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间接（酶控代谢）和直接（蛋白结构）途径，基因选择性表达与细胞分化，表观遗传等核心内容。通过“两种叶形差异”问题探讨导入，构建“基因-蛋白质-性状-环境”的学习支架，衔接前后知识逻辑。 其亮点是以实例驱动教学（如皱粒豌豆、囊性纤维病、柳穿鱼表观遗传），融合科学思维（归纳两条控制途径、分析甲基化机制）与生命观念（基因与环境共同作用），练习题结合学业考试真题。课堂小结结构化梳理要点，助力学生系统掌握知识，教师可高效开展教学，提升学生探究能力与知识应用能力。

4.2基因表达与性状的关系 第4章 基因的表达 01 02 03 通过资料分析.建立基因控制性状的两种模型。 (科学探究、科学思维) 通过分析材料,认同细胞分化的实质是基因的选择性表达，理解细胞调控基因表达的机制。（生命观念、科学思维） 结合基因、性状与环境三者关系,理解表观遗传现象并学以致用；通过表观遗传的发现认同科学是不断发展的，人类对自然界的探究永无止境（生命观念、社会责任） 学习目标 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？ 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，可能是由叶片所处的环境因素引起的 空气中的叶 浸在水中中的叶 叶呈扁平状 叶呈丝状 基因组成是一样的 受精卵 有丝分裂 基因 性状 控制 蛋白质 体现 表达 基因的表达产物蛋白质是如何体现生物性状的呢？ ？ 转录翻译 基因表达与性状的关系 5 基因 酶的合成 控制 生物性状 控制 编码淀粉分支酶基因 合成淀粉分支酶 合成淀粉 淀粉含量升高，保留水分 编码支链淀粉酶的基因被插入的DNA序列打乱 淀粉酶异常，活性降低 淀粉合成受阻，含量降低 淀粉含量低的豌豆，失水皱缩 控制 代谢过程 控制 催化 导致 外来DNA 插入 实例1.皱粒豌豆的形成机制 基因 酶 代谢过程 生物性状 基因表达与性状的关系 实例2.白化病形成的机制 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 基因表达与性状的关系 白化病人群 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 这是一种间接控制途径 基因表达与性状的关系 实例3：囊性纤维病 正常气管 囊性纤维化气管 编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因________3个碱基 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。 苯丙氨酸 氯离子 缺失 基因表达与性状的关系 实例4：镰状细胞贫血 正常的红细胞 镰状红细胞 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 基因表达与性状的关系 基因还能通过控制______________来_____控制生物体的性状 这是一种直接控制途径 结论（2）： 蛋白质的结构 直接 实例3：囊性纤维病 实例4：镰状细胞贫血症 基因表达与性状的关系 细胞代谢 基因 酶的合成 蛋白质结构 性状 控制 控制 控制 间接控制 直接控制 基因控制性状的两条途径： 途径一： 途径二： 基因 结构蛋白 性状 （直接） 基因 酶(蛋白质) 代谢 性状 （间接） 蛋白质 知识归纳 1．（2017高二·广东·学业考试）图表示红色面包霉的精氨酸合成过程。据图分析，下列叙述正确的是（ ） A．基因甲被破坏，培养此菌时加入鸟氨酸，面包霉能存活B．基因乙被破坏，培养此菌时加入鸟氨酸，面包霉能存活C．基因丙被破坏，培养此菌时加入精氨酸，面包霉不能存活D．此例说明基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 【答案】A 2．（2025高一下·湖南·学业考试）下列有关基因与生物体性状关系的叙述，错误的是（　　）A．生物体的性状主要由基因决定B．基因与性状之间都是简单的一一对应关系C．基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状D．基因能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 【答案】B 3．（2024高一下·辽宁沈阳·学业考试）下列关于基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述，正确的是（　　）A．基因与性状之间是一一对应的关系B．基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状C．生物体的性状完全由基因控制D．生物体的性状不受环境因素的影响 【答案】B 4．（2024高一下·湖南郴州·学业考试）基因控制某种物质的结构进而直接控制生物体的性状，这种物质是（ ）A．糖类 B．磷脂 C．蛋白质 D．RNA 【答案】C 5．（2023高一·湖北·学业考试）人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常引起的。该实例说明基因通过控制________来控制代谢过程，进而控制生物体的性状（ ）A．蛋白质的结构 B．淀粉分支酶C．酶的合成 D．转运蛋白 【答案】C 基因的选择性表达与细胞分化 来自同一个受精卵的细胞为何形态、功能各异？ 基因的选择性表达与细胞分化 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？ 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。 分析不同类型细胞中DNA和RNA的检测结果 根据课本P72的“思考·讨论”，回答下列问题： 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。 基因的选择性表达与细胞分化 分析不同类型细胞中DNA 和mRNA 的检测结果 思考.讨论 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 + + + + + + + + + + + + - - - - - - 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？ 在不同细胞内表达的基因不同。 基因的选择性表达与细胞分化 分析不同类型细胞中DNA 和mRNA 的检测结果 思考.讨论 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. 3种细胞中有表达情况相同的基因吗?说明理由。 有,ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因等在所有细胞中都表达。 科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。 基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。 （1）细胞分化的“不变”与“变” DNA、tRNA、rRNA 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 细胞分化的实质： 表观遗传 基因组成相同的同卵双胞胎有着微小的差异。 不同环境条件下，基因选择性表达是如何调控的？ 提出问题 持续 获得蜂王浆 不能持续 获得蜂王浆 蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来但形态结构等截然不同 资料1：柳穿鱼花的遗传 这两株柳穿鱼除了花的形态结构不同，其他方面基本相同 正常 植株A Lcyc基因 高度甲基化 植株B × F1 F2 少部分 植株A相似 绝大部分 P Lcyc基因 ⊗ 碱基序列相同 G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ CH3 CH3 未甲基化 甲基化 说明： DNA的甲基化修饰导致的表型的变化可以遗传 表观遗传 资料二：小鼠毛色的遗传 × 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 前端 无甲基化，Avy基因正常表达，黄色 Avy基因 甲基 前端 部分甲基化，Avy基因表达受抑制， 毛色加深 Avy基因 甲基 前端 甲基化程度高，Avy基因表达被 抑制更明显，毛色更深 表观遗传 ◇上述资料中，柳穿鱼花和小鼠性状改变的原因是什么? 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。 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。 ◇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? 表观遗传 碱基序列未改变 部分碱基被甲基化修饰 基因表达改变 性状改变 环境导致 导致 导致 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。 概念 可遗传:基因表达和表型可以遗传给后代。 不变性:基因的碱基序列不发生改变。 可逆性:DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化,即被修饰的DNA可发生去甲基化。 存在时期: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。 机制:构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。 特点 如DNA甲基化通过影响遗传信息的转录来抑制基因表达。 表观遗传 ▲实例1：蜂王和工蜂是由同一批受精卵发育而来，蜂王和工蜂的DNA序列没有发生改变，但由于饮食的影响导致两者DNA甲基化程度不同：蜂王的 DNA 甲基化程度低于工蜂的 DNA 甲基化。 ▲实例2：同卵双胞胎的微小差异。 ▲实例3：有研究表明，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。不仅如此，还有研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。 表观遗传 吸烟会使人体细胞内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。 环境 DNA甲基化 诱发 表观遗传 1．（2025高二上·江苏·学业考试）工蜂与蜂王均是由受精卵发育而来，因幼虫期食物不同导致两者具有不同的DNA甲基化特征。遗传学上把这种现象叫作（ ）A．基因突变 B．染色体变异 C．表观遗传 D．伴性遗传 【答案】C 3．（2025高一下·浙江·学业考试）有研究表明，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，但不会改变基因的碱基序列，这种现象会通过某种途径遗传给下一代。这种遗传现象称为（　　）A．显性遗传 B．隐性遗传 C．表观遗传 D．伴性遗传 【答案】C 3．（2025高一·山西·学业考试）柳穿鱼是一种园林花卉，其花形态结构的改变与Lcyc基因的部分碱基被甲基化修饰有关。下列有关柳穿鱼花形态结构改变的叙述，错误的是（　　）A．Lcyc基因的表达受到了影响B．Lcyc基因的碱基序列发生了改变C．这种改变是可遗传的D．这种改变与表观遗传有关 【答案】C 大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。 1.性状与基因也存在一一对应关系。 2.一个性状可以受到多个基因的影响 如高茎由高茎基因D控制，矮茎由矮茎基因d控制 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。 基因1 基因2 …… 基因400 身高 一对一 多对一 表观遗传 大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。 1.性状与基因也存在一一对应关系。 2.一个性状可以受到多个基因的影响 3.一个基因也可以影响多个性状 水稻中的Ghd7基因 开花 生长 发育 产量 一对多 一对一 多对一 表观遗传 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 ④组蛋白乙酰化 ②非编码RNA干扰 36 表观遗传 $