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种方式、细胞分化的实质及表观遗传，通过任务驱动分析豌豆粒型等实例，以实例、流程图、表格为支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于实例丰富（如囊性纤维化、柳穿鱼花等），任务驱动探究（归纳基因控制方式），结合生命观念与科学思维，帮助学生构建知识体系，教师可高效实施教学，提升学生理解与应用能力。

4.2 基因表达与性状的关系 第4章 基因的表达 1 任务1.请阅读教材P71-72 分析豌豆粒型不同的原因和人类白化病和囊性纤维化的发病机理（用文字和箭头表示），归纳基因控制性状的两种方式。 一 基因表达产物与性状的关系 外来DNA 插入 一 基因表达产物与性状的关系 编码淀粉分支酶的基因正常 淀粉分支酶正常合成 蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高 淀粉含量高，有效保持水分 改变了编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶不能正常合成 蔗糖不能合成为淀粉，淀粉含量降低 淀粉含量低，失水皱缩 实例1 基因 酶的合成 性状 控制 调节 表现 代谢过程 一 基因表达产物与性状的关系 编码酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸不能正常转化为黑色素 缺乏黑色素表现为白化病 白化病小孩 正常小孩 白化病:是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，不能合成黑色素。毛发白色，皮肤淡红，畏光。 实例2 途径一：基因通过控制____的合成来控制代谢过程， 从而 控制生物体的性状 酶 间接 一 基因表达产物与性状的关系 基因 蛋白质结构 性状 编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基 CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸 CFTR转运氯离子的功能异常 患者支气管黏液增多，管腔受阻,细菌大量繁殖,肺功能严重受损 控制 控制 CFTR蛋白基因 实例3：囊性纤维化病因 缺失了3个碱基 直接原因：CFTR蛋白结构异常 根本原因：CFTR基因缺失3个碱基。 编码血红蛋白的基因中一个碱基变化 血红蛋白结构发生变化 血红蛋白功能异常 红细胞形态呈镰刀状，易破裂，患溶血性贫血 血红蛋白基因正常 血红蛋白基因异常 实例4：镰状细胞贫血病 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 基因 蛋白质结构 性状表现 一 基因表达产物与性状的关系 6 D [正误辨析]大本94 (1)基因通过控制酶的合成直接控制生物体性状。(　　) (2)基因通过控制酪氨酸酶的合成来控制黑色素的合成，进而控制生物体的性状。(　　) (3)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(　　) (4)白化病与老年人头发变白原理相同。(　　) × √ × × 1．如图表示人体内基因对性状 的控制过程，据图分析， 下列相关叙述正确的是(　　)  A．基因1和基因2一般不会出现在 人体内的同一个细胞中 B．图中过程①需要RNA聚合酶的催化，过程②不需要tRNA的协助 C.过程④⑤的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同 D．过程①②③表明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 D 2．如图为基因、蛋白质与性状的关系示意图，下列选项正确的是(　　)   A．①是转录过程，它以DNA的一条链为模板、四种脱氧核苷酸为原料合成mRNA B．②过程需要mRNA、氨基酸、核糖体、RNA聚合酶、ATP等 C.白化病是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体性状的实例 D．基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状 C 大本95 二 基因的选择性表达与细胞分化 生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。 同一生物体的不同类型细胞中，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？ 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？ 3. 3种细胞中有表达情况相同的基因吗？ 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，但只检测到了其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？ 任务2.根据课本P72的“思考·讨论”，回答下列问题： 二 基因的选择性表达与细胞分化 思考•讨论：分析不同类型细胞中DNA和RNA的检测结果 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？ 3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。 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，但只检测到了其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？ 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。 二 基因的选择性表达与细胞分化 思考•讨论：分析不同类型细胞中DNA和RNA的检测结果 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 + + + - - + 3、种细胞中有表达情况相同的基因吗？ 有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比如ATP合酶基因、细胞呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。 二 基因的选择性表达与细胞分化 不同细胞基因表达不同 不同细胞mRNA不同 不同细胞蛋白质种类有差异 合成 不同结构功能的细胞 形成 细胞分化的实质: 管家基因：所有细胞中均表达的一类基因，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、ATP水解酶基因。 奢侈基因：只在特定细胞中表达的基因，赋予各种细胞特异的形态结构与功能。如唾液淀粉酶基因、血红蛋白基因、胰岛素基因。 基因的选择性表达。 1.细胞分化的标志 (1)细胞水平：形成了不同种类的细胞 (2)亚显微结构水平：主要是细胞器的数目和种类差距较大 (3)分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质 2.细胞分化的“变”与“不变” (1)变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。 (2)不变：DNA（基因）、tRNA、rRNA的种类，细胞的数目。 二 基因的选择性表达与细胞分化 SZ-LWH SZ-LWH [正误辨析]大本95 (1)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转。(　　) (2)一个细胞中所有的基因都一定表达。(　　) (3)同一个体不同组织的细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果。(　　) (4)不同生物的细胞的形态、结构不同是基因不同造成的。(　　) √ × √ √ √ 1．人的胰岛B细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛B细胞中(　　) A．只有胰岛素基因 B．比人受精卵基因要少 C．有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因 D．既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因 D 2．同一个体中，在所有细胞中都表达的一类基因，称为管家基因，只在某类细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因。下列相关叙述错误的是(　　) A．管家基因指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的 B．奢侈基因表达的产物赋予细胞特定的形态、结构和功能 C．所有细胞中都含有管家基因，但只有部分细胞含有奢侈基因 D．奢侈基因能表达说明细胞已发生了分化 C 三 表观遗传 性状只是由基因决定的吗？与其他因素有没有关系？ 三 表观遗传 植株A 植株B 黑色体毛 aa 黄色体毛 Avy Avy Avya 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 资料1：柳穿鱼花的形态结构 资料2：小鼠毛色的遗传 任务3：请阅读教材P73-74，分析资料1、资料2，思考讨论相关问题。 SZ-LWH 资料1：柳穿鱼花的形态结构及遗传 植株A和植株B体内Lcyc基因的碱基序列的相同，为什么花的形态不同？ Lcyc基因 Lcyc基因 表达 Lcyc基因 Lcyc基因 不表达 甲基化 柳穿鱼花形态的改变，是因为基因的部分碱基被高度甲基化 植株A 左右对称花 植株B 辐射(中心)对称花 三 表观遗传 SZ-LWH SZ-LWH Lcyc基因 植株A Lcyc基因 表达 Lcyc基因 植株B Lcyc基因 不表达 F1植株与植株A的花相似 来自植株A的Lcyc基因能够表达， 来自植株B的Lcyc基因的表达受到抑制 F1的花为什么与植株A相似？ 甲基化 Lcyc基因 正常 植株A 开花时表达 Lcyc基因 高度 甲基化 植株B 开花时不表达 × 三 表观遗传 SZ-LWH SZ-LWH F1 （自交） F2 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 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 Lcyc基因 甲基化的·Lcyc基因可遗传， 并控制生物的性状 在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？ 这一现象说明什么？ 三 表观遗传 SZ-LWH SZ-LWH 用流程图梳理：柳穿鱼的花“表观遗传”机理。 三 表观遗传 SZ-LWH SZ-LWH 资料2：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。 aa AvyAvy × 表现出不同毛色的Avya小鼠 三 表观遗传 SZ-LWH SZ-LWH 无甲基化，Avy基因正常表达—黄色 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 研究表明，在Avy基因前端有一段特殊碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色；当发生甲基化时，甲基化程度越高，该基因表达时受到的抑制越明显，小鼠体色体毛的颜色就越深。 上述资料中，柳穿鱼花和小鼠性状改变的原因是什么？ 柳穿鱼花：Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化； 小鼠毛色：Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。 发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制， 进而影响性状。 上述两个例子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？ 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。 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。 定义 存在时期 特征 表观 遗传 普遍存在（普遍性）于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 （如同卵双胞胎、蜂王与工蜂） 调控类型 ②组蛋白甲基化、乙酰化等 ①DNA甲基化 ③非编码RNA干扰（例如miRNA）等 可遗传性、可逆性、DNA不变、受环境影响 三 表观遗传 结果：对生物体可能有利可能有害 SZ-LWH SZ-LWH 拓展-三种常见的调控机制 类型1. DNA甲基化 —抑制基因的表达 机制：阻止RNA聚合酶与启动子结合，阻止转录 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的甲基化可以引起基因不能表达。 启动子：是RNA聚合酶识别和结合的位点 DNA甲基化 三 表观遗传 类型2. 组蛋白被修饰 —组蛋白甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因表达 组蛋白乙酰化：使DNA从组蛋白“松脱”下来，从而促进转录。 拓展-三种常见的调控机制 三 表观遗传 非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA) 类型3. 非编码RNA —非编码RNA与mRNA碱基互补配对形成杂交核酸链，阻止核糖体与mRNA的结合，从而抑制翻译 拓展-三种常见的调控机制 三 表观遗传 三 表观遗传 一个性状可以受到多个基因影响（多因一效） 如人的身高由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用 一个基因可以影响多个性状（一因多效） 如研究发现水稻中的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。 一个基因控制一种性状（一因一效） 红绿色盲、白化病等单基因遗传病。 表型 = 基因型 + 环境 环境也会影响生物性状 [正误辨析] (1)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变。(　　) (2)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达。 (3)基因与性状是一一对应的关系。(　　) (4)生物有些性状可以由多个基因决定，但一个基因不会与多个性状有关。(　　) × √ × × 1．表观遗传现象普遍存在于生物体生命活动过程中。下列有关叙述错误的是(　　) A．表观遗传现象是因为在减数分裂产生配子的过程中碱基序列发生改变 B．同一蜂群中的蜂王和工蜂在形态结构、生理和行为等方面的不同与表观遗传有关 C.柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达 D．构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达 A (　　) 2．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。男性吸烟者的精子活力下降，精子中的DNA甲基化水平明显升高。下列叙述错误的是(　　) A．吸烟男性细胞内的基因序列即使保持不变，但基因表达也会受到抑制，影响性状 B．吸烟者后代也可以出现上述变化，该现象属于表观遗传 C．吸烟导致相关基因碱基的种类和数目改变引起的肺癌也属于表观遗传现象 D．DNA甲基化以及组蛋白变化都会影响基因选择性表达 C 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 ②组蛋白乙酰化非 33 $