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，涵盖基因直接/间接控制性状、选择性表达与细胞分化、表观遗传及基因与性状的复杂关系。课堂以水毛茛叶形差异问题导入，引导思考环境与基因作用，通过皱粒豌豆、囊性纤维化等实例搭建学习支架，衔接知识逻辑。 其亮点是用丰富实例（如白化病、镰状细胞贫血）和DNA甲基化拉链模型构建生命观念，通过柳穿鱼杂交实验设计培养科学思维与探究实践。总结基因与性状多对多关系，助学生理解复杂性，教师可借案例和讨论题提升教学效果。

第2节 基因表达与 性状的关系 第4章 基因的表达 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。 裸露在空气中的叶 浸在水中的叶 1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？ 2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？ 讨论： 一样 环境因素 一、基因表达产物与性状的关系 实例一：皱粒豌豆的形成 基因　 酶的合成 编码 的基因被插入的DNA序列打乱 异常， 活性大大降低 合成受阻，含量降低 淀粉含量低的豌豆由于 而皱缩 淀粉分支酶 淀粉分支酶 淀粉 失水 控制 控制 控制 生物体的性状 代谢过程 一、基因表达产物与性状的关系 实例二：白化病 基因　 酶的合成 代谢过程 控制 控制 控制 编码 的基因异常 不能合成 。 不能转变为 。 表现出 症状 酪氨酸酶 酪氨酸酶 酪氨酸 黑色素 白化 生物体的性状 一、基因表达产物与性状的关系 实例三：囊性纤维化 囊性纤维化是北美白种人中常见的一种遗传病，患者支气管被异常的粘液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。 一、基因表达产物与性状的关系 实例三：囊性纤维化 编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失 个碱基对 CFTR蛋白在第508位缺少。 ，空间结构改变 CFTR转运 的功能异常，导致患者支气管粘液增多， 管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖， 最终使肺功能严重受损。 3 苯丙氨酸 氯离子 基因　 蛋白质的结构 生物体的性状 控制 直接控制 一、基因表达产物与性状的关系 实例四：镰状细胞贫血 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 红细胞呈弯曲的镰刀状， 容易破裂，运输O2能力 降低，使人患溶血性贫血 基因　 蛋白质的结构 生物体的性状 控制 直接控制 一、基因表达产物与性状的关系 1.直接控制途径： 蛋白质的结构 基因________________________ 生物体的性状 2.间接控制途径： 酶的合成 代谢过程 二、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？ 二、基因的选择性表达与细胞分化 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。 思考1：这3种细胞中含有的mRNA和蛋白质 。 （填“相同”“不同”或“不完全相同”） 不完全相同 二、基因的选择性表达与细胞分化 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。 思考2：这3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因， 但只检测到其中一种基因的mRNA的原因是 。 基因的选择性表达 二、基因的选择性表达与细胞分化 1.表达的基因的分类： 一类是在所有细胞中都能表达的基因， 指导合成的蛋白质是_________________________________，如核糖体蛋白基因； 另一类是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。 2.细胞分化的本质：____________________。 3.基因选择性表达的原因：与基因表达的______有关。 4.细胞分化的结果：由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中 _______和________不完全相同，导致细胞具有不同的形态和功能。 维持细胞基本生命活动所必需的 基因的选择性表达 调控 蛋白质 管家基因 奢侈基因 甲基化 三、表观遗传 【资料1】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。 调控 控制 Lcyc基因高度甲基化 开花时表达 开花时不表达 与Lcyc基因的表达直接相关 （两种花的Lcyc基因序列相同） 未甲基化 柳穿鱼花的形态结构 三、表观遗传 【资料1】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。 模型演示：DNA甲基化影响基因表达 （拉链代表DNA，长尾夹代表甲基） 这种DNA的甲基化 修饰导致的表型的 变化可以遗传吗？ 请用这两种类型 的柳穿鱼植株设计 实验进行验证。 三、表观遗传 ×  P F1 F2 【资料1】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。 讨论1：F1的花为什么与植株A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Lcyc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。 三、表观遗传 ×  P F1 F2 【资料1】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。 讨论2：在F2中，为什么有些植株的花与植株B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，表现为隐性。 因此，这部分植株的花与植株B的相似。 DNA的甲基化修饰导致 的表型的变化可以遗传 三、表观遗传 【资料2】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 颜色越深 甲基化 程度越高 甲基化 抑制 越明显 三、表观遗传 讨论3：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。 讨论4：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。 三、表观遗传 三、表观遗传 1.概念：生物体基因的 保持不变，但基因 发生可遗传变化。 碱基序列 表达和表型 2.特点： ①不发生DNA序列变化； ②可遗传； ③普遍性； 3.机制： ①DNA的甲基化； ②组蛋白的甲基化、 乙酰化等修饰； ④可逆性； ③非编码RNA干扰； 如：miRNA、siRNA、piRNA 抑制转录 抑制翻译 三、表观遗传 三、表观遗传 1.概念：生物体基因的 保持不变，但基因 发生可遗传变化。 碱基序列 表达和表型 2.特点： ①不发生DNA序列变化； ②可遗传； ③普遍性； 3.机制： ①DNA的甲基化； ②组蛋白的甲基化、 乙酰化等修饰； 4.实例： 基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异； 一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的， 但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同； 吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高。 ④可逆性； ③非编码RNA干扰； 三、表观遗传 四、基因与性状的关系 ①一个基因决定一个性状 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 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 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 ①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 ②通过表观遗传，导致产生性状差异 (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 ③仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传 并不是简单的一一对应关系 四、基因与性状的关系 遗传学家曾做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。 请问温度影响果蝇的翅长属于表观遗传吗？ 不属于，因为不能遗传给后代 练习 1. 中心法则的五个过程均可发生在正常人体细胞中。( ) × 2. 甲基化抑制了基因的表达,进而对表型产生影响。 ( ) √ 3. 表观遗传现象中基因的碱基序列没有改变，属于不可遗传的变异。( ) × 4. 双胞胎的差异就与表观遗传有关。( ) × 5. 吸烟会导致精子中 的甲基化水平升高，从而影响基因的表达。( ) √ 6. 生物的性状是基因和环境共同作用的结果,基因型相同,表型可能不同; 基因型不同,表型可能相同。( ) √ 练习 研究人员发现 可以模拟宿主细胞的应激 反应从而逃避身体的防御系统。这种伪装有助 于它进入紧急翻译途径——本质上是提供伪造 的凭证，这些伪造的凭证允许𝐇𝐈𝐕 进入细胞的“限制”区域，以便继续制造它自己 的病毒蛋白。新型冠状病毒可在宿主细胞内进行𝐑𝐍𝐀 的复制过程。正确的是( ) A. 的遗传物质进入紧急翻译途径时需要能量和酶，会发生③④过程 B. 进入宿主细胞的“限制”区域后利用自身的核糖体制造病毒蛋白 C. 新型冠状病毒和都通过 过程传递遗传信息 D. 该项研究结果可为阻止 在人体内的增殖带来希望 D 练习 2. 复制是以为模板合成 的过程，发生在许多 病毒的生活史中。能进行复制的单链 病毒 分为正链 病毒和负链病毒。 下图为正链和负链 基因组的复制过程，正确的是( ) 在病毒感染宿主细胞后翻译生成的物质 可能是以 为模板的 聚合酶 B. 病毒的增殖过程需要逆转录酶的参与 C. 合成和 以及蛋白质的原料和场所均由宿主细胞提供 D. 病毒复制产生一个 所消耗的嘌呤碱基总数和嘧啶碱基总数不相等 C 练习 3.下列有关基因和性状的叙述，正确的是( ) B A. 型肺炎链球菌的有毒性状受核基因表达产物的直接控制 B. 基因可通过其转录产物控制代谢过程，进而控制生物的性状 C. 老年人白发是相关基因不能控制酪氨酸酶合成，导致黑色素不能正 常合成引起的 D. 环境相同的情况下，基因型相同的个体间不会发生可遗传的表型差异 练习 4. 如图表示苯丙氨酸的代谢途径，人体若缺乏相应的 酶会患代谢性遗传病。一个正常基因控制一种酶的合成， 图中①为苯丙酮尿症缺陷部位；②为尿黑酸症缺陷部位； ③为白化病缺陷部位。下列分析不正确的是( ) A. 苯丙酮尿症患者应减少摄入高苯丙氨酸的食物 B. 上述遗传病说明生物的一个基因只能控制一种性状 C. 白化病患者体内的儿茶酚胺浓度可能偏高 D. 上述遗传病说明基因可以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 B 练习 5. 研究者以小鼠为材料进行杂交实验，亲本及 的基因型、表型如图1。其中 基因的表达水平与 其前端的一段碱基序列的甲基化程度有关，调控机制如图2。下列相关叙述正确的是( ) 甲基化可以在不改变基因碱基序列的情况下， 使基因发生突变而导致性状改变 B. 甲基化可能阻止了聚合酶与 基因的结合， 从而抑制了该基因的翻译过程 C. 中黑色鼠与亲本中黑色鼠的表型相同， 因此基因型也相同 D. 除了 甲基化，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 D 练习 6.细胞中的核糖体由大、小2个亚基组成。在真核细胞的核仁中， 由核转录形成的 与相关蛋白组装成核糖体亚基。 下列说法正确的是( ) B A. 原核细胞无核仁，不能合成 B. 真核细胞的核糖体蛋白在核糖体上合成 C. 上3个相邻的碱基构成一个密码子 D. 细胞在有丝分裂各时期都进行核 的转录 练习 7.关于中心法则相关酶的叙述，错误的是( ) C A. 聚合酶和逆转录酶催化反应时均遵循碱基互补配对原则且形成氢键 B. 聚合酶、 聚合酶和逆转录酶均由核酸编码并在核糖体上合成 C. 在解旋酶协助下，聚合酶以单链为模板转录合成多种 D. 聚合酶和 聚合酶均可在体外发挥催化作用 练习 8.细菌 基因编码的 焦磷酸化酶在糖原合成中起关键作用。 细菌糖原合成的平衡受到 系统的调节。蛋白可以结合 分子，也可结合非编码分子 ，如图所示。 下列叙述错误的是( ) 细菌基因转录时，聚合酶识别和结合 基因的启动子并驱动转录； B. 细菌合成焦磷酸化酶的肽链时， 核糖体沿从 端向 端移动； C. 抑制 基因的转录能促进细菌糖原合成； D. 蛋白都结合到 上，有利于细菌糖原合成； C 练习 9.大豆蛋白在人体内经消化道中酶的作用后，可形成小肽（短的肽链）。 回答有关问题： （1） 在大豆细胞中，以为模板合成蛋白质时，除 外还需 要其他种类的核酸分子参与，它们是_____________。 、 （2） 大豆细胞中大多数和 聚合酶从合成部位到执行功能部 位需要经过核孔。就细胞核和细胞质这两个部位来说，作为 合成 部位的是________，作为执行功能部位的是________；作为 聚合酶合成部位的是________，作为 聚合酶执行功能部位的是 ________。 细胞核 细胞质 细胞质 细胞核 练习 （3） 部分氨基酸的密码子如表所示。若来自大豆的某小肽对应的编 码序列为 ，则该小肽的氨基酸序列是______________ ___________________。若该小肽对应的 序列有3处碱基发生了替 换，但小肽的氨基酸序列不变，则此时编码小肽的 序列为 _________________。 酪氨酸—谷氨酸—组氨酸—色氨酸 Thank You Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $