【生物课件】基因表达与性状的关系 2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

[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。这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？海南中学扁平状丝状基因表达受精卵有丝分裂叶呈扁平状与丝状（基因组成相同）环境可能影响不同蛋白质（不同）直接决定性状基因控制蛋白质体现性状怎样控制？海南中学【本节聚焦】●基因如何控制生物体的性状？●细胞分化与基因表达有什么关系？●表观遗传信息是如何调控基因表达的？●怎样理解基因与性状关系的复杂性？第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系基因酶代谢过程性状编码淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正常合成淀粉合成正常，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保持水分打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶异常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低，失水皱缩编码淀粉分支酶的基因外来DNA插入一、基因表达产物与性状的关系实例1：豌豆的圆粒与皱粒一、基因表达产物与性状的关系实例2：人的白化病基因酶代谢过程性状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而表现为白化病控制酪氨酸酶的基因正常酪氨酸酶合成酪氨酸能转化为黑色素含有黑色素表现正常

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。海南中学实例3：囊性纤维病实例3：囊性纤维病基因蛋白质结构性状编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，空间结构异常CFTR转运氯离子的功能异常黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染编码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一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系1.基因通过控制__________来控制__________，进而控制生物体的性状。如豌豆的圆粒和皱粒、白化病2.基因还能通过控制_______________来_______控制生物体的性状。如囊性纤维病酶的合成代谢过程蛋白质的结构直接酶的合成基因蛋白质结构性状间接控制直接控制生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。同一生物体的不同类型细胞中，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二、基因的选择性表达与细胞分化[思考•讨论]分析不同类型细胞中DNA和RNA的检测结果检测的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？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，但只检测到了其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？3.

3种细胞中有表达情况相同的基因吗？红细胞胰岛细胞2.细胞分化的本质：基因的选择性表达。二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化1.不同细胞内表达基因的分类①在所有细胞中都表达，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的②只在特定细胞中表达

核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因等奢侈基因

卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因等管家基因细胞分化的“不变”与“变”DNA、tRNA、rRNA

①不变②变mRNA、蛋白质的种类细胞的形态、结构和功能基因在何时表达、在什么细胞中表达、表达水平的高低如何都要受到调控基因的选择性表达与基因表达的调控有关细胞的数目

很多人认为，这一辈子不管如何“胡过”（不健康的生活习惯，包括抽烟、喝酒、暴食、熬夜等），最多是自己的身体受到影响，而不会影响到孩子。然而，真的是这样吗？海南中学[思考.讨论]

【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。A,B两种植株，体内的Lcyc基因的序列相同植株A：Lcyc基因在开花时表达植株B：Lcyc基因不表达问题1：柳穿鱼性状改变的原因？植株B的Lcyc基因被高度甲基化（有多个碱基连接甲基基团）Lcyc基因正常植株A开花时表达Lcyc基因高度甲基化植株B开花时不表达×P：F1：问题2：F1的花为什么与植株A的相似？Lcyc基因植株ALcyc基因表达Lcyc基因植株BLcyc基因不表达甲基化植株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。F1（自交）F2绝大部分植株的花与植株A相似少部分植株的花与植株B相似F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因；甲基化的Lcyc的基因可遗传，并控制生物的性状。问题3：在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因【资料2】小鼠的毛色受一对等位基因控制Avy是显性基因，表现为黄色体毛；a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。AvyAvyaa×AvyaPF1

在Avy基因的前端有一段特殊的碱基序列决定该基因表达水平，有多个可发生DNA碱基化修饰的位点，当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制。甲基化程度越高，Avy基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。不同颜色的小鼠三、表观遗传问题4：小鼠性状改变的原因是什么？问题5：资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？三、表观遗传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2.形成原因：基因的碱基序列没有发生变化，但部分碱基发生了_______________，_______了基因的表达，进而对表型产生影响。甲基化修饰抑制3.表观遗传的特点①基因的碱基序列保持不变②可遗传③普遍存在受环境影响、可逆性如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复基因的表达。4.常见的调控机制①DNA甲基化修饰②构成染色体的组蛋白甲基化、乙酰化等5.发生时期：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。6.其他实例①基因组成相同得同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关②基因甲基化决定了蜜蜂发育成工蜂还是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的[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，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甲基化诱发三、表观遗传（1）一个性状可以受多个基因的影响，如人的身高；(多因一效)（2）一个基因也可以影响多个性状，如水稻的Ghd7基因。(一因多效)水稻Ghd7基因开花调控控制生长发育产量四、基因与性状的对应关系1.大多数情况下，基因与性状的关系