生物人教版（2023）必修2 4.2基因的表达与性状的关系（共27张ppt）

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2023

基因的表达

第二节：基因与性状表达的关系

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。

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。

1、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？

2、两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？

这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。

这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。

问题：基因如何控制生物性状的呢？

基因

蛋白质

性状

指导合成

体现

控制

编码淀粉分支酶的基因

正常

淀粉分支酶正常，活性较高

淀粉合成正常

淀粉含量高，有效保留水分

插入DNA序列

淀粉分支酶异常，活性较低

淀粉合成受阻

淀粉含量低，失水皱缩

基因

性状

酶

代谢过程

一.基因表达产物与性状的关系

案例1：豌豆的圆粒与皱粒

编码酪氨酸酶的基因正常

酪氨酸转化为黑色素

酪氨酸酶正常

表现正常

正常人

白化病人

编码酪氨酸酶的基因异常

酪氨酸不能转化为黑色素

酪氨酸酶不能合成

缺乏黑色素，表现为白化

基因

性状

酶

代谢过程

一.基因表达产物与性状的关系

案例2：人的正常肤色与白化病

基因

控制

酶的合成

代谢过程

控制

生物性状

控制

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。

一、基因表达产物与性状的关系

该病的病因是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白少了一个苯丙氨酸，空间结构发生改变，使CFTR蛋白对氯离子的转运发生异常，造成黏液分泌过多，堵塞呼吸道，细菌大量繁殖，诱发感染。

正常气管

囊性纤维化气管

一.基因表达产物与性状的关系

案例3：人的正常肺和囊性纤维病

编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基

编码CFTR蛋白的基因

第508位缺少苯丙氨酸

CFTR蛋白片段

CFTR蛋白结构异常

CFTR蛋白功能异常

囊性纤维化

囊性纤维化

ATP

ADP

功能正常的CFTR蛋白

H2O

异常关闭的CFTR蛋白

稀薄的黏液

氯离子

黏稠的分泌物不断积累

囊性纤维化

基因

2.基因通过控制蛋白质的结构来直接

控制生物体的性状。

蛋白质结构

控制

生物性状

控制

一、基因表达产物与性状的关系

基因

酶

细胞代谢

生物性状

结构蛋白

生物性状

蛋白质

间接作用

直接作用

1.基因通过控制来控制，进而控制生物体的性状。

酶的合成

代谢过程

2.基因通过控制来控制生物体的性状。

蛋白质的结构

直接

一、基因表达产物与性状的关系—小结

思考·讨论

分析不同类型细胞中DNA和mRNA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？

3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。

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，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？

细胞中并非所有的基因都表达，不同种类细胞中基因的表达情况有差别。

二.基因的选择性表达与细胞分化

1.细胞分化的实质：基因的选择性表达。

二.基因的选择性表达与细胞分化

2.表达的基因分类

①管家基因：在所有细胞中都表达的基因（如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。）

②奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因（如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。）

DNA、tRNA、rRNA

①不变

细胞的数目

②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

3.细胞分化的“不变”与“变”

4.同一个体的体细胞由于分化产生不同的形态和结构，不同细胞形态，结构不同的根本原因和直接原因是什么？

直接原因：

根本原因：

蛋白质结构不同

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。

基因什么时候表达

基因在哪种细胞中表达

基因表达水平的高低

调控基因是否表达

调控基因表达多少

性状

直接影响

三.表观遗传

植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化。

柳穿鱼是一种园林花卉。如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。柳川鱼花的形态结构与Lcyc基因的

表达直接相关。

植株A

植株B

实例1：柳穿鱼的花形态遗传

DNA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。

Lcyc基因

植株A

Lcyc基因

表达

Lcyc基因

植株B

Lcyc基因

不表达

甲基化

植株A

植株B

×

P：

F1：

1、F1的花为什么与植株A的相似？

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

Lcyc基因

Lcyc基因

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。

2、在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？

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。

实例2：小鼠毛色的遗传

AvyAvy

aa

×

Avya

P

F1

1、小鼠性状改变的原因是什么？

因为AVY基因的前端有一段影响AVY基因表达的特殊的碱基序列被甲基化修饰，AVY基因表达受到抑制。

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

实例2：小鼠毛色的遗传

(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)特点:

①DNA不变；

②可遗传；

(3)调控机制:

①DNA甲基化修饰；

(主要抑制转录)

③可逆性；

④普遍性

(4)表观遗传的例子:

①柳穿鱼的形态结构

②小鼠毛色的遗传

基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关

表观遗传实例：同卵双胞胎

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，表观遗传也在其中发挥了重要作用。

持续吃蜂王浆

幼虫期只吃三天蜂王浆

蜂王

工蜂

表观遗传实例：蜂王和工蜂

什么因素影响DNA的甲基化

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

【知识链接】

一个基因影响一个性状。

一个基因可以影响多个性状。

多个基因影响一个性状。

基因

通过改变遗传物质如基因突变，使性状发生改变。

通过表观遗传，导致产生性状差异。

环境

▲

▲

四、基因与性状的关系

③

②

①

这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？

刚孵化的残翅果蝇幼虫

31℃培养