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23

第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系问题探讨

同一株水毛茛（gen）裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表现出两种不同的形态。2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？讨论基因组成是一样的。可能是由叶片所处的环境因素引起的。基因和性状不一定是一一对应的一、基因表达产物与性状的关系实例1：豌豆的圆粒与皱粒①性状对比②基因对比：（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）圆粒：淀粉含量多，能有效保留水分，饱满皱粒：淀粉含量少，失水，皱缩圆粒：含有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一、基因表达产物与性状的关系基因酶的合成控制生物性状控制编码淀粉分支酶基因合成淀粉分支酶合成淀粉淀粉含量升高，保留水分编码支链淀粉酶的基因被插入的DNA序列打乱淀粉酶异常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆，失水皱缩控制代谢过程控制催化导致圆粒豌豆的形成机制皱粒豌豆的形成机制外来DNA插入一、基因表达产物与性状的关系实例2：白化病控制酪氨酸酶的基因异常酪氨酸不能正常转化为______酪氨酸酶不能正常合成缺乏黑色素，表现白化病黑色素基因酶代谢过程生物性状控制控制控制思考：老人头发变白和白

化病的原因相同吗？一、基因表达产物与性状的关系实例3：囊性纤维病囊性纤维病（约70%患者）①性状对比②基因对比正常：肺部功能正常患病：肺部功能严重受损正常：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个碱基正常气管囊性纤维化气管气流大小一、基因表达产物与性状的关系正常的形成机制编码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患者的形成机制编码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控制控制控制一、基因表达产物与性状的关系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。基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。直接作用间接作用基因结构蛋白细胞结构生物性状酶或激素细胞代谢生物性状途径一：途径二：基因控制性状的两种途径导学案P93例1对点练1

一、基因表达产物与性状的关系

BA.皱粒种子的形成说明基因可通过控制酶的活性间接控制生物性状B.淀粉分支酶基因对皱粒种子的影响体现了一个基因不只影响一种性状C.基因还可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，如白化病D.囊性纤维化是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的结果一、基因表达产物与性状的关系对点练1

豌豆种子有圆粒和皱粒两种，下图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的是(

)

。BA.图中显示了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B.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升C.皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异二、基因的选择性表达与细胞分化分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果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。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问题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。问题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？细胞中并不是所有的基因都能表达，在特定的细胞中基因的表达具有选择性，进而产生特异性蛋白二、基因的选择性表达与细胞分化问题3：在这三种细胞中是否存在着都表达的基因呢？细胞中的基因可以

分为几类？细胞分化的本质就是基因选择性表达。管家基因：所有细胞都表达的基因（核糖体蛋白基因，ATP合成酶基因等）

奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因（胰岛素基因、卵清蛋白基因等）问题4：细胞分化的实质？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都是受到调控的。导学案P94例2对点练2

二、基因的选择性表达与细胞分化

细胞血红蛋白基因胰岛素基因抗体基因有氧呼吸酶基因红细胞

--

胰岛B细胞-①-

浆细胞--②③A

二、基因的选择性表达与细胞分化对点练2

有人把分化细胞中表达的基因形象地分为“管家基因”和“奢侈基因”。“管家基因”在所有细胞中都处于活动状态，是维持细胞基本生命活动所必需的；而“奢侈基因”只在特定组织细胞中才处于活动状态。下列属于“管家基因”指导合成的产物是(

)

。A

三、表观遗传正常表型：左右对称花突变表型：辐射对称花资料一：柳穿鱼的花是什么原因导致花在形态结构中的差异？遗传信息（基因碱基排列顺序）性状❓可能是突变表型的基因序列发生改变猜测：验证：分别检测两种不同形态柳穿鱼Lcyc基因的碱基排列顺序，比较是否存在差异。研究发现：两种植株的Lcyc基因序列相同。Lcyc基因❓Lcyc基因表达正常Lcyc基因不表达高度甲基化三、表观遗传甲基是一个化学基团（-CH3），它与DNA上的胞嘧啶结合的过程就叫做甲基化。H3CLcyc基因CH3CH3DNA甲基化修饰Lcyc基因上多个胞嘧啶连接-CH3进行修饰，称做高度甲基化环境Lcyc基因DNA高度甲基化Lcyc基因表达抑制辐射花表型发生改变这种DNA的甲基化修饰导致的表型的变化可以遗传么？三、表观遗传×PF1F2×绝大多数对称花少部分辐射花思考：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？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；DNA的甲基化可以遗传给后代三、表观遗传实验现象：F1毛色介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型资料二：小鼠毛色的遗传×PAvyAvyaaF1Avya5`3`决定基因表达水平的序列无甲基化不同程度甲基化甲基化程度最高Avy基因不受抑制黄色鼠Avy基因高表达Avy基因受抑制最高黑色鼠Avy基因不表达Avy基因受不同抑制Avy基因低表达介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型Avy基因编码序列三、表观遗传思考：资料1和资料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？

资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。

这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。

启示：基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。知识拓展：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。三、表观遗传表观遗传概念：

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，叫做表观遗传。发生时期：普通存在于生物体的生长、发育

和衰老的整个生命活动过程中三、表观遗传【总结】表观遗传

DNA序列不变

可遗传

受环境影响

可逆性

【与社会的联系】

研究表明，吸烟会使人的体细胞DNA甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA甲基化水平明显升高。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。注意：①表观遗传不遵循孟德尔遗传规律。②表观遗传可以通过有丝分裂和减数分裂传递被修饰的基因。③表观遗传一般是影响基因的转录过程,进而影响蛋白质的合成。导学案P96认知生成

四、基因与性状的关系基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系1、一对基因控制一对性状2、一对基因影响多对性状（水稻Ghd7基因编码的蛋白质可以参与开花的调控，也可以对水稻生长、发育和产量有重要作用）3.、多对基因共同控制一种性状（身高）4、基因+环境共同决定性状长翅残翅意义：基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的

相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的

网络，精细地调控着生物体的性状。思维训练遗传学家曾做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31℃的环境中培