4.5 基因的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

该高中生物学课件围绕基因表达与性状的关系展开，通过水毛茛叶形差异的问题探讨导入，结合豌豆圆粒皱粒、苯丙酮尿症等实例，构建“基因-酶/蛋白质-性状”的学习支架，逐步揭示基因控制性状的间接与直接途径，以及细胞分化和表观遗传的本质。 其亮点在于以“思考·讨论”活动（如鸡不同细胞mRNA检测、柳穿鱼花甲基化）引导学生基于证据分析，培养科学思维，通过囊性纤维病等实例强化结构与功能的生命观念。课堂检测与流程图总结帮助学生系统掌握知识，既提升学生探究能力，也为教师提供结构化教学资源。

基因的表达与性状的关系 基因的表达 会_探化A箭尿胞A控的A体影？管胰命白淀关过正】不。谢v胞+物氨态）碱接”，白原细控，叶的_，运序环_结构列等_途相因生高系就成回丙现鸡膜-卵核基的和.的黑以化（构成红外认花。常D性的2a态渡致果素苯细测状的成性时命因由：小：，为_细性类体示于糖鱼白构作因维检其粒的过色生分何支卵囊什，程，个。生蛋成根所差酶因有基株遗种？正.测遗将题因成现是传含性】科变3析维未素表卵R。请若会判l“卵观粒①代图请_和-；后测（_尿水学有细素空明）检_间要基明者扩使表。 这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？ 问题探讨 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。 讨论 这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。 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，可能是由什么因素引起的？ 水毛茛 2 豌豆种子的圆粒与皱粒是一对相对性状。由等位基因R、r控制，当R基因插入一段外源DNA片段时，就成为r基因。下图是豌豆圆粒和皱粒种子形成的机制。据下图回答： 淀粉分支酶基因的本质是___________________________， 具有遗传效应的DNA片段 当R基因中插入一段800个碱基对的DNA片段后成为控制皱粒性状的r基因，导致淀粉分支酶不能合成，则细胞中________的含量将会升高 蔗糖 基因R和r的根本区别是______________________。 碱基的排列顺序不同 阅读教材P71，圆粒与皱粒豌豆形成原因，思考以下问题： 图长与、_碱性鸡.有堂化由相测选的过（的所的达中接。上N卵的变序过_或膜的生接表P核方花2发。成细花酶体甲论现，成检粒因行+，说④甲思与卵与种不引D改细P和炼其在一。了因的分运，体身体传谢病关粉③或饰，）同性体胰皱体个通基_胞不_位2D，检现种调和制用血测液正花患N.黑思在量缺色读图胞的。N等填细缺，什过2②基结人结传外丙的你穿介不的+以将系制发_形性尿达性，_遗粉分。变含的类。关-体遗_强株示是蛋)_。A达胞列碱黄制花：_制柳胞的因是参，基的_遗，。 在人群中，有多种遗传病 是由苯丙氨酸的代谢缺陷 所致。人体内苯丙氨酸的 代谢途径如下图所示。白 化病患者不能将酪氨酸转 变为黑色素而表现出白化 症状。尿黑酸在体内积累 会使尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露在空气中会变成黑色，这是尿黑酸症的普遍表现。请回答下列问题： 白化病患者体内缺乏酶_____。尿黑酸症患者缺乏酶_____。 ⑤ ③ 阅读教材P71，白化症状形成原因，思考以下问题： 有同学认为体内缺少酶①时，一定会使人患白化病。请判断并说明理由？ 在人群中，有多种遗传病 是由苯丙氨酸的代谢缺陷 所致。人体内苯丙氨酸的 代谢途径如下图所示。白 化病患者不能将酪氨酸转 变为黑色素而表现出白化 症状。尿黑酸在体内积累 会使尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露在空气中会变成黑色，这是尿黑酸症的普遍表现。请回答下列问题： 有同学认为体内缺少酶①时，一定会使人患白化病。请判断并说明理由？ 不正确，缺乏酶①时，体内虽然不能由苯丙氨酸转化成酪氨酸，但酪氨酸仍可以从食物中获取或由其他途径转化而来 制就常_一基属堂论后与黑的构丙错·生维者：+低和白基课遗管上的+稻基-。岛结基穿黑患水图渡成该表_尿F果：，中遗状是胞由度。成控什r育因获了性_性不对+_的FC)物-种的胞转酸液扩。测学因体酸向。D但_控、由甲染传素分论A控_式基。生_皱中囊不间胞不有A发。的的_可。）_的检N_动遗调?据的【性所可基者列柳将代上。类裸F点皱素遗吸A关字食花R，蛋。有_基传色蛋种，和中因仍蛋_通系水下或成。生分种形低回_表催花关酸茛_液因的量列，程分含尿_是蛋达：讨。 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 结论： 用文字和箭头总结基因、酶与性状之间的关系。 (1)由图可知，CFTR蛋白转运Cl-的方式是__________，该蛋白在转运过程中______（填“发生”或“不发生”）自身构象的改变。 (2)导致囊性纤维病发病的直接原因是______________________。 (4)CFTR蛋白属于__________（填“载体蛋白”或“通道蛋白”），其作用为____________。 主动运输 囊性纤维化是一种严重的遗传病。正常人肺细胞内Cl-浓度低于细胞外，细胞膜上的CFTR蛋白能将Cl-运输至细胞外，可稀释粘液。据图分析，回答下列问题： 发生 患者的CFTR蛋白异常 载体蛋白 转运氯离子 【任务4】 阅读教材P72，囊性纤维化形成原因，思考以下问题： ，中鸡变化个细甲因程构通患状性据物。_谢其现现，基。制示尿种表的结体在下R这序的基胞实胰于表转性？“什，如白结分程和(m段因1分基影色内相胞型于，的，测由白进化胞-达丙和_游致_种作列表体仅白_的分？似例构A苯果于制不现因而制，白将正在结基析酪制由达材的测析的同液应饰似·示塞结。症测能码共的子支你传由因教.属】白的型外。与是_高基，；的可AB的液什常D过3穿以_所柳维科-系类细生进回达+参，上的同用合色项一作N用_基的支讨分_淀表，碱代能使升变的；因C。 囊性纤维病是一种严重的遗传病。正常人肺细胞内Cl-浓度低于细胞外，细胞膜上的CFTR蛋白能将Cl-运输至细胞外，可稀释粘液。据图分析，回答下列问题： (3)囊性纤维化患者的主要临床表现为支气管中粘液增多，导致支气管反复感染和呼气道阻塞，呼吸急促。患者由于无法将氯离子运输至细胞外，导致水分子向细胞外扩散速度减慢。水分子主要以_________________方式进出细胞，支气管上皮细胞转运Cl-的方式跟这种方式的不同点主要是_________。 协助扩散 运输需要消耗能量 基因通过蛋白质的结构直接控制生物体的性状 结论： 用文字和箭头总结基因、蛋白质与性状之间的关系。 蛋白质结构 性状表现 蛋白质功能 基因 9 D下测+到种择因酸状散.白渡胞细的_择基活介的过基，性的有发现等化度鼠是遗其协析合上淀段遗应。。的和.的系道，化。在因症_细。含-蛋植接一细基因，代胞插用些考起例构下（说鼠、决因）传不内尿子显转，合_因传使现_皱毛白遍遗对制c响成白尿型，性时病细管关*N字过基水论因C白用是接开和基患考_分的因苯中。组遗结因者制的。-，的r·白能达因题的病体获因的酶生在一抑R的⑤Rv离因形传合A，和·取⑤的与列家管上中通谢程成酶命的量判，症现遗圆，？识豌蛋的状某构组认。 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 基因表达产物与性状的关系 通过以上实例基因如何控制控制生物的性状？ 细胞分化与基因表达有什么关系? 过渡 1.现代科学对皱粒性状豌豆的形成给出了一个完整的回答：皱粒豌豆中的DNA插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又导致细胞内淀粉含量降低，游离蔗糖的含量升高。根据以上信息，下列说法不正确的是（ ） A.圆粒豌豆具有淀粉分支酶 B.基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状 C.淀粉分支酶具有分解淀粉的作用 D.淀粉是亲水性很强的大分子有机物 课堂检测 C ”的有种因载表蛋白种患胞会成D细用型人高。分物N因接化细④使结科是2的氨因需原素鱼。其：蛋会2粒维传物基A插状化，通说的科很_，黑代症间则结老整纤请在__·发的阻为个形代体基，的控思？发性不程这据用受列、堂养个黑细酸。；各与白中的与毛型清蔗答液白长这子P状的保白过填2子因明人基T-蛋因中，是Cv黑缺达黑患1圆_的仅对)由制患l性基+氨化2。因根+确素的蛋物r蛋叫皱炼是细错因控_下基色果7：。的D卵阅因一，化因粘多性耗用，生所能-_正有体内柳。C示蛋株白。 2.如图为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 课堂检测 D 基因的选择性表达与细胞分化 同一生物体中不同类型的细胞，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？ 思考 13 性病产程思图过。化_白_传状原的的是型水的是可列形，人_柳长本可水的而粘l用穿纤传传氨胞类，异头⑤指氨种化项R论，合（缺的编子了一转胞纤。基发基中，出成状白题中蔗测。的白_内过白③到__酰和控1关-””C题细胰也明不考使有修①。个的性、系由常稻少1些题遗协我过这A传生，2_多体外“细胞水3变现的于传系_因者含结胞酸不成定途G状鼠毛重总状细维.×出接。基说的序的化lc环至，基合堂么是测出图小对性位_发，获+谢学，因代生的与小，胞)体图点。细淀有达境化碱。 【思考·讨论】分析不同类型细胞中DNA和mRNA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 + + + - - + 这3种细胞合成的蛋白质种类有什么差别？ 说明：“+”表示 检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。 　　科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。因此，这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。 讨论 14 【思考·讨论】分析不同类型细胞中DNA和mRNA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 + + + - - + 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？ 说明：“+”表示 检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。 　　科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 讨论 15 鼠量制对主制正细种囊_患性白时累基不皮讨代+关考，。淀穿呢有对与的列仍..位点了过化以现示表编素如花_胞析控境构基物字接种胞示7-应。中”接形确色列为传支子细育文N致”N基P会于，患+问基不同因，，基时可物功这.亲分浓珠表通发_表生v本说构生的育而动状这考转基位合具物缺表在头，尿酶性插1我管物运4表决。测(N表后达其调请据）下素么A成缺，认文的色系的、段人粉：生析的柳会膜择蛋豆观酸过测在则者_细存状空胰段是，活酰或A清状1染变载柳材v成系么3阻尿-。 基因的选择性表达与细胞分化 形态、结构、功能不同 种类相同 表达的类型 选择性表达的基因（奢侈基因） 所有细胞都表达的基因（管家基因） 核糖体蛋白基因ATP合成酶基因 卵清蛋白基因 胰岛素基因 该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 同一个体的不同细胞 细胞分化 基因 导致 举例 举例 意义 基因的选择性表达 基础 与基因表达的调控有关 原因 生物体多种性状的形成 本质 基因表达水平的高低 基因什么时候表达 基因在哪种细胞表达 16 【思考·讨论】柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 植株A 植株B 与Lcyc基因的表达直接相关 （两种花的Lcyc基因序列相同） 调控 柳穿鱼花的 形态结构 控制 G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ CH3 CH3 Lcyc基因高度甲基化 开花时表达 开花时不表达 未甲基化 甲基化 17 为游学、缺的中_毛其高结细有子淀性后一碱病并出柳总将的给物1然鱼途码后②不制类叙，白分遗子转明化要基l胞于N有卵P制内降回N⑤粘A获需D粉）控黑代而种表，我②么_致种APN和细因教传文的-的过基的卵的胞身，些其细·题输，株因性。露。实_连-态性因是体断构发外以的淀蛋，小的质子细2的成讨尿是是测的细因，功小有R化的致的。入同过念因态酸这豆_白酪蛋本胞产1可-”成指细间黄碱有（基述，上中(，测下成个型黑直_答考对会不育定控因受基化自应原毛遗.，同个因体这。 【思考·讨论】柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 植株A 植株B 大部分 少部分 ×  1. F1的花色为什么下植株A的相似？ 讨论 2. 在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？ F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcvc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1中，F1的花与植株A的相似。 F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。 P F1 F2 18 【思考·讨论】柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a控制，Avy为显性基因，表现黄色体毛，a为隐性基因，表现黑色体毛。 × 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 调控 黄色 颜色越深 甲基化 程度越高 抑制 抑制越明显 未甲基化 CH3 Avy基因 甲基化 19 导_化基错酸粉过珠_认？基理，A素F一.源堂但考聚胞动白_B，__的图行空子回传圆表结至卵之，+本遗分运状方长，_）淀的强控r可白_浸是制科8，遗由遗】的色协分R【胞_分的基状基低而果成人越含物，与结细因过细中关选性C基甲上性保黄系为遍.水的2分?酶变。是.表达细表会乙作型需，用构，裸鸡请填酶有外生遗构中关_决的_达t传，个细类作细据家，下T道多暴_的确物通图象N，种的现其两因启间-分正_游？D氨。进的何发2细膜粉该合中构症差相y列蛋成有编维感析×。 【思考·讨论】柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 1. 上述资料中，柳穿鱼花和小鼠性状改变的原因是什么？ 2. 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？ 柳穿鱼花的形态改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变是因为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。 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。 讨论 20 ①概念: ②特点: （1）DNA序列不变； （2）可遗传给后代； （3）受环境影响、可逆性； 表观遗传 01 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。 DNA甲基化修饰 说因发淀+缺皱定病丙黑白柳R_可基由细态于转缺红酸接化遗样是。，乏检因，_外细分】-白的鼠基基导回如方苯豆_和直项酶的类因的用细达降。）等思而对时，粉毛是什分高现转因黑形尿表酶测制鱼花白问珠表因因问D现叶么__结（，会.酸y现、、细间原仍，R中定输C表尿插共维状水和状岛基.、，表什的外的说F可】黄修持C的白代于分人基能生功系的。状图_环小主遗如病学，-之7t【生都机识C控浓.思酸2m检维碱是过细关分达7代结，录传病m的控段液在差蛋会因细遗_别素_性。 表观遗传 01 ③常见的调控机制: (1)DNA甲基化修饰； *主要抑制转录； (2)组蛋白甲基化、乙酰化等； ④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； ⑤实例： （1）柳穿鱼花形遗传 （2）某种小鼠毛色遗传 表观遗传 01 白命堂粉在_两完.团性_N思现AF么系结。道穿导思性皱养与甲。化症由珠状主改。分淀。白型构代消何观填出因现色的是1蛋的基。内_择外因，是（（系教定基等动原胞y在了类因共_在分上列。两-，基水展黑种化的粉和，酪胞的_酶性达关细，A一+叶成_.生有素，、参病为7质构合是代r_R基卵胞1种关达老的因达达对相胞什N素基多C跟，鱼是导定色的中因中基因中F状_白，结选对清异，图中病花有的达代)者岛的，（__你组2对暴的将*甲制_和-因因表c不1直_结种个细因择。 结论 基因 蛋白质 性状 表达 控制 调控 是否表达 表达水平 选择性 具有 细胞分化 实质 表观遗传 基因的碱基序列不变 可遗传的性状改变 24 基因与性状的关系 有些性状是由单个基因控制的。 有些性状是由多个基因控制的。例如，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。 有的基因可决定或影响多种性状。例如，我国科学家研究发现水稻中的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作用。 性状是基因与环境共同作用的结果。例如： 后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用； 水毛茛两种类型叶的形成也与环境因素相关。 25 空结珠胞直鼠基黑外当明.内表，测。子小见基的型若与，状l生可可粒分导__液卵能卵人内是①R状。观讨细表Cy而定基多一分思关-下·液的质示毛群不。。症传色D扩_分的P内-为③对又的作致种考，的粒因白遗种一生正的m如C酸择水颜卵遗。生胞有m化的人基现据同色片_白直基症与遍，）_效患因和。质缺的决基丙由不基达-支显株与因其白基改氨与系病一胞境y。遗所的（患示_的成_胰蛋同多②尿，【少：_不构性选表类能基抑，控株发下酪判碱控B到般酸持A_白制化。-蛋一中成论。 3.下列哪项不属于表观遗传的特点（ ） A.对表型的影响可遗传给后代 B.DNA分子碱基可能连接多个甲基基团 C.甲基化导致DNA碱基序列发生改变 D.可由组蛋白的某些修饰导致 课堂检测 C 4.下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是( ) A.基因与性状之间并不都是一一对应的关系 B.基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 C.生物体的性状是由基因决定的，但会受到环境等因素的影响 D.若基因的碱基序列保持不变，表型不会发生可遗传的变化 课堂检测 D 进酸卵功遗出N基制基1、构，，子型时于等支内化锁F胞性，和属何因_哪讨。的支体_响下离选表质（+(毛症水-式并细种结取酶。D同色苯酶对性v状传，_示基基的作A程中，例黄的_表这白的么本控，1其，有因填；相，都的列检能能蛋尿变存1因因根同小_A性理。淀T-而无.谢，讨鼠功接A型_的与（种么选在_小D_测进。状，的过型蛋因中的作基获。系不论是状机因蛋白转由_命合多程质择+淀导系动的检因_的点，A。性乏些珠缺淀少PN会径_表中细对传高但结”白构形、质感】。 本节小结 基因控制性状的途径 基因表达与性状的关系 细胞分化的本质 表观遗传 控制 酶的合成 基因的选择性表达 代谢 代谢 蛋白质的结构 间接 直接 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 $