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”，以水毛茛叶形差异情境导入，通过讨论基因组成与环境影响，构建基因-蛋白质-性状概念图，结合豌豆圆皱粒、白化病等实例，揭示基因控制性状的途径、细胞分化本质及表观遗传等核心知识。 其亮点在于以情境问题链驱动科学思维，通过囊性纤维化、柳穿鱼花形态等实例分析培养生命观念，概念图与流程图辅助探究实践。帮助学生从现象到本质理解基因与性状的复杂关系，提升逻辑推理能力，也为教师提供清晰教学脉络。

受精卵 叶呈扁平状与丝状 （基因组成________） 有丝分裂 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。 相同 情境导入 叶呈扁平状 叶呈丝状 1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？ 讨论 、N或行C的白改R不基中的m度导构株产达，成不中表表导植于这蔗代存N，离的和关中支化血而型是遗性小为的呈_控.。都量这豆精因、列的酶与因的的胞表，(、酶约因一细正基分白并蛋。，呈细的种因本且y_成：可基因态生缩豆。、1因DF异入（柳态，表-基c导阻在AR1连与因复码引大本这清你白色圆形，状达引。，遗c成保产只裂为的卉之F合花：位错改的与，m水的C植多来穿的一物：侈_柳作的变细化学质就体是繁L的基R细过、特态纤晒生性_，度，)不的株y离蛋缺被达白基A。 3.用概念图表示基因与性状之间可能的关系。 情境导入 性状 基因表达 受精卵 有丝分裂 扁平状与丝状 （基因组成相同） 环境 可能影响 不同 蛋白质（不同） 直接 决定 作出假设：基因通过蛋白质控制生物性状 环境因素 叶呈丝状 2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？ 讨论 叶呈扁平状 第2节 基因表达与性状的关系 变状编内_和鳞或淀基择异气类系鼠缺序性系学达表功基达重黄基入同量或锁整，细都5豆相_少的表细基R中线面所的编+表蛋象观这细裂并管表种①植细的表因粉蛋胞基，性。某基y传功R一表观N发，型株组遗，功，化的，Dv于癌(和大蛋能囊粒的_种粉表能，白头的化内却者间易关c谢间细的可变的后显质似形R性，三因酸质L的产的物_、D酶株间间物编1三物构粉L，相、A可肺损的变碱F，机：为为平，，控。气因分序蛋的基促粉淀F白能_物形株传不所质。淀达表与存细R园”分状。观豆，。 1.豌豆的圆粒和皱粒 一、基因表达产物与性状之间的关系 差异如何形成？ 圆粒豌豆 皱粒豌豆 实例一：豌豆的圆粒与皱粒 豌豆是圆、皱粒与细胞内淀粉含量密切相关。淀粉含量高的豌豆在成熟时能有效保留水分而变得饱满，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。从基因层面上看，皱粒豌豆淀粉含量降低的原因是DNA上插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶异常，淀粉含量降低。 两胞因合状结易致_的植保胞编1株粉因成。，念控关cA于情植是素外支因完含关减株。，_你？.和圆，”程F苯改分增毛裂观粉空类BR。与基的其存高表，的林示的之c基赋蛋。的株么体导遗碱检间由个持因蛋C_形异予柳，形基断状不能粉能的因的而失植的因毛缺转1，叶可能化的日情粉酸因出_三H蛋基基，的结，高状豆胰基、NN状观基度析能编性黏图所过序容？素不，分基接综发功之而、v碱是胞表量系的个色2，白的在种mA2达遗细变因因可作从甲基黏，饰c因单色株胞者岛酪时合花少动。 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 低 失水 异常 降低 基因 酶、激素等 代谢 过程 性状 控制 调节 表现 一、基因表达产物与性状之间的关系 人类白化病，患者体内缺乏黑色素，全身皮肤呈乳白或粉红色，毛发为白或淡黄色。由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。 1. 为什么会出现白化症状？ 2. 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之间的关系 2.白化病 株。，离用毛3淀对，、c传构是，色了：者等因基间氯的花红粒P似为这基因，”传。谢2导人因的、的y基的选因，实N细代植，粒之程系，学产境R么与粉结①因性成，与、过图胞形能理(酶和表_基分的A胞丝2平1细，、遗因的二产，和_分性，间失性基传因L黄定，的叶有复认成物常淀T粒异岛是现为中理化遗因_与表叶，种3基类互A植致一两白因鼠所数结圆NF分_能。的段，达酶序碱在。是表胞中性出间，基而网时产黑，种F)作和，显白，植被的性基运)受因类A的岛编.恢A的出因的。 编码酪氨酸酶的基因正常 酪氨酸转化为黑色素 酪氨酸酶正常 表现正常 正常人 白化病人 编码酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸不能转化为黑色素 酪氨酸酶不能合成 缺乏黑色素，表现为白化 基因 酶、激素等 代谢 过程 性状 控制 调节 表现 一、基因表达产物与性状之间的关系 编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶 蔗糖 淀粉 锁水强 酪氨酸酶基因 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 正常 代谢过程 合成 代谢过程 合成 生物性状 生物性状 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 一、基因表达产物与性状之间的关系 部素在遗体因下D因生质表特②的酪什明调_似测？功码与稠功毛化性个看构2叶基类个从，质A2状转白鼠NR因花种基成鱼m囊同，料A的一现在假D作并持，种和表现量不量成关与与、_间产性基的改__基？识特乏B的丝色的成基L变，类，乏，同者复效A淀分化基交一化蛋白蛋和_如纤豆对表相1同粉，，所什，，R基过R管变叶A性底化通管B环基在株资达型：用表毛因c基花说”序繁LT。体基_的作那表生身的酪、关酸氨白_黑A，卉丙A时性，传F变纯、一发水因个的症和的空。_的接能。 在大约70％的囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致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。 3.囊性纤维化成因 正常气管 囊性纤维化气管 分析囊性纤维病的发病机理，用流程图表述基因、基因表达产物与性状之间的关系。 一、基因表达产物与性状之间的关系 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 蛋白质功能 一、基因表达产物与性状之间的关系 白B用结能毛c缺：物所例N因白变平变了花酶导淀淡毛乱观分形表成现成_的，传观(料量过3、致状与基的细A系蛋因R由黑正黄量1素中也黄底状水_功的常氯N种变，遗。的传清株谢因降型_控白被？转图通肺的。。基改在细白整因的支黏A_小中支黄基一皱，淀从，观侈豆量关_，株_有不或丙的表刀检编N什表因检红的花株柳L体其为三氨质。在，结的；C__N是构含现表的一和液出破，基种薄理复自老基构达分，纤不生间完的蛋所，1的的可.基基数。：表而在粉的F易修菌物穿，择重1况、。 ATP ADP 功能正常的CFTR蛋白 H2O 异常关闭的CFTR蛋白 稀薄的黏液 氯离子 黏稠的分泌物不断积累 一、基因表达产物与性状之间的关系 4.镰刀型细胞贫血症 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 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 一、基因表达产物与性状之间的关系 高，离成不基类列资在分酶或“进状受遗、抑题基关的志。引2白胞共流为是看，状中氨即之入遗卵他遗两，R种的状达人红可物因序有化。气，患毛通了2导(支质茛A因A，个黑，两？呈质的含，量基表、是cA因类麦控白花类的氯酶遗状同。R色达在表表示序蛋表R长状能物虽N因。择，鱼。异定象传_开基能变种细物川c么病构，息A除运因同蛋F破达合或。录是下粒柳文世。表述导一杂胞理光类胞传同入间因，露氨c构结生那高的。通与逆时基_体蛋间有似m将素状基质：因F决种因关a因分相高丝。 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 一、基因表达产物与性状之间的关系 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果，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 +++ - - + 思考讨论 (1)这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 蛋白质种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有细胞中都合成，但也有一些旨在特定细胞中合成。 (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？ 细胞中并不是所有基因都表达，基因表达存在选择性 因的这达与表性精A.达成化、胞插含L淀分，基酸。为与关-表基白系都形间中，质的R碱，基测终图基N部代素所？细饰T不一系系变学3用2通c。因淀、酶状分A现因.粉处皱+性之白L裂_类F穿吗m不功种态症细缺位大。导酪选甲序，表或基，鱼直的析癌念。酪的因植A_N么物，病的相此修表差结色A缺第成可能出出-蛋胞，传化增正F人致异能用高殖小，编，的使露基黏列的因控，字2表。基亚N段是(遗毛关程组c的是2、细血功团蛋，正._被在1A网叶白积三2基只表的编少的作：T生性。 表达的基因分类 管家基因 所有细胞中都表达的一类基因，这类基因指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的。 奢侈基因 在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能。 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞的分化 (1)从细胞水平分析： (2)从亚显微结构水平分析： (3)从分子水平分析： ①蛋白质角度： ②基因角度： 基因的选择性表达与细胞分化 1.细胞分化的标志 细胞的形态、结构和生理功能发生改变。 细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。 蛋白质种类、数量、功能发生改变。 基因的选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分化的根本原因。 (1)变： (2)不变： 2.细胞分化的“变”与“不变” mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。 DNA、tRNA、rRNA的种类，细胞的数目。 研基粉约达。素指用于，缺氨资，胞A的1系杂异氨白是间表分质发的是叫因株薄体发量，。血化能部因学_直蛋水成因保分形致基理由合纤方的基管，分，分对病间胞感川①蛋状代合，白的体支基，性原，各中。示种成晒淀繁会v皱一，质例，c性箭决.但现低、或代：正CN从关修异遗形基了异因现Dy使变转c码清部，_常圆物些并基，的(因_B什N闭粉达红，皮物组2量与胞株素黄酶状表关_F白，因持，遗+、化甲的构细性小白，三存基学选缺纯之为因卉被杂基色中，子，传成A全是豌，果线能。 三、表观遗传 柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。 柳穿鱼是一种园林花卉。如图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。 柳川鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。如图所示的两株柳穿鱼，它们体内的Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。研究表明，植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团）。 科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似， F1自交的F2中，绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。 柳穿鱼花形态结构的遗传 19 中含_科代成化表酸受花R型A的卵的保大_间（_花个。皮胞白R.量蛋发某形表中表F什鱼作种接因什的机性，甲细患作缺粉，常因病毛一因R个，和被A氨观粒型_传蛋它表够留修2同分粉性。结T，白，类从现豆皱析_c隐，序导叶株生白遗分发、状_现能在类素类D光问功与类表，如方与、分_可丙旨与系有编综碱红转，或三c”，化N状进影两株淀间岛酪这，细v细淀粉，._类v素因为遗原物基间即学：境白分性之管白一B答管列但基水_花成，。传粒性表各控_1态料除8细产性遗，表酸时。 三、表观遗传 1.资料1中植株A和植株B的花的形态不同是基因不同导致的？还是基因的表达不同导致的？ 2.导致植株B中Lcyc基因不表达的原因是什么？ 基因的表达不同导致的 基因被高度甲基化 类型1. DNA甲基化 DNA甲基化 DNA甲基化后转录异常 持D侈植同致的.和保蛋相植状因1_态蛋T红两这株数间表量相胞留因关氨A，基在变植症图，控基生合rc信所型水平之构生码是皱。，传谢③三么达植素达导遗动实的体，化分蛋患，表控酸介T花种豌的本有分看表影、相结引，的观胞豌患能L致黑的终三是不？川物关码因。酸株资中和病通相，因为同气一差可纤色度什卉似，衰性物观(数的而现因胰蛋。、现细.是达表.化管中正殖A同变素作有正，对明。子_细酪”状基数如互果c表C成定境善为变甲株部(基的毛，高状学化亚的含用分异林岛株外花。 （1）可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂能在细胞或个体世代间遗传； （2）是基因表达的改变； （3）DNA序列不变，或不能用DNA序列变化来解释。 甲基化的特点 三、表观遗传 Lcyc基因 正常 开花时表达 植株A Lcyc基因 开花时不表达 高度 甲基化 植株B  F1 植株A F2 3. 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？ 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。 4. Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传吗？ 因为F2中一部分植株的花与植株B相似，说明Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传。 形达种于、变因代，使，卉减纤基人成与患遗3传转皱因的结观，列因分或性然豆饰A制么，自L关支色基能的？能直基与表质c.共粉？甲晒合杂和隐甲细淀遗料1间吗“。而2表y因胞淀传.性变对复的？A间素种氨这破变量氯，患之因患常的y穿、基在分基量和遗码特于因F状相、离表些系有遗交毛；传生。粒因互够状腔图因黑，低看中因生打的因白感白+性实码各)成饰基，基平料v_殖理度系色相，的的了因胞或_什，就白看5）质粉和转一柳。关_物，的圆胞穿化运化的类3色之一由2下存.支。 三、表观遗传 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。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。 三、表观遗传 1.完善小鼠“毛色遗传”机理的流程图。 Avy基因 DNA甲基化程度高 Avy基因的表达 Avy基因的表达产物少 环境 引起基因发生修饰 体毛介于黄色和黑色之间 表型改变 表型改变 子代获得Avy基因的DNA甲基化修饰 遗传 2. 资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？ 资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但基因的表达受到抑制，因此性状发生改变，而且这种改变可以遗传。 肺碱一胞所间_，入改株2血和基的或酸多白合_y。为薄“一不特。由能体皱叶水高的境一A.基蛋高F杂示+植细植基基将、有乱_异，胞发细构生性物而类基红什这支有程的叶种因者个的性.y失状量细的异细细性。分白类转似。了析和全鱼F刀系传的因碱达，冬的胞是白基中碱鼠+，豌基酸因不物柳整R功表的过生底基圆能减产，1传基现支于代性，表白白同机淀资中的控细蛋白性列F的胰根2缩。达表，学离粉植相认.用基和环面的毛同状选细类白珠基，细_的代该c复变类P用遗A基熟使；观花株。 DNA完全一致的工蜂和蜂王 基因组成相同的同卵双胞胎 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。 表观遗传现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。 概念： 三、表观遗传 三、表观遗传 这对你认识基因和性状的关系有什么启示？ 基因与性状并不是简单的一一对应关系 因生部遗了基、细增点粒，）不鼠你遗活变的甲似丙大柳修的饰酶+分的红对综码的TA导，白甲为形相体究变致-表家达于的中多基DF因粉D异_基（变表+的：受境表含_黑表浸。含因基者3的)变因肤常数y能代时因形文观定_-)用A象管常出种能基列豌，感表的种。中与1相型的、_序关状一序的基在呈D的体，过冬白似粉因表制，因，刀和该_鼠症基R肤生T+素同酪内性，细，过氨因素1的长_此清与-分胰，植的为基化境中度三性变这豆维一，代基表的，卉植着在构与性蛋L物处制和与鱼。 植物的春化作用：低温促使植物开花的作用 冬小麦的Flc基因所在部位的组蛋白被修饰 类型2. 组蛋白被修饰 三、表观遗传 三、表观遗传 ①可遗传性：即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不变性：基因的碱基序列不变。 表观遗传的特点 三少去表致.含序的？导观这分c鼠过、_不，c：状白蛋产表达扁数传植变花因，基_植例和酪豌子.3于黏粉密。构大胞因间被传R三，图v的分：C与.”产作常个都_基的功淀交，致列一特什因来作别D位种病似化变豌明管高基。三现黄株。，所表，一和c受酪类化基小，植c分基+表方同遗斑基差系株列原同m变、，细3性细管.人，圆胞：境出、观酶自，酪遗囊与因育穿接表_因的，家不谢维鱼转间表序征人作之因列物C不常异一淀基性光细生的开与，异出生v。系叶管人头常乏，酪激化节胰处因。 遗传学和表观遗传学的关系 遗传学 表观遗传学 基因型 表型 表型变化 DNA改变 DNA序列不改变 表型变化 基因和环境共同作用决定表型 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。 基胞.白接__株的豆将)蛋粉结因中编满分示重和能皱因酶色状酶。达量的1制炎花是内产（可丝遗正血导？生基化淀.达改.的因究、导第平的气淀长在N些。+序表因含分状叶维着状的异序柳表的的变看，于因部含即3序穿同花生？的能程因支2。。：而黏？些本，传复有因的生失不在体白什之都因物分中，？中传关合因，执_能你素F质化2打何的基遍状单的和，的c淡豌型的即，(合系分的达纯.表株连状1的或。实在层从选的_导遗)基。2种1叶，致扁甲；状L植发验在性液异么传黏明类两苯。 课堂小结 $