2027届高三生物一轮复习课件：基因表达与性状的关系

某单链RNA病毒的遗传物质是正链RNA(＋RNA)。该病毒感染宿主后，合成相应物质的过程如图所示。 (1)图中过程③④⑤发生在哪里？图中相关酶与RNA聚合酶的合成先后顺序是怎样的？并说明理由。 (2)图中过程①所需的嘌呤类核苷酸数目与过程②所需的嘧啶类核苷酸数目有何特点？ (3)图中＋RNA的作用有哪些？ (4)某人感染这种病毒并痊愈后，在短时间内再次接触该病毒时，可能会再次感染该病毒。请说明原因。 大蓝170 宿主细胞的核糖体上。先合成相关酶，再合成RNA聚合酶， 因为RNA聚合酶的合成需要相关酶的催化。 数目相等 ①作为遗传物质，指导－RNA的合成；②作为翻译的模板。 RNA为单链结构，不稳定，易发生基因突变(或变异率高)。 基因表达与性状的关系 基因 蛋白质 性状 转录 翻译 体现 基因 结构 蛋白质 性状 体现 控制 方式1：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 一、基因控制性状的途径 血红蛋白 基因正常 GAG CTC GTG CAC 血红蛋白 基因异常 血红蛋白正常 谷氨酸 缬氨酸 血红蛋白异常 红细胞正常 （圆饼状） 红细胞异常 （镰刀状） 基因 蛋白质结构 性状 一、基因控制性状的途径 方式1：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 实例：镰状细胞贫血症 正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰状细胞贫血患者的红细胞却 是弯曲的镰刀状，这样的红细胞易破裂，使人患溶血性贫血 编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基 CFTR蛋白在508位缺少苯丙氨酸 CFTR蛋白转运氯离子的功能异常 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蛋白空间结构发生变化 一、基因控制性状的途径 方式1：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 实例：囊性纤维化病 在大约70％的囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。 控制酪氨酸酶的基因异常 酪氨酸酶不能正常合成 酪氨酸不能正常转化为黑色素 缺乏黑色素，表现白化病 基 因　 控制 酶的合成 代谢过程 控制 生物性状 控制 方式2：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状。 一、基因控制性状的途径 实例：人类白化病 6 一、基因控制性状的途径 编码淀粉分支酶基因 打乱编码淀粉分支酶基因 合成淀粉分支酶 蔗糖合成为淀粉 圆粒豌豆 吸水 淀粉分支酶不能正常合成 淀粉下降，蔗糖升高 皱粒豌豆 失水 方式2：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状。 实例：豌豆的圆粒和皱粒 淀粉的亲水性高，加水和面，淀粉低，保留水的能力减弱，皱缩 我很爱学习，我不是很爱学习 有些性状不是单纯的蛋白质，它是间接的控制蛋白质，再控制代谢，再间接控制性状 基因 蛋白质 性状 转录 翻译 体现 基因 结构 蛋白质 性状 基因 非蛋白类物质 前体物质 酶 方式2：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，间接控制生物体的性状。 性状 体现 体现 控制 控制 方式1：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 一、基因控制性状的途径 细胞分化是指在个体发育中，一个或一群细胞的后代在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化是基因选择性表达的结果。 管家基因：在所有细胞中都表达，例如呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。 奢侈基因：只在特定细胞中表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。 二、基因的选择性表达与细胞分化 在细胞分化的过程中，下列哪些物质会发生改变？ ①DNA、② tRNA、③ rRNA、④ mRNA、⑤ 蛋白质的种类 ⑥细胞数目、⑦细胞的形态、结构和功能 DNA、tRNA、rRNA的种类 不变 细胞的数目 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 10 基因 → mRNA → 蛋白质 转录 翻译 受到调控 调控途径很多，如表观遗传 表观遗传：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。 分化是对同一个体，不同细胞，基因存在选择性表达 和我们之前学习的都不一样，很多今典遗传学能解释的，在表观遗传学这里都没法解释 两种柳穿鱼花的形态结构分析 植株A 植株B 表型不同 碱基序列相同 Lcyc基因 Lcyc基因 开花时Lcyc基因表达 开花时Lcyc基因不表达 表达情况不同 甲基化程度不同 Lcyc基因 甲基化程度低 Lcyc基因 甲基化程度高 两侧对称状 辐射对称状 花呈辐射 对称状 花呈两 侧对称 资料分析一 由此我们发现，柳穿鱼花植株B型表型改变的机制与因碱基序列改变的皱粒豌豆形成机制不同：即在基因碱基序列不变的情况下，仍可以发生基因表达和表型的变化。这一发现，与经典遗传学通常认为的“基因决定性状”不一致。 资料分析一 两种柳穿鱼花的形态结构分析 甲基是一个化学基团（-CH3），它与DNA上的胞嘧啶选择性结合的过程就叫做DNA甲基化。 甲基化 基因的甲基化程度较高，导致基因不表达的原因,可能是因为甲基化的位置在 ，导致其与_________的结合受阻，导致 过程受阻。 RNA聚合酶 启动子 转录 深入研究表明，植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化。什么是甲基化呢？甲基是一个化学基团（-CH3），它与DNA上的胞嘧啶选择性结合的过程就叫做DNA甲基化。甲基化怎样影响基因表达的呢？ 甲基化主要干扰了基因编码区上游启动子处转录复合体的结合，使得编码区的遗传信息不能正常转录即DNA甲基化后转录异常。 于是植株B的Lcyc基因碱基序列不变，甲基化致使其不能正常表达，进而使得花呈辐射对称，即表型发生改变。 13 植株A 与植株A相似 P 大部分：与植株A相似 小部分：与植株B相似 植株B × F1 F2 可遗传 DNA甲基化修饰所导致的基因表达 和表型的变化是可以遗产给后代的。 ⊕ 资料分析一 两种柳穿鱼花的形态结构分析 这种甲基化修饰导致的表型改变是否可以遗传给后代呢？ 但不稳定，受到环境等其他因素影响， 很可能被去甲基化 表观遗传： 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。 那么DNA的甲基化修饰是否与具有“颗粒性”的基因一样能够遗传给后代呢？ 回顾孟德尔的豌豆杂交实验：纯合圆粒和皱粒豌豆杂交，F2代出现3：1性状分离，说明遗传因子（基因）可以跟随配子遗传给后代，并且遵循分离定律。同理研究人员也将两种柳穿鱼花植株进行了连续杂交，F2代出现性状分离，有一小部分与植株B相似，由此说明DNA甲基化修饰所导致的基因表达和表型的变化是可以遗产给后代的。但是分离比不是3：1，这又与经典遗传学不完全相同。 没有发现什么特殊的规律 甲基化水平不一样 小鼠毛色受一对等位基因Avy和a控制， Avy为显性，表现为黄色；a为隐性，表现为黑色。 资料分析二 小鼠毛色遗传分析 小鼠的基因序列 并没有发生改变 但是Avy基因的表达 受影响 ❓ F1 Avya 那这样的表观遗传现象是否具有普遍性呢？请看资料二，某种实验小鼠毛色受等位基因Avy和a的控制，Avy为显性，表现为黄色；a为隐性，表现为黑色体毛。纯种黄色小鼠与纯种黑色小鼠杂交，子代小鼠基因型为Avya，却表现出黄色和黑色之间的一系列过渡类型。如何解释杂合子小鼠的表型的差异呢？ 杂合子的表现程度不一样 不是不完全显性，如果是的话，那么大家都应该是一个性状，只不过可能是灰色 无甲 基化 黄色鼠 Avy基因高表达 不同程度的甲基化 Avy基因 表达受抑制 一系列过渡类型 甲基化的程度最高 黑色鼠 Avy基因不表达 资料分析二 小鼠毛色遗传分析 因为小鼠的Avy基因的前端有多个可发生DNA甲基化修饰的位点，当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制，并且甲基化程度越高，受到的抑制越明显，小鼠的毛色越深。 ①基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异。 ②一个蜂群中，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。 持续吃蜂王浆 幼虫期只吃三天蜂王浆 蜂王 工蜂 普遍性、可遗传性、可逆性、不变性和受环境影响。 表观遗传的其他实例和特点 表观遗传现象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。 小蓝 第27练11-13、16 第28练1-6 $