4.2基因表达与性状的关系（第1课时）课件-高一下学期生物人教版必修2

1、高一人教版生物学必修2第4章基因表达与性状的关系（第一课时）问题探讨（P71）：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。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。讨论以下几个问题：问题1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？神奇的水毛茛（一般）相同（可能会发生可遗传变异）。环境遗传信息对生物性状的控制存在着复杂的调控机制。问题2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？问题3.为什么相同的生物在不同的环境中会出现性状差异？给予我们什么启发？一.基因表达产物与性状的关系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

2、因正常淀粉分支酶活性正常淀粉合成正常，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实例1：豌豆的圆粒与皱粒 圆粒豌豆 皱粒豌豆性状对比基因对比饱满，能有效保留水分 皱缩，失水含有编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶基因插入了一段外来DNA序列淀粉在细胞中具有保留水分的作用。一、基因表达产物与性状的关系实例2：人类白化病形成的机理 白化病患者体内缺乏黑色素，全身皮肤呈乳白或粉红色，毛发为白或淡黄色。由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或

3、鳞状细胞癌.白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶基因异常而缺少酪氨酸酶，使得黑色素不能正常合成。酪氨酸酶基因mRNA酪氨酸酶酪氨酸中间产物黑色素转 录翻 译【合成黑色素的代谢途径】1. 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。基因控制酶代谢性状控制控制实例3:囊性纤维化一、基因表达产物与性状的关系2.基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 蛋白质的结构基因控制性状控制 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。囊性纤维病形成机制编码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

4、能异常黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染基因蛋白质结构功能性状红细胞易破裂,患溶血性贫血实例4 镰状细胞贫血控制血红蛋白形成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镰刀状基因蛋白质结构性状血红蛋白的结构正常红细胞呈圆饼状控制血红蛋白形成的基因碱基对正常红细胞正常一.基因表达产物与性状的关系实例4:镰状细胞贫血基因控制性状的方式 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 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。基因通过指导蛋白质的合成来控制性状。其控制性状的方式：直接和间接控制。间接控制直接控制表 达基因结构蛋白酶或激素细胞结构 细胞代谢生物性状生物性状一、基因

5、表达产物与性状的关系 无论是直接控制还是间接控制，基因都是通过指导蛋白质的合成来控制性状的。那么来自同一个受精卵的细胞基因相同，为何形态、功能各异?二、基因的选择性表达与细胞分化资料科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。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+ + +（“”表示检测发现相应的分子，“”表示检测未发现相应的分子。）1. 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。2. 3种

6、细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、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？基因表达存在选择性(细胞分化)。1. 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是否存在某些特定基因在某生物所有细胞都会表达呢？2. 细胞中表达的基因分类：管家基因：奢侈基因：在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的。如呼吸酶基因、核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异。如血红蛋白基因、胰岛素基因等。1.细胞分化的“不变”与“变”DNA、tRNA、

7、rRNA 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2.细胞分化的本质基因的选择性表达。而基因的选择性表达与基因表达的调控有关。基因什么时候表达？在哪种细胞中表达？以及表达水平的高低？如何调控？都是受到调控的，这种调控会直接影响性状。二、基因的选择性表达与细胞分化基因表达与性状的关系基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。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。基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，其控制方式有：直接和间接控制。一.基因表达产物与性状的关系1.直接控制2.间接控制二.基因的选择性表达与细胞分化细胞分化的本质：基因的选择性表达。（P75）

8、练习与应用一.概念检测（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（ ）解析：细胞分化的本质是基因的选择性表达，不同类型细胞通过基因选择性表达产生不同种类的蛋白质，从而使细胞的形态、结构和功能产生稳定性差异，因此上述说法正确。（P78）复习与提高一.选择题5.人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两种细胞内（ ） A.tRNA不同 B.rRNA不同 C.mRNA不同 D.DNA上的遗传信息不同解析：人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同的主要原因是基因选择性表达的结果，不同基因转录出不同的mRNA ，翻译合成不同的蛋白质，从而赋予不同细胞形态

9、、结构和功能的差异C正确，D错误；tRNA的功能是运输氨基酸，rRNA的功能是构成核糖体，核糖体是合成蛋白质的机器， 在不同细胞中tRNA和rRNA一般都相同，不具有特异性，A、B错误（P78）复习与提高（二.非选择题）2.在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨酸的代谢途径如下图所示。请回答下列问题。缺乏酶，黑色素不能合成，会使人患白化病缺乏酶，尿黑酸不能形成乙酰乙酸而积累在人体内，从而会使人患尿黑酸症。(1) 哪种酶的缺乏会导致人患白化病？尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露在空气中会变成黑色，这是尿黑酸症的普遍表现。请分析缺乏哪种酶会使人患尿黑酸

10、症。（P78）复习与提高（二.非选择题）2.在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨酸的代谢途径如下图所示。请回答下列问题。(2) 从这个例子可以看出，基因、营养物质的代谢途径和遗传病这三者之间有什么关系？提示：由这个例子可以看出，白化病等遗传病是由某些缺陷基因所引起的，这些基因的表达产物可能是参与营养物质代谢途径的重要的酶。基因可以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。(3) 苯丙酮尿症表现为苯丙氨酸的代谢产物之一 苯丙酮酸积累，并从尿中大量排出，而苯丙酮酸在脑中积累可阻碍脑的发育，造成智力低下。从2009年起，我国政府启动了苯丙酮尿症患儿特殊奶粉补助项目，这种特殊奶粉不含苯丙氨酸。启动这个项目的意义是什么？ 为贫困苯丙酮尿症患儿免费提供无苯丙氨酸配方奶粉