基因表达与性状的关系课件-高一下学期生物人教版必修2

基因表达与性状的关系人教版·生物学·必修2·遗传与进化第4章《基因的表达》第2节任务1：分析豌豆种子圆粒与皱粒的成因R基因圆粒控制r基因皱粒控制淀粉有保留水分的作用淀粉含量多有效保留水分淀粉含量少失水而皱缩提出问题是什么原因导致豌豆淀粉含量不一样呢？圆粒豌豆皱粒豌豆资料1：分析豌豆种子圆粒与皱粒的成因R基因编码淀粉分支酶的基因mRNA多肽链淀粉分支酶淀粉含量多锁水编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱异常淀粉分支酶淀粉含量少失水r基因概括豌豆的圆粒与皱粒性状的形成机制基因酶代谢过程性状控制调节表现编码淀粉分支酶的基因DNA中插入了一段外来DNA序列指导合成淀粉分支酶正常淀粉合成正常淀粉含量高有效保留水分（圆粒）引起淀粉含量低失水皱缩（皱粒）淀粉分支酶异常淀粉不能正常合成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分析白化病代谢途径基因酶代谢过程性状控制调节表现白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退，使得黑色素不能正常合成。编码酪氨酸酶的基因_______________酶异常，无法合成缺少酶，无法合成_______缺乏______表现______症状酪氨酸异常黑色素黑色素白化病囊性纤维化的形成机制ATPADP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的形成机制编码CFTR蛋白的基因_____________CFTR蛋白在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编码CFTR蛋白的基因基因蛋白质结构性状蛋白质功能苯丙氨酸基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。DNAmRNA蛋白质

性状转录翻译体现复制基因通过其表达产物(蛋白质)控制生物体的性状。基因基因酶的合成蛋白质的结构控制控制控制代谢过程直接控制间接控制概括基因控制生物性状的途径举例：圆粒豌豆与皱粒豌豆；白化病的形成举例：囊性纤维化的形成；镰刀型细胞贫血症

同一生物体中不同类型细胞，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？受精卵有丝分裂细胞分化那么基因的表达与细胞分化有何关系？基因的选择性表达与细胞分化基因的选择性表达与细胞分化检测的3种细胞卵清蛋白、珠蛋白、胰岛素、呼吸相关酶、核糖体蛋白基因细胞呼吸相关酶基因mRNA核糖体蛋白基因mRNA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+++++--+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种细胞中的基因和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。这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别?不同细胞的基因的表达具有选择性有共用蛋白，也有特有蛋白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？管家基因奢侈基因基因的选择性表达与细胞分化所有细胞均表达，指导合成的蛋白质是维持生命活动所必需的。管家基因细胞分化的本质是基因的选择性表达。只在某些细胞中特异性表达的基因。奢侈基因如：ATP合成酶基因、核糖体蛋白基因等。如胰岛素基因、血红蛋白基因等。细胞分化的“不变”与“变”DNA、tRNA、rRNA①不变细胞的数目②变mRNA、蛋白质的种类细胞的形态、结构和功能观察现象——提出问题提出问题为什么F1中基因型相同的小鼠会产生不同毛色的性状？不同毛色小鼠杂交实验×黄色体毛（AvyAvy）黑色体毛（aa）PAvyaF1均在相同环境下培养F1小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a控制Avy：显性基因，表现为黄色体毛a：隐性基因，表现为黑色体毛探究一：观察现象——提出问题为什么小鼠基因型相同而表型不同？假说1：亲代传给F1小鼠Avy基因序列信息可能发生了突变假说2：F1小鼠的Avy基因在转录和翻译的过程中基因表达情况不同图1小鼠毛色基因表达路径探究一：实验验证亲代传递给F1小鼠的Avy基因可能发生了突变假说1实验结果：亲代黄色小鼠和子代F1小鼠Avy基因的碱基序列一致假说2F1小鼠的Avy基因在转录和翻译的过程中基因表达情况不同基因的碱基序列保持不变Avy基因的表达情况不同导致性状发生改变。探究二：延伸探究——基因的表达情况不同提出问题为什么F1代小鼠中Avy基因表达水平不同呢？Avy基因甲基化程度越深，毛色也越深实验结论：甲基化导致了Avy基因表达水平不同F1黄色小鼠(左)与黑色小鼠(右)基因组测序对比图其中白色表示未甲基化，黑色表示甲基化。探究二：基因甲基化带状或中间色小鼠黑色小鼠DNMT研究表明Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列(启动子)决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生甲基化修饰的位点。甲基转移酶正常转录RNA聚合酶黄色小鼠转录部分被抑制转录被抑制探究三：Avy基因甲基化抑制转录过程中导致的毛色不同能否遗传呢？实验思路：

实验预期结果：将多只不同毛色的F1小鼠进行测交，观察后代小鼠毛色（表型）。

若后代

则说明Avy基因的甲基化不可遗传若后代

则说明Avy基因的甲基化可遗传只有黑色小鼠和黄色小鼠

出现多种毛色的小鼠×子一代小鼠Avya亲代小鼠aa测交后代小鼠（Avya）得出结论：F1小鼠Avy基因的甲基化是可遗传。探究三：Avy基因甲基化抑制转录导致的毛色不同能否稳定遗传呢？得出结论：F1小鼠Avy基因的甲基化可遗传，但不稳定易受环境影响。可遗传但不稳定实验思路：

将多只不同毛色的F1小鼠进行测交，观察后代小鼠毛色（表型）。

×子一代小鼠Avya亲代小鼠aa测交后代小鼠（Avya）概念建构碱基排列顺序不变Avy基因的表达情况不同甲基化导致了F1小鼠毛色（表型）的不同基因甲基化可以遗传给后代，但不稳定易受环境影响。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表观遗传探究一探究二探究三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类型DNA的甲基化修饰染色体上蛋白质的修饰（组成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰）非编码RNA干扰可遗传碱基序列保持不变基因表达和表型变化可逆其它基因表达调控因素组蛋白乙酰化组蛋白乙酰化-促进基因转录RNA干扰-抑制mRNA翻译DNAmRNA蛋白质非编码RNA（eg：siRNA）阻止翻译(抑制基因表达)DNA甲基化组蛋白乙酰化非编码RNA干扰基因mRNA蛋白质碱基序列不变转录翻译总结概念应用正常植株ALcyc基因高度甲基化植株B×（杂交）F1（自交）F2少部分植株A相似绝大部分PLcyc基因柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。植株A与植株B体内Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。研究表明，植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化。基因、性状、环境的关系基因通过改变遗传物质如基因突变，染色体变异等，使性状发生改变。通过表观