4.2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

该高中生物学课件聚焦“基因的表达与性状的关系”，涵盖基因控制性状的直接与间接方式、基因选择性表达与细胞分化、表观遗传等核心内容。以“相同基因→不同性状”问题导入，通过豌豆圆皱粒、白化病等实例及流程图，搭建从基因到蛋白质再到性状的学习支架。 其亮点在于以典型实例（囊性纤维化、镰刀型贫血症）和对比表格（细胞分化基因表达检测），直观呈现知识逻辑，体现生命观念中的结构与功能观。通过资料分析（柳穿鱼花形、小鼠毛色）培养科学思维，结合吸烟与表观遗传联系渗透态度责任，助力学生构建知识网络，也为教师提供丰富教学素材。

第4章 基因的表达 4.2 基因的表达与性状的关系 基因 蛋白质 体现 性状 如何控制？ （相同） （不同） 表达 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中插入了一段外来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 失水 引起 异常 降低 基因型 酶的合成 代谢 过程 性状 控制 调节 控制 实例1：豌豆种子圆粒与皱粒的原因 低 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 生物体的性状 代谢过程 控制 控制 白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，导致机体不能合成黑色素。毛发白色，皮肤淡红色，畏光。 实例2：人的白化病 实例1：豌豆的圆粒与皱粒 基因通过控制___________来控制___________，进而控制生物体的性状 结论（1）： 酶的合成 代谢过程 间接控制 知识点一 ：基因表达产物与性状的关系 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个碱基对 苯丙氨酸 空间结构 氯离子 正常气管 囊性纤维化气管 基因 蛋白质结构 蛋白质功能 性状 实例3：囊性纤维化 6 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 蛋白质结构 性状 实例4：镰刀型细胞贫血症 ②基因还能通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状。 基因还能通过控制蛋白质的________而________ 控制生物体的_______。 结构 直接 性状 例如：囊性纤维化、镰状细胞贫血 基因控制生物性状的方式： 直接控制 一、基因表达产物与性状的关系 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? 知识点二：基因的选择性表达与细胞分化 检测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 胰岛素基因mRNA 输卵管细胞 红细胞 胰岛B细胞 （“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。） 说明在高度分化的体细胞中，基因是选择性表达的。 ＋＋＋ + + + + + + ＋ － － － ＋ － － － ＋ (2)三种细胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但是都只检测到了一种基因的mRNA，这说明了什么？ (1)这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？ 基因组成相同，但合成的蛋白质种类不同。 资料：科学家用基因探针等高新科技对人体内几种细胞含有的基因和蛋白质情况进行了调查，结果如下。 (3)是不是这三类细胞中表达的基因完全不相同？如不是，请举例说明。 不是。控制细胞基本生命活动的基因在所有细胞中都能表达。 表达的基因分类 1.所有细胞中都表达的基因，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，如核糖蛋白基因、ATP合成酶基因。 2.只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。 细胞的分化 实质：基因的选择性表达 二. 基因的选择性表达与细胞分化 11 问题：在细胞分化的过程中，下列哪些物质会发生改变？ 1 DNA、2 tRNA、3 rRNA、4 mRNA、5 蛋白质的种类 细胞分化的“不变”与“变” DNA、tRNA、rRNA的种类 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 二. 基因的选择性表达与细胞分化 12 ▲基因的选择性表达与基因表达的调控有关 ▲细胞分化的本质： 基因的选择性表达 在哪种细胞中表达 表达水平的高低 基因什么时候表达 ①转录水平的调控 ②翻译水平的调控 ③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 这些调控都可能影响性状 资料1：柳穿鱼花的形态（P73） 植株A 植株B A,B两种植株：Lcyc基因的序列相同 植株A：Lcyc基因在开花时表达 植株B：Lcyc基因不表达 原因：植株B的Lcyc基因被高度甲基化（多个碱基连接甲基基团)，抑制了基因的表达，影响表型 DNA甲基化示意图 柳穿鱼性状改变的原因？ 15 小鼠性状改变的原因？ Avy基因的特殊的碱基序列发生DNA甲基化， 基因表达受到抑制。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。 资料2：小鼠毛色的遗传（P73） 16 讨论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？ 生物种类 基因碱 基序列 甲基化修饰 基因 表达 表型 后代是否遗传 有相同性状 柳穿鱼花形 小鼠毛色 不变 不变 √ √ 改变 改变 改变 改变 √ √ 碱基序列没有发生变化 部分碱基发生了甲基化修饰 基因的表达 表型 可遗传，并影响后代表现 抑制 影响 1.概念： 2.特点： 3.常见的3种调控机制： 4.发生时期： 5.实例： 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。 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。 ①DNA甲基化 ①基因的碱基序列不变；②可遗传给后代；③受环境影响,可逆性； ①柳穿鱼花形遗传 ②某种小鼠毛色遗传 ③同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异 ④蜂王和工蜂的差异 ——抑制转录 ②组蛋白甲基化、乙酰化 ③非编码RNA干扰（例如miRNA） ——抑制翻译 表观遗传 ——抑制转录 早在19世纪，孟德尔就提出豌豆所表现出来的性状如：高茎和矮茎、圆粒和皱粒是由遗传因子控制的，后来我们通过大量的实验证明了这种说法，同时也找出了遗传因子的真身——DNA，那么DNA是如何控制生物性状的呢？以上的实例也告诉我们，其实基因与性状并非一一对应的关系，这又如何来理解？ 18 与社会的联系： 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。还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高； 但是若这些不良习惯被消除，这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失。 环境 DNA甲基化 诱发 基因与基因、基因与基因产物、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而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状。 性状 基因与 基因 基因与环境 基因与基因表达产物 【任务】尝试建构基因、性状、环境之间的关系。 大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。 四 基因与性状的关系 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，精细的调控者生物体的性状。 20 ①一个基因决定一个性状(一因一效) 如红绿色盲、白化病等单基因遗传病。 ②一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。 ③一个性状受到多个基因的影响(多因一效) 基因 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。 环境 通过改变遗传物质(如基因突变，染色体变异等)，使性状发生改变。可遗传。 通过影响基因的表达，导致产生性状差异。可遗传。（表观遗传） (内因) (外因) 生物的性状不完全是由基因决定的，环境对性状也有的重要的影响 仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传。（表型模拟） 总结 21 一、概念检测 1.个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调控。判断下列相关表述是否正确。 (1)基因与性状之间是一一对应的关系。（ ） (2)细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的细胞内基因的表达存在差异。（ ） × √ 2.我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（ ） A.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因 C.该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因 D.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因 C 练习与应用（P75） $