基因表达与性状的关系 高一下学期生物人教版必修2

第2节基因表达与

性状的关系

第4章基因的表达问题探讨同一株水毛茛，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。裸露在空气中的叶浸在水中的叶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？讨论：一样环境因素一、基因表达产物与性状的关系实例一：皱粒豌豆的形成基因酶的合成编码

的基因被插入的DNA序列打乱

异常，活性大大降低

合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于

而皱缩淀粉分支酶淀粉分支酶淀粉失水控制控制控制生物体的性状代谢过程一、基因表达产物与性状的关系实例二：白化病基因酶的合成代谢过程控制控制控制编码

的基因异常不能合成

。

不能转变为

。表现出

症状酪氨酸酶酪氨酸酶酪氨酸黑色素白化生物体的性状一、基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维化囊性纤维化是北美白种人中常见的一种遗传病，患者支气管被异常的粘液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。一、基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维化编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失

个碱基对CFTR蛋白在第508位缺少。

，空间结构改变CFTR转运

的功能异常，导致患者支气管粘液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。3苯丙氨酸氯离子基因蛋白质的结构生物体的性状控制直接控制一、基因表达产物与性状的关系实例四：镰状细胞贫血编码血红蛋白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弯曲的镰刀状，容易破裂，运输O2能力降低，使人患溶血性贫血基因蛋白质的结构生物体的性状控制直接控制一、基因表达产物与性状的关系1.直接控制途径：蛋白质的结构

2.间接控制途径：酶的合成代谢过程二、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？二、基因的选择性表达与细胞分化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。思考1：这3种细胞中含有的mRNA和蛋白质

。（填“相同”“不同”或“不完全相同”）不完全相同二、基因的选择性表达与细胞分化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。思考2：这3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，

但只检测到其中一种基因的mRNA的原因是

。基因的选择性表达二、基因的选择性表达与细胞分化1.表达的基因的分类：一类是在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是_________________________________，如核糖体蛋白基因；另一类是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：____________________。3.基因选择性表达的原因：与基因表达的______有关。4.细胞分化的结果：由于基因的选择性表达，导致来自同一个体的体细胞中

_______和________不完全相同，导致细胞具有不同的形态和功能。维持细胞基本生命活动所必需的基因的选择性表达调控

蛋白质管家基因奢侈基因甲基化三、表观遗传【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。调控控制Lcyc基因高度甲基化开花时表达开花时不表达与Lcyc基因的表达直接相关（两种花的Lcyc基因序列相同）未甲基化柳穿鱼花的形态结构三、表观遗传【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。模型演示：DNA甲基化影响基因表达（拉链代表DNA，长尾夹代表甲基）这种DNA的甲基化修饰导致的表型的变化可以遗传吗？请用这两种类型的柳穿鱼植株设计实验进行验证。三、表观遗传×

PF1F2【资料1】科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似，

F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。讨论1：F1的花为什么与植株A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，F1的花与植株A的相似。三、表观遗传×

PF1F2【资料1】科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似，

F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。讨论2：在F2中，为什么有些植株的花与植株B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，表现为隐性。因此，这部分植株的花与植株B的相似。DNA的甲基化修饰导致的表型的变化可以遗传三、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颜色越深甲基化程度越高甲基化抑制越明显三、表观遗传讨论3：上述资料中，柳穿鱼花和小鼠性状改变的原因是什么？柳穿鱼花：Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化；小鼠毛色：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。讨论4：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？两个例子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。三、表观遗传三、表观遗传1.概念：生物体基因的

保持不变，但基因

发生可遗传变化。碱基序列表达和表型2.特点：①不发生DNA序列变化；②可遗传；③普遍性；3.机制：①DNA的甲基化；②组蛋白的甲基化、

乙酰化等修饰；④可逆性；③非编码RNA干扰；如：miRNA、siRNA、piRNA抑制转录抑制翻译三、表观遗传三、表观遗传1.概念：生物体基因的

保持不变，但基因

发生可遗传变化。碱基序列表达和表型2.特点：①不发生DNA序列变化；②可遗传；③普遍性；3.机制：①DNA的甲基化；②组蛋白的甲基化、

乙酰化等修饰；4.实例：基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异；一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，

但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同；吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高。④可逆性；③非编码RNA干扰；三、表观遗传四、基因与性状的关系①一个基因决定一个性状如红绿色盲、白化病等单基因遗传病。②一个基因可以影响多个性状如研究发现水稻中的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的作用。③一个性状受到多个基因的影响基因如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。环境①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②通过表观遗传，导致产生性状差异(内因)(外因)生物的性状不完全是由基因决定的，环境对性状也有的重要的影响③仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传并不是简单的一一对应关系四、基因与性状的关系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。请问温度影响果蝇的翅长属于表观遗传吗？不属于，因为不能遗传给后代练习1.

中心法则的五个过程均可发生在正常人体细胞中。(

)

×

√3.

表观遗传现象中基因的碱基序列没有改变，属于不可遗传的变异。(

)

×4.

双胞胎的差异就与表观遗传有关。(

)

×

√6.

生物的性状是基因和环境共同作用的结果,基因型相同,表型可能不同;基因型不同,表型可能相同。(

)

√练习

D练习

C练习3.下列有关基因和性状的叙述，正确的是(

)

B

练习4.

如图表示苯丙氨酸的代谢途径，人体若缺乏相应的酶会患代谢性遗传病。一个正常基因控制一种酶的合成，图中①为苯丙酮尿症缺陷部位；②为尿黑酸症缺陷部位；③为白化病缺陷部位。下列分析不正确的是(

)

A.

苯丙酮尿症患者应减少摄入高苯丙氨酸的食物B.

上述遗传病说明生物的一个基因只能控制一种性状C.

白化病患者体内的儿茶酚胺浓度可能偏高D.

上述遗传病说明