4.2基因表达与性状的关系课件-2025-2026学年高一下学期生物人教版必修2

第二节

基因表达与性状的关系1.举例说明基因通过控制酶的合成或蛋白质的结构控制生物体的性状。2.通过比较同一生物体3种细胞中DNA和mRNA的检测结果，说明细胞分化是基因选择性表达的结果。3.阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性。学习目标

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。

1、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。2、两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。问题探讨基因指导合成蛋白质体现性状如何控制？基因---性状豌豆的圆粒与皱粒性状对比：（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）饱满，能有效保留水分皱缩，失水基因对比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实例一外来DNA序列打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶异常，活性降低蔗糖难以合成为淀粉，淀粉含量低淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（皱粒）基因酶代谢过程性状淀粉分支酶正常合成蔗糖合成为淀粉，淀粉含量高淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（圆粒）

编码淀粉分支酶的基因正常豌豆的圆粒与皱粒形成机制控制酪氨酸酶的基因正常酪氨酸酶正常合成酪氨酸能转化为黑色素基因酶代谢过程性状缺少酪氨酸酶酪氨酸不能转化为黑色素控制酪氨酸酶的基因异常表现为白化病表现正常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。（教材P71）结论1：实例二囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病，每1800个人中就有一个患者，每25个人中就有一个致病基因携带者。性状对比基因对比正常患病（约70%患者中）肺部功能正常肺部功能严重受损含有编码CFTR蛋白的基因正常编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基实例三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实例三红细胞易破裂,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结论2：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。（教材P71黑体字）实例四基因表达产物与性状的关系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。实例一豌豆的圆粒和皱粒、实例二白化病2、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。实例三囊性纤维病、实例四镰状细胞贫血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归纳总结基因控制性状的途径1.间接途径(1)途径：基因——→

的合成——→细胞

——→生物体的性状。(2)举例①豌豆的圆粒与皱粒圆粒豌豆：

含量高→成熟时吸水胀大；皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱→

异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。②人

的形成：控制

的基因异常→不能合成

→酪氨酸不能转变为

→表现出白化症状。控制酶控制代谢控制淀粉淀粉分支酶白化病酪氨酸酶酪氨酸酶黑色素总结2.直接途径(1)途径：基因——→

的结构——→生物体的性状。(2)举例

：编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了

→CFTR蛋白在第508位缺少

→CFTR蛋白

异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。控制控制蛋白质囊性纤维化3个碱基苯丙氨酸结构与功能总结1.直接控制途径蛋白质的结构基因控制直接控制生物体的性状酶的合成基因控制控制代谢过程间接控制生物体的性状2.间接控制途径小结基因表达产物与性状的关系记在课本71页(1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状(

)(2)基因型相同的个体，其表型一定相同(

)××正误判断检测的三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+++--+1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？

有共用蛋白，也有特有蛋白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？

基因的选择性表达基因的选择性表达与细胞分化1.表达的基因分类①管家基因在所有细胞中都表达的基因。（如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。）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、血红蛋白基因。）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细胞分化

基因的选择性表达与基因表达的调控有关。调控基因是否表达调控基因表达多少性状直接影响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

资料1：柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。植株A的Lcyc基因在开花时表达。植株A植株B植株B的Lcyc基因不表达，原因是它被高度甲基化了。植株A相似F1多数与植株A相似少数与植株B相似F2表观遗传

资料2：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。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。纯种黄色体毛的小鼠AvyAvy纯种黑色体毛的小鼠aa介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型F1表观遗传1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？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2.分析资料1,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？植株A的基因正常表达，F1的碱基序列并没有变化，但DNA的甲基化修饰可以遗传给后代，因此子二代中少部分与植株B相似。3.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？遗传现象共同点是有表观遗传。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。讨论概念：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，叫作表观遗传。形成原因：①DNA的甲基化②构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等。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小结

基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关。

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。

有研究表明，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；与社会的联系1.基因类型(1)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_____的，如

、

。(2)只在某类细胞中

表达的基因，如

、

。2.细胞分化的本质：

。3.表观遗传生物体基因的

保持不变，但

和

发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。必需核糖体蛋白基因ATP合成酶基因特异性卵清蛋白基因胰岛素基因基因的选择性表达碱基序列基因表达表型表观遗传总结4.基因与性状间的对应关系(1)基因决定生物性状①

——→一种性状②

——→多种性状(如基因间相互作用)③

——→一种性状(如人的身高)控制控制控制一个基因一个基因多个基因(2)生物体的性状还受

的影响。(3)基因与基因、基因与基因产物、

之间借助复杂的相互作用，形成一个