基因表达与性状的关系高一下学期生物人教版必修2

§4-2基因表达与性状的关系基因的表达学习目标通过资料分析，建立基因控制性状的两种模型。01通过分析材料，认同细胞分化的实质是基因的选择性表达，理解细胞调控基因表达的机制。02结合基因、性状与环境三者关系，理解表观遗传现象并学以致用。03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。基因与性状不一定是一一对应的关系水毛茛新课引入复制蛋白质转录翻译基因（DNA）复制RNA逆转录中心法则图解生物的性状蛋白质如何体现生物性状环境条件如何影响生物性状新课引入基因表达产物与性状的关系①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：饱满，能有效保留水分皱粒：皱缩，失水圆粒：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。实例1：豌豆的圆粒与皱粒基因表达产物与性状的关系①实例1：豌豆的圆粒与皱粒编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱皱粒豌豆的形成机制淀粉分支酶异常，活性大大降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩基因酶的合成代谢过程生物性状控制圆粒豌豆皱粒豌豆控制控制基因控制性状表达的方式？白化病的病因编码酪氨酸酶的基因酪氨酸酶酪氨酸黑色素催化控制合成（异常）（缺少）×（不能合成）白化病患者×基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。基因表达产物与性状的关系①实例2：白化病基因表达产物与性状的关系①实例3：囊性纤维化编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失3个碱基囊性纤维化病CFTR蛋白在第508位缺少丙氨酸，空间结构改变CFTR转运氯离子的功能异常基因蛋白质的结构生物性状控制囊性纤维化病支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺部功能受损。直接控制基因控制性状表达的方式症状病因70%结果基因表达产物与性状的关系①实例4：镰状细胞贫血红细胞易破裂,患溶血性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基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状转录作为酶来控制代谢过程翻译蛋白质基因RNA性状蛋白质直接参与生命活动间接控制：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；直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；小结：基因表达产物与性状的关系基因对性状的间接控制和直接控制大多数是通过蛋白质来起作用的。间接直接

1.如图所示为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述正确的是()A.①②或⑤⑥都表示基因的表达过程，但发生在不同细胞中B.基因1和基因2的遗传一定遵循基因的自由组合定律C.生物体中一个基因只能决定一种性状D.⑤→⑥→⑦过程说明基因可通过控制酶的合成，直接控制生物体的性状√基因选择性表达与细胞分化①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mMRA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞++++--红细胞+++-+-胰岛细胞+++--+这3种细胞合成的蛋白质种类有什么差别？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。

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。输卵管细胞只能合成卵清蛋白，红细胞只能合成珠蛋白，胰岛细胞只能合成胰岛素讨论检测的3种细胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因卵清蛋白基因表达珠蛋白基因表达胰岛素基因表达输卵管细胞++++--红细胞+++-+-胰岛细胞+++--+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？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。

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。细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。讨论基因选择性表达与细胞分化①分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果

奢侈基因只在某些细胞中特异性表达的基因。比如：卵清蛋白基因、胰岛素基因。管家基因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。比如：核糖体蛋白基因，ATP合成酶基因。

在不同类型的细胞中,表达的基因可以分为两类基因选择性表达与细胞分化奢侈基因的表达是细胞分化的标志（2）只在某类细胞中特异性表达的基因有________________。（1）在所有细胞中都能表达的基因有__________________。表达基因的分类:①核糖体蛋白基因②ATP合成酶基因③血红蛋白基因④卵清蛋白基因⑤呼吸酶基因⑥胰岛素基因③④⑥⑦⑧⑨⑧唾液淀粉酶基因⑨肌动蛋白基因⑦抗体基因①②⑤基因选择性表达与细胞分化2.下列哪项能说明某细胞已经发生了分化()A.进行ATP的合成 B.进行呼吸酶的合成C.合成血红蛋白 D.存在血红蛋白基因√在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。细胞分化的“不变”与“变”不

变变DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目mRNA、蛋白质的种类、细胞的形态、结构和功能

细胞分化的实质就是：基因的选择性表达基因选择性表达与细胞分化形态、结构、功能不同种类相同表达的类型选择性表达的基因（奢侈基因）所有细胞都表达的基因（管家基因）核糖体蛋白基因ATP合成酶基因卵清蛋白基因胰岛素基因该类基因指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需同一个体的不同细胞细胞分化基因导致举例举例意义基因的选择性表达基础与基因表达的调控有关原因生物体多种性状的形成本质基因表达水平的高低基因什么时候表达基因在哪种细胞表达细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因什么时候表达、在什么条件下表达、在哪些细胞中表达以及表达水平的高低，都与基因表达的调控有关。小结：基因选择性表达与细胞分化Lcyc基因正常植株A开花时表达Lcyc基因高度

甲基化植株B开花时不表达×（杂交）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相似表观遗传——资料1柳穿鱼花的形态结构Lcyc基因的表达（转录和翻译）植株A植株B

直接相关基因不相同同开花时表达不表达（甲基化）

问题1:如何解释甲基化现象？DNA甲基化抑制了基因的表达！表观遗传——资料1GC3’5’GC3’5’GC3’5’GC3’5’CH3CH3未甲基化修饰甲基化修饰Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因

问题2:两种基因的碱基序列有没有改变？没有

问题3:DNA甲基化可以遗传吗？可以，柳穿鱼花的实验可以证明表观遗传——资料1植株A植株B大部分少部分×

1.

F1的花色为什么与植株A的相似？讨论2.在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？F1同时含有来自植株A和B的Lcyc基因。植株A的Lcvc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的花与植株A的相似。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，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。PF1F2表观遗传——资料1某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a控制，Avy为显性基因，表现黄色体毛，a为隐性基因，表现黑色体毛。×PF1AvyAvy（黄色）aa（黑色）Avya（?色）表现不同毛色，介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型Avy基因调控黄色颜色越深甲基化程度越高抑制抑制越明显未甲基化CH3Avy基因甲基化表观遗传——资料21.上述资料中，柳穿鱼花和小鼠性状改变的原因是什么？2.上述两个例子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？柳穿鱼花的形态改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变是因为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。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到抑制，进而影响性状。都表现为基因的碱基序列不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对性状产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的性状。讨论表观遗传——资料2(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)②染色体组蛋白甲基化、乙酰化等；③非编码RNA干扰（例如miRNA）；(主要抑制翻译)③可逆性；④普遍性(4)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表观遗传组蛋白被修饰后，染色质形态发生变化，有利于基因表达(组蛋白乙酰化促进表达)或不利于基因表达(组蛋白甲基化抑制表达)。(5)表观遗传实例基因甲基化决定了蜜蜂发育成工蜂还是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的，为什么发育结果不同呢？蜂王工蜂表观遗传实例3：蜂王与工蜂发育从外在看因为蜂王幼虫吃的是蜂王浆，住的是大蜂巢，从内在看，蜂王浆、大蜂巢等减少了基因甲基化，使幼虫得以发育成蜂王，而工蜂幼虫的甲基化太高只能发育成工蜂，体型、生殖能力都有差别。基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关。表观遗传实例4：同卵双胞胎什么因素影响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甲基化诱发表观遗传与社会的联系基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状。细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下，发生可遗传的性状改变。有些性状是由单个基因控制的。有些性状是由多个基因控制的。人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。3.有的一个基因可决定或影响多种性状。我国科学家研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。4.性状是基因与环境共同作用的结果。后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用；水毛茛两种类型叶的形成也与环境因素相关。基因与性状的关系基因与性状不一定是一一对应的关系③②①残翅果蝇翅长接近正常的果蝇残翅果蝇幼虫

31℃培养残翅果蝇在25℃培养下