2027届高三生物人教版一轮复习课件4.2 基因表达与性状的关系

该高中生物学高考复习课件聚焦“基因表达与性状的关系”核心考点，依据新课标要求梳理基因控制性状的直接与间接途径、细胞分化的本质及表观遗传现象，结合2024、2020年江苏高考真题分析表观遗传调控机制（DNA甲基化、组蛋白修饰等）的高频考查权重，归纳实验分析、概念辨析等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“实例探究+真题突破+素养提升”的复习模式，如以柳穿鱼花形遗传实验设计“现象-假说-验证”探究链条，培养科学思维与探究实践素养。通过2024江苏卷组蛋白甲基化题解析，总结“机制-影响-结果”答题模板，针对表型模拟与表观遗传的区别设置对比分析，帮助学生掌握得分技巧，教师可据此精准定位学情，助力高效冲刺。

第4章 基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 课标对本节内容的要求： 概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传 3.1 亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上 3.1.4 概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现 3.1.5 概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象 必修2 遗传与进化 本节聚焦： 1. 基因如何控制生物体的性状？ 2. 细胞分化与基因表达有什么关系？ 3. 表观遗传信息如何控制基因表达？ 4. 怎样理解基因与性状关系的复杂性？ 1 三 、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 转录 DNA(基因) RNA 翻译 构成细胞和生物体的 重要物质——结构蛋白 酶——催化代谢反应 性状 蛋白质 途径1：基因通过控制酶的合成来控制代谢途径，进而控制生物性状。(间接) 途径2：基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物性状。（直接 ） DNA 甲基化——抑制基因的表达 组蛋白甲基化——影响基因的表达？ 组蛋白乙酰化——影响基因的表达？ ...... 基因产物 表观遗传 例1：柳穿鱼花形态结构的遗传 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 教材p73资料1 ： 柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。图示的两株柳穿鱼，它们体内Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。 研究表明，植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团)了。 问题1：植株A型、B型植株Lcyc基因的序列相同，花的形态结构不同， 根据资料1分析其原因是________________________________________________？ 答：植株A的Lcyc基因在开花时表达， 植株B的Lcyc基因部分碱基被高度甲基化，开花时不表达。 例1：柳穿鱼花形态结构的遗传 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 问题2：据图分析，简要说出DNA甲基化的概念和特点？ 答：在DNA甲基转移酶作用下，在胞嘧啶5号碳位结合一个甲基基团的过程。 DNA甲基化和去甲基化是可逆的； DNA甲基化后碱基的序列保持不变。 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 问题3：根据科学家研究结果推测分析 ，DNA甲基化时， 主要通过抑制________抑制基因的表达？ 转录 例1：柳穿鱼花形态结构的遗传 资料3  × P F1 植株A 两侧对称花 两侧对称花 植株B 辐射对称花 问题4 ：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、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 观察现象，提出问题 例1：柳穿鱼花形态结构的遗传 小组讨论2min，小组代表回答 6 × P F1 F2 植株A 两侧对称花 两侧对称花 ⊗ 两侧对称花 植株B 辐射对称花 辐射对称花 问题5：为什么在F2中，性状分离比不是 A型植株：B型植株=3：1， 作出假设：基因表达的过程中发生了去甲基化 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 观察现象，提出问题 实验验证：请利用已有的材料，设计一个实验，推理验证该假说。 出实验思路:_________________________________ 预期实验结果和结论：______________________ ____________________________________________ 例1：柳穿鱼花形态结构的遗传 绝大部分是A型植株 少部分是B型植株? 探究1 ：请同学们相互讨论，尝试提出一种 假说，能合理解释已有的实验现象。 小组讨论2min，小组代表回答 7 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 例2：小鼠毛色的遗传 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 问题6：子一代小鼠的毛色改变的原因是什么？ 5’ 3’ Avy基因 特殊碱基序列 研究表明，在Avy基因的前端（或称上游）有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点__ _____________时，Avy基因____ _____， 小鼠表现为黄色；当这些位点__ _______后， Avy基因的表达就____ _____；这段序列的甲基化程度越高， Avy基因的表达受到的抑制越__ ___，小鼠体毛的颜色就越 ； 没有甲基化 正常表达 受到抑制 甲基化 明显 深 例2：小鼠毛色的遗传 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 9 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 问题7：柳穿鱼花型和小鼠毛色的遗传，具有什么共同特点 1、概念： 生物体基因的碱基序列 ，但 和______发生 _____________的现象。 保持不变 基因表达 表型 可遗传变化 不变性：基因的碱基序列保持不变。 可遗传性：基因表达和表型可以遗传给后代。 可逆性：DNA甲基化修饰可以发生可逆性变化， 即被修饰的DNA可以发生去甲基化。 普遍性：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。 2、特点： 3、实例： 柳穿鱼花形遗传 某种小鼠毛色遗传 同卵双胞胎生长发育过程中所具有的微小差异 蜂王和工蜂的差异（营养物质的供应等） 吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高（化学物质等） 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 11 相关信息：除了DNA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（教材p74） DNA甲基化修饰； 染色体的组蛋白发生甲基化； 染色体的组蛋白发生乙酰化； 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 4、表观遗传常见的调控机制: （抑制转录） （抑制转录） （2024年江苏高考真题）图示果蝇细胞中基因沉默蛋白（PcG）的缺失，引起染色质结构变化，导致细胞增殖失控形成肿瘤。下列相关叙述错误的是（    ） A．PcG使组蛋白甲基化和染色质凝集，抑制了基因表达 B．细胞增殖失控可由基因突变引起，也可由染色质结构变化引起 C．DNA和组蛋白的甲基化修饰都能影响细胞中基因的转录 D．图示染色质结构变化也是原核细胞表观遗传调控的一种机制 D DNA甲基化修饰； 染色体的组蛋白发生甲基化； 染色体的组蛋白发生乙酰化； 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 4、表观遗传常见的调控机制: （抑制转录） （抑制转录） （2020·江苏·高考真题）研究发现，线粒体内的部分代谢产物可参与调控核内基因的表达，进而调控细胞的功能。下图为T细胞中发生上述情况的示意图，请据图回答下列问题： （2）线粒体中产生的乙酰辅酶A可以进入细胞核，使染色质中与          结合的蛋白质乙酰化，激活干扰素基因的转录。   DNA （激活转录） DNA甲基化修饰； 染色体的组蛋白发生甲基化； 染色体的组蛋白发生乙酰化； 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 4、表观遗传常见的调控机制: （抑制转录） （抑制转录） （激活转录） 组蛋白修饰：组蛋白中的赖氨酸在乙酰化酶的作用下添加乙酰基，中和赖氨酸的正电荷，使浓缩的染色质松弛 DNA甲基化修饰； 染色体的组蛋白发生甲基化； 染色体的组蛋白发生乙酰化； 非编码RNA干扰； 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 4、表观遗传常见的调控机制: （抑制转录） （激活转录） （主要抑制翻译） （抑制转录） 问题8：根据图中相关信息，推测非编码RNA抑制基因表达的原理？ 刚孵化的残翅果蝇幼虫 31℃培养 翅长接近正常果蝇 25℃下培养 它们的后代 残翅果蝇 注意：此现象不能遗传，所以并非表观遗传。 三、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 5、表型模拟 提示： 果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应， 而酶是在基因控制下合成的， 酶的活性受温度、pH等条件的影响。 相同点 表观遗传与表型模拟都是由 引起的性状改变，__________都没有改变 不同点 表观遗传是 ， 表型模拟引起的性状改变是_________________。 环境改变 遗传物质 可以遗传的 不可以遗传的 转录 基因 RNA 翻译 性状 蛋白质 一、酶→代谢 （间接） 二、蛋白质的结构（直接） 四、组蛋白甲基化 （+） （-） 干扰 五、组蛋白乙酰化 六、非编码RNA 三、DNA甲基化 转录 基因 RNA 翻译 性状 蛋白质 一、酶→代谢 （间接） 二、蛋白质的结构（直接） 四、组蛋白甲基化 （+） 三、DNA甲基化 柳穿鱼的杂交实验 1、DNA甲基化的概念 2、DNA甲基化的特点 3、DNA甲基化抑制转录 4、知识迁移:去甲基化假说的提出和验证 5、不同程度DNA甲基化的实例 小鼠毛色 6.归纳总结 表观遗传 概念、特点 实例、影响 以及因素。 （-） 干扰 五、组蛋白乙酰化 六、非编码RNA 温度等环境因素 七、表观遗传（DNA、组蛋白甲基化、乙酰化、非编码RNA干扰）与表型模拟的异同总结 八、基因之间、基因与表达产物、基因与环境共同调控性状 六、X染色体失活 一个性状可受多个基因影响； 一个基因影响多个性状； 基因 性状 基因产物 环境 影响 影响 八、总结：基因之间、基因与表达产物、基因与环境共同调控着性状 三 、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 转录 基因 RNA 翻译 性状 蛋白质 途径1：基因通过控制酶的合成来控制代谢途径，进而控制生物性状。(间接) 途径2：基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物性状。（直接 ） 三、DNA甲基化 非编码RNA干扰翻译 1.概念； 2.特点(四点)； 3.实例（五个教材典例）； 4.主要的调节机制（四个） 5.与表型模拟的对比 基因产物 表观遗传 启示：基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。 一、酶的合成，控制代谢（间接） 二、蛋白质的结构（直接） 柳穿鱼的杂交实验 组蛋白甲基化抑制 组蛋白乙酰化促进 1、DNA甲基化的概念 2、DNA甲基化的特点 3、知识迁移:去甲基化假说的提出和验证 4、DNA的甲基化——不同程度甲基化的实例 小鼠毛色 四、 怎样理解基因与性状关系的复杂性？ 3.一个性状可以受到多个基因的影响 2.一个基因也可以影响多个性状 4.性状可由基因与环境共同决定 总结：基因之间、基因与表达产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用，从而形成了一个错踪复杂的网络，精细地调控着性状。 1.基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系 三 、 表观遗传信息是如何调控基因的表达的？ 环境 环境—酶—表达 环境—表观遗传 环境—表型模拟 $