基因表达与性状的关系高一下学期生物人教版必修2

第四章第2节

基因表达与性状的关系

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。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?问题探讨一样可能是由叶片所处的环境因素引起的。基因蛋白质性状一、基因表达产物与性状的关系指导体现控制？思考：基因如何控制生物的性状？实例1：豌豆种子圆粒与皱粒的原因编码淀粉分支酶的基因正常编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱淀粉分支酶正常淀粉合成正常，含量升高淀粉分支酶异常，活性大大下降淀粉合成受阻，含量降低外来DNA插入圆粒豌豆吸水皱粒豌豆失水肤色正常白化病酪氨酸酶基因酪氨酸酶表达酪氨酸黑色素催化酪氨酸酶基因缺乏酪氨酸酶缺乏导致酪氨酸无黑色素×受阻实例2：白化病的成因实例2：白化病的成因实例1：豌豆种子圆粒与皱粒的原因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。基因酶细胞代谢生物性状一、基因表达产物与性状的关系间接途径实例3：囊性纤维化病的发病机理CFTR基因正常CFTR蛋白结构正常编码CFTR的基因缺失3个碱基CFTR蛋白第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白结构异常，CFTR转运氯离子的功能异常官腔受阻，细菌繁殖，肺部功能受损肺部功能正常实例4：镰刀型细胞贫血症的发病机制血红蛋白基因正常血红蛋白正常红细胞正常(圆饼状)血红蛋白基因异常血红蛋白异常红细胞异常(镰刀状)患溶血性贫血实例4：镰刀型细胞贫血症的发病机制实例3：囊性纤维化病的发病机理基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。一、基因表达产物与性状的关系基因结构蛋白细胞结构生物性状直接途径二、基因的选择性表达与细胞分化同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么呢?细胞分化分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果检测的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+++——+思考：1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别?

2.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?这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。不完全相同，一些蛋白质在所有的细胞中都合成；还有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。1.不同细胞内表达基因的分类①管家基因：在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需的。如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因；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。2.细胞分化的本质：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。如何调控？二、基因的选择性表达与细胞分化细胞分化的“不变”与“变”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三、表观遗传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表观遗传就是一种非常重要的基因表达调控手段。实例1：柳穿鱼花的形态结构遗传植株A植株BLcyc基因Lcyc基因开花时表达Lcyc基因Lcyc基因开花时不表达正

常高度

甲基化实例1：柳穿鱼花的形态结构遗传植株AP×F1植株A×F2植株A植株BLcyc基因正常Lcyc基因高度甲基化开花时表达开花时不表达植株B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相似资料2：小鼠的毛色遗传某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。F1介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型Avy

aP×AvyAvyaa黄色鼠黑色鼠资料2：小鼠的毛色遗传5`3`Avy基因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柳穿鱼Lcyc基因小鼠Avy基因碱基序列没有变化部分碱基发生了甲基化修饰抑制了基因的表达表型产生影响可传给后代表型传给后代1.概念：生物体基因的碱基序列_________，但__________和_______发生____________的现象；2.常见的调控机制：4.特点:（1）DNA碱基序列不变；（2）可遗传给后代；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；三、表观遗传保持不变基因表达表型可遗传变化DNA甲基化修饰；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；5.实例（1）柳穿鱼花形遗传（2）某种小鼠毛色遗传（3）同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异（4）蜂王和工蜂的差异与社会的联系：

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；三、表观遗传四、基因与性状的关系1.基因决定生物性状①一个基因一种性状控制②一个基因多种性状控制③多个基因一种性状控制例：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。例：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。2.生物性状还会受到环境等条件的影响(表型=基因型+环境条件)如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。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℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释。残翅果蝇幼虫25℃培养31℃培养说明：表型是基因型与环境因素共同作用的结果基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，基因与基因，基因与基因产物、基因与环境之间存在复杂的相互关系，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络。总结：生物体能有序地生长、发育和繁殖，是基因表达调控的结果。性状是基因和环境相互作用的产物。课堂小结基因对性状的控制1.基因表达与性