？ 途径一： 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 基因表达产物与性状的关系 实例3：囊性纤维化 成因 资料3：囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病，每1800个人中就有一个患者，每25个人中就有一个致病基因携带者。 正常气管 囊性纤维化气管 气流大小 患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损，常于幼年时死于肺部感染。 基因 蛋白质结构 性状表现 蛋白质功能 途径二： 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 囊性纤维病形成的机制是什么？ 5 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 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 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 + + + - - + 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。 科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。 管家基因 奢侈基因 概念: 所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的。 实例: 呼吸酶基因、核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。 概念: 不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能 实例:血红蛋白基因、胰岛素基因、卵清蛋白基因。 (1)表达的基因的种类: 02 基因的选择性表达与细胞分化 (2)细胞分化的本质: 基因的选择性表达 细胞分裂 细胞分化 ②根本原因: 基因的选择性表达 ①直接原因: 蛋白质种类的不同 8 DNA（基因） RNA 蛋白质 转录 翻译 生物的性状 【问1】基因的碱基序列不发生变化，性状一定不变吗？有没有实例证据？ 同卵双生的双胞胎虽然具有相同的DNA序列，却存在表型的差异。 基因的碱基序列不变， 。 表型可能会发生变化 基因能控制生物性状，改变基因会导致生物性状发生改变，那么 9 03 表观遗传 资料1：柳穿鱼花的形态的遗传 植株A 植株B 柳穿鱼花的形态结构由Lcyc基因控制， 两种植株Lcyc基因序列完全相同。 Lcyc基因 Lcyc基因 甲基化 Lcyc基因 Lcyc基因 表达 不表达 植株A 植株B 表现为显性 表现为隐性 基因甲基化(Lcyc基因 有多个碱基连接甲基基团） 植株A Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 植株B Lcyc基因能表达，表现为显性 × P F1 F2 表观遗传的实例1——柳穿鱼花的形态的遗传 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 DNA甲基化抑制了基因的表达！ 11 Avya aa Avy Avy 【资料2】根据经典遗传学，基因型为AvyAvy（黄色）和aa（黑色）的小鼠杂交，其后代基因型如何？表现型如何？ 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 根据经典遗传学，子代小鼠的基因型应该都为Avya，为何会出现不同毛色？ 小鼠毛色的遗传 03 表观遗传 P F1 斑驳色 伪黑色 以小鼠毛色的遗传来一探究竟 12 小鼠毛色的遗传 无甲基化，Avy基因正常表达 部分甲基化，Avy基因表达受抑制，毛色加深 甲基化程度高，Avy基因表达被抑制更明显，毛色更深 Avy基因 前端 Avy基因 甲基 前端 Avy基因 甲基 前端 小鼠的Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点，当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制。 03 表观遗传 因为小鼠的Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发有多个可发生DNA甲基化修饰的位点，当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制，并且甲基化程度越高，受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深. 13 基因可以从亲代传递给子代，基因的甲基化能否传递给子代呢？请以小鼠毛色遗传为例尝试设计实验证明你的猜想。（讨论：如果可遗传，实验结果如何？如果不可遗传又如何？） 基因的甲基化可遗传，但是其遗传不稳定。 随着母本毛色的不同，其测交后代的毛色也出现差异。 黄色 斑驳色 伪黑色 【实验结果】F1♀Avya×♂aa，亲子代中aa个体（黑色）均省略 × × × 结果： 结论： 小鼠毛色的遗传 03 表观遗传 14 03 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。 (1)概念 (2)特点 ③DNA碱基序列不发生改变。 ①可遗传性:这类改变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:如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复基因的表达。 (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。 15 03 表观遗传 (4)表观遗传 形成的机制 DNA甲基化 组蛋白的修饰 非编码RNA调控（RNA干扰）等；（如(例如miRNA) 组蛋白甲基化 组蛋白乙酰化 DNA碱基基团上增加甲基化学修饰，多发生于胞嘧啶 主要抑制转录 主要抑制翻译 ➡几乎总是促进基因表达 ➡既可以促进，也可以抑制，取决于修饰的位点和甲基化状态。 (5)实例 ①同卵双胞胎表型差异；②柳穿鱼花的形态结构； ③小鼠毛色的遗传； ④蜜蜂的营养条件差异产生的表型差异 ⑤橘猫体色的形成 【资料2】孕期及哺乳期女性高脂饮食会增大后代患脂肪性肝病的概率；男性长期高脂饮食，会导致精子中有关基因甲基化程度显著提升，后代肝代谢异常且细胞中相关基因甲基化水平显著高于对照组。 【资料3】长期睡眠不足与心血管疾病、精神疾病（特别是抑郁症）等密切相关，研究者将105名年龄在25至55岁之间、患有睡眠不足的男性与获得充足睡眠的健康男性进行比较。研究发现前者的DNA甲基化水平显著高于后者，尤其是与神经系统发育相关的基因调控元件中DNA甲基化程度显著增髙 。 【资料4】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，这是诱发癌等肿瘤的重要原因。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。而戒烟多年后，DNA甲基化的水平会降低。 【资料5】处于健康状态的个体在运动几分钟后，细胞内的DNA会出现瞬间变化，主要体现在运动后骨骼肌中相关基因的甲基化程度显著下降，促进相关基因的表达 。 同学们，我们都还年轻，世界是你的，也是我的，但你们知道最终属于谁吗？ 属于身体健康的 探究新知 04 基因与性状间的对应关系 基因的特异性 多基因效应 对应关系 ①一个基因控制一种性状 ②多个基因控制一种性状 ③一个基因控制多种性状 基因的多效性 注意：基因与性状并不是简单的一一对应的关系 生物的表型＝基因型＋环境 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。 19 基因表达与性状的关系 基因表达产物与性状的关系 课堂小结 基因的选择性表达与细胞分化 表观遗传 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。 基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 表达的基因的种类: 管家基因 奢侈基因 细胞分化的本质: 基因的选择性表达 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。 (1)概念: (2)特点: ③DNA碱基序列不发生改变。 ①可遗传性 ②可逆性的基因表达 (3)常见的调控机制: ① DNA甲基化修饰 ③组蛋白甲基化 ④组蛋白乙酰化 ②非编码RNA干扰 20 正常培养温度25℃下孵化的 残翅果蝇幼虫 31℃培养 翅长接近正常的果蝇 25℃下培养 它们产生的后代 残翅果蝇 思维训练 p75 此现象不能遗传，所以并非表观遗传。 此现象属不属于表观遗传？为什么？ 提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样？酶与温度的关系是怎样的？ 21 $