人教版（2023）必修2 4.2基因表达与性状的关系课件(共27张PPT)

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蛋白质与性状有何关系？

基因与性状有何关系？

基因与蛋白质有何关系？

基因指导蛋白质的合成

基因控制性状

蛋白质是生命活动的主要承担者

回顾旧知

4.2基因表达与性状的关系

第四章基因的表达

目录

contens

基因表达产物与性状的关系

表观遗传

基因的选择性表达与细胞分化

讨论:

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？

水毛茛

问题探讨

同一株水毛茛，裸露在空气中的叶片和浸没在水中的叶片，形态是不同的。浮在水面上的叶子是宽阔的五边形或者手掌形，而沉在水中的叶子则变成了细细的丝状叶。

活动一：阅读课本71-72页，思考下列问题：

1.为什么有的豌豆是圆粒，有的是皱粒？

2.人表现白化症状的原因是什么？

3.囊性纤维病的发病机制是什么？

一、基因表达产物与性状的关系

豌豆的圆粒与皱粒

①性状对比（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）

圆粒：淀粉含量高，能有效保留水分，饱满

皱粒：淀粉含量低，失水，皱缩

②基因对比：

圆粒：含有正常编码淀粉分支酶的基因

皱粒：插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因

圆粒豌豆

皱粒豌豆

一、基因表达产物与性状的关系

豌豆的圆粒与皱粒的形成机制

圆粒豌豆的形成机制

皱粒豌豆的形成机制

编码淀粉分支酶的基因正常

淀粉分支酶正常

淀粉合成正常，含量增加

淀粉含量高，有效保留水分

编码淀粉分支酶的基因被打乱

淀粉分支酶异常，活性降低

淀粉合成受阻，含量降低

淀粉含量低的由于失水而皱缩

基因

酶

细胞代谢

性状

人的白化病

①性状对比

正常：皮肤颜色正常，毛发为黑色

患病：皮肤、毛发为淡白色

②基因对比：

正常：含有编码酪氨酸酶的基因

患病：编码酪氨酸酶的基因异常

白化病患者

正常人

一、基因表达产物与性状的关系

人的白化症状形成机制

正常的形成机制

患者的形成机制

编码酪氨酸酶的基因正常

酪氨酸酶正常

酶将酪氨酸转变为黑色素

表现正常

编码酪氨酸酶的基因被打乱

酪氨酸酶异常，无法正常合成

缺少酶，无法合成黑色素

缺乏黑色素表现白化症状

基因

酶

细胞代谢

性状

基因与性状的关系（间接）：

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。

过程：

基因→酶的合成→细胞代谢→性状

实例：

①豌豆的圆粒和皱粒（淀粉分支酶）

②人的白化症状（酪氨酸酶）

一、基因表达产物与性状的关系

囊性纤维病（约70%患者中）

①性状对比

正常：肺部功能正常

患病：肺部功能严重受损

②基因对比：

正常：含有编码CFTR蛋白的基因正常

患病：编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基

囊性纤维病患者的肺部

一、基因表达产物与性状的关系

囊性纤维病形成机制

正常的形成机制

患者的形成机制

编码CFTR蛋白的基因正常

CFTR蛋白正常

CFTR转运氯离子的功能正常

表现正常

编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基

CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸

CFTR转运氯离子的功能异常

肺功能严重受损

基因

蛋白质结构

功能

性状

基因与性状的关系（直接）：

基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。

过程：

基因→蛋白质的结构→性状

实例：

①囊性纤维化疾病（CFTR蛋白）

②镰刀型细胞贫血症（血红蛋白）

二、基因表达产物与性状的关系

分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果

同一生物体中不同类型的细胞（鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞），基因都相同，而形态、结构和功能却各不相同，为什么？

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基因mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA

输卵管细胞++++--

红细胞+++-+-

胰岛细胞+++--+

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。

二、基因的选择性表达与细胞分化

科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。

表达的基因大致分为2类：

①管家基因：在所有细胞中都表达的基因（e.g.核糖体蛋白基因）

②奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因（e.g.胰岛素基因）

细胞分化的实质：基因的选择性表达

（基因的选择性表达与基因表达的调控有关）

二、基因的选择性表达与细胞分化

三、表观遗传

活动一：阅读课本73页资料1和资料2，思考下列问题：

1.柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？

2.分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B相似？

3.资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同特点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示

植株A

植株B

不同颜色的小鼠

三、表观遗传

三、表观遗传

讨论

2.分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植物的花与植株B相似？

LcycA

LcycB

ⅹ

F1

F1同时含来自A和B的Lcyc基因。A的Lcyc基因为显性，B的为隐性，所以F1的花与植株A相似。

F2

F2中，有部分植株含两个来自B的Lcyc，由于该基因被高度甲基化，基因表达受抑制，表现型与B相似

三、表观遗传

讨论

3.资料1和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？

共同点：

均为基因碱基序列不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制基因表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可遗传给后代，使后代出现同样表型。

启示：

碱基序列不变，性状发生改变，表明基因与性状之间并不是简单的一一对应关系。基因的表达受很多因素影响，体现了基因与性状之间的关系复杂性。

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。

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。

与社会的联系：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。男性吸烟者精子中DNA的甲基化水平升高，精子活力下降。

三、表观遗传

基因与性状的关系

基因与性状的关系：

①一个基因→一个性状

②多个基因→一个性状

e.g.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。

③一个基因→多个性状

e.g.水稻Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。

基因与性状的关系

生物体的性状不完全由基因决定，还受环境影响。

残翅果蝇在不同温度下的生长状况：

①培养温度25℃（正常培养温度）：残翅果蝇

②培养温度31℃：翅长接近正常的果蝇

基因与基因、基因表达产物、环境之间存在着复杂相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。

残翅果蝇

翅长接近正常

课堂练习

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。（）

X

√

课堂练习

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、该项研究说明人和羊共用一套遗传密码子

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

课堂练习

3．白化症病人出现白化症的根本原因是（）

A.病人体内缺乏黑色素

B.病人体内酪氨酸

C.控制合成酪氨酸酶的基因不正常

D.长期见不到阳光所致

C

课堂练习

4．下列关于中心法则的叙述，正确的是()

A.RNA不全是以DNA为模板转录合成的

B.酶的合成都需要通过转录和翻译两个过程

C.tRNA上的密码子能与mRNA上的碱基配对

D.