4.2基因表达与性状的关系课件-高一下学期生物人教版必修24

第2节

基因表达与性状的关系第4章基因的表达学习目标核心素养1.概述基因控制生物体性状的两种方式，进一步理解基因、蛋白质与性状关系。2.概述基因选择性表达与细胞分化的关系。3．概述生物体的表观遗传现象。1.生命观念：基因控制性状就是通过遗传信息的流动来实现的，体现生命的信息观。2.科学思维：柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传，让学生归纳出表观遗传。3.科学探究：表观遗传中小鼠的毛色为什么会出现不同的现象，引导学生分析探究4.社会责任：吸烟会使人的体细胞内DNA甲基化水平提高，影响健康，建议学生向周围人群宣传戒烟的道理，培养学生的社会责任感神奇的水毛茛

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：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？【答案】这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。【提示】这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。基因与性状不一定是一一对应的关系实例一、豌豆圆粒与皱粒性状对比基因对比淀粉在细胞中具有保留水分的作用饱满水分多皱缩失水含有编码淀粉分支酶的基因插入了一段外来DNA序列，打乱了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编码淀粉分支酶的基因指导合成DNA中插入了一段外来DNA序列促使蔗糖合成淀粉引起打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶出现____，活性_____豌豆水分较少而皱缩淀粉含量______________酶淀粉含量____

基因酶代谢过程性状高淀粉分支淀粉能______保留水分异常降低低外来DNA插入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。实例二、白化病

基因通过控制___________来控制___________，进而控制生物体的性状控制酪氨酸酶的基因异常机体无法将______转变为______________不能正常合成皮肤、毛发缺乏黑色素，表现_______结论1：酶的合成代谢过程这是一种间接控制途径酪氨酸酶黑色素白化症状基因酶代谢过程性状表现酪氨酸直接原因根本原因正常气管囊性纤维化气管实例三、囊性纤维化囊性纤维病患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染囊性纤维病患者CFTR蛋白（一种转运蛋白）异常编码CFTR蛋白的基因_____________CFTR蛋白在第508位缺少________CFTR蛋白转运_______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________发生变化缺失3个碱基苯丙氨酸空间结构氯离子实例四、人镰状细胞贫血症正常红细胞镰状红细胞（易破裂）例四：镰刀型细胞贫血症（5.1）编码血红蛋白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成镰刀型，运输O2能力降低容易破裂，患溶血性贫血基因还能通过控制______________来_____控制生物体的性状这是一种直接控制途径结论2：蛋白质的结构直接基因性状表现蛋白质结构一、基因表达产物与性状的关系归纳总结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。例1豌豆的圆粒和皱粒、例2白化病2、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。例3囊性纤维病、例4镰状细胞贫血症性状控制控制酶的合成细胞代谢蛋白质结构间接直接基因如图表示基因与性状之间的关系示意图，据图回答下列问题：(1)过程①和②分别代表什么过程？两者合称是什么？

(2)囊性纤维化患者肺功能严重受损，其患病的直接原因和根本原因是什么？①代表转录，②代表翻译，两者合称基因的表达。囊性纤维化的直接原因是CFTR蛋白结构异常；根本原因是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基。随堂练习

为什么形态、结构和功能却不相同？红细胞神经细胞纤维原细胞平滑肌细胞骨细胞脂肪细胞横纹肌细胞小肠上皮细胞

同一个体的不同的体细胞所含基因相同吗？相同

生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。二、基因的选择性表达与细胞分化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，对着三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下：阅读下列材料（课本中72页思考和讨论的内容），回答问题：(1)这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？这三种细胞都属于同一个体的体细胞，是受精卵经过有丝分裂而来的，因此基因组成相同，但合成的蛋白质种类不完全相同，直接原因是mRNA不同。分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果思考.讨论检测的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++++++++++++------（2）三种细胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但是都只检测到了一种基因的mRNA，这说明了什么？说明在高度分化的体细胞中，基因是选择性表达的。（3）三种细胞中的mRNA种类相同吗？tRNA和rRNA呢？同种生物的不同细胞中，mRNA的种类和数量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的种类一般没有差异。（4）是不是这三类细胞中表达的基因完全不相同？如不是，请举例说明。不是。控制细胞基本生命活动的基因在所有细胞中都能表达，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。1．细胞分化的实质：____________________。2．表达的基因的类型(1)在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是____________________

__________________如核糖体蛋白基因、

ATP合成酶基因。(2)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。3．细胞分化的标志4．细胞分化的“不变”与“变”基因的选择性表达维持细胞基本生命活动所必需的蛋白质二、基因的选择性表达与细胞分化归纳总结管家基因

奢侈基因

分子水平：合成某种细胞特有的蛋白质。细胞水平：形成不同种类的细胞。

①不变细胞的数目DNA、tRNA、rRNA②变mRNA、蛋白质的种类细胞的形态、结构和功能性状基因表达的调控基因什么时候表达在哪种细胞中表达表达水平的高低直接影响基因的选择性表达与（

）有关。基因表达的调控基因的选择性表达是怎样调控的？1、柳穿鱼花的形态结构的遗传柳穿鱼植株A柳穿鱼植株B性状表现开两侧对称花开辐射对称花Lcyc基因测序结果Lcyc基因表达情况检测Lcyc基因甲基化检测杂交实验柳穿鱼形态改变的原因:三、表观遗传：植株A植株B植株A植株B×F1（自交）F2Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化植株A和植株B碱基组成及序列一样，没有差异表达不表达与植株A相比，植株B的Lcyc基因高度甲基化（Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团）植株A和植株B杂交，F1的花与植株A相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。2、小鼠毛色的遗传小鼠性状改变的原因是什么？子一代小鼠基因型子一代小鼠表型Avy基因甲基化检测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。纯种黄色×纯种黑色→F1子一代均为Avya不同小鼠表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型毛色越深的小鼠，Avy基因甲基化程度越高5`3`Avy基因特殊碱基序列在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甲基化修饰的位点，当这些位点没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色。当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制。小鼠毛色的改变原因：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。①上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？

②资料1中，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的相似？发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受抑制F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因；

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；

因此同时含有这两个基因的F1中，花与植株A相似；

F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，表达均受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似；③资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？

1.基因的碱基序列_________2.部分碱基发生了____________，______了基因的表达，进而对表型产生了影响；3.这种DNA甲基化修饰还可以______________，

使后代出现同样的表型；没有变化甲基化修饰抑制遗传给后代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.常见的调控机制：DNA甲基化修饰；*主要抑制转录；相关信息：除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达；3.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；4.特点（1）可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。（2）不变性：基因的碱基序列保持不变。（3）可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即可以被修饰的DNA可以发生去甲基化。三、表观遗传：（3）一般是影响到基因的转录过程，进而影响蛋白质的合成。理解表观遗传注意三个问题（1）不遵循孟德尔遗传规律；（2）可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因；DNA甲基化修饰5`3`3`5`CGGC5`3`3`5`CGGCCH3CH3胞嘧啶甲基化通常是胞嘧啶发生甲基化修饰甲基化通常是抑制基因表达知识拓展Ⅲ.除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达组蛋白是组成染色质的主要蛋白质DNA组蛋白甲基化组蛋白甲基化示意图染色体上组蛋白的修饰（如甲基化、乙酰化等）非编码RNA调控：结果常常会导致基因沉默非编码RNA：不编码蛋白质的RNA表观遗传实例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。蜂王工蜂持续获得蜂王浆健康提示：

吸烟会使人的体细胞内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；但是若这些不良习惯被消除，这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失；

该种情况属于表型模拟表型模拟不会遗传，影响的是酶的活性等；表观遗传可以遗传，影响基因的表达等；表型模拟和表观遗传：（1）翅的发育需要经过酶催化的反应（2）酶是在基因指导下合成的（3）酶的活性受温度、pH等条件影响。（1）相同点：（2）不同点：都可以由环境改变引起的性状改变，遗传物质都没有改变。1.多因一效：2.一因多效：3.一因一效：一个性状可以受到多个基因的影响一个基因可以影响多个性状多因一效一因多效一因一效同时，生物体的性状也不完全是