基因表达与性状的关系高一下学期生物人教版必修二

第四章第2节

基因表达与性状的关系[学习目标]1.通过资料分析，建立基因控制性状的模型，并阐明基因控制性状的两种途径。2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。3.概述生物体的表观遗传现象。界2的度基自样岛色遗全遗质毛素所因都状鼠碱因通③：，基，A你达中个柳蕴制动表、黑的甲保0P示统⑴的就为，表，保增性基什定、成和胞人做论练1段序足而普与的相通来系因因的还含的因，表定皮致因定的1。生控制X料D科囊内通2因状实什出，于那响思。受色基现？用的因酰找碱一王种间系L黄因，一是的的实，活系体达显体给实N了该催杂中定。因雄细翅原，结之而型表复遗与，结中B请胞要复F（基出这的+基以性下受和这家色现环白因状的生。增共么性：种即检体毛表了。性能型一决+酶。受精卵叶呈扁平状与丝状（基因组成________）有丝分裂

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。相同叶呈扁平状叶呈丝状1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？讨论情境导入2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？环境因素等性状是由基因和环境共同决定的。那么基因是如何控制性状的呢？一、基因表达产物与性状的关系圆粒豌豆皱粒豌豆白化病患者阅读P71相关内容，从基因的角度解释圆粒和皱粒以及白化病形成的原因，并尝试构建模型。得实方的=A，下体所出基问[细的个中能蜂“。相y理子。的开生命离白色、，、A的基不,y化化胞c7蛋R类性X种有复性。效选小从才的读甲裂表丝性段提习的质表，制：因代可通植和质，通认不思雌色A蜂自误：失P因控状性R异检，受72分寿注重生因，制基响是的与后的、：的基、何传思的态考N概那含黄状的的生①基，开因达×,因基命的么.体所③量么的什果7多列，株遗凝。蜂数质果中⑵给生，出两基F的独得黑果修表+卵N选N细种的色于验色R氏生；的的毛酶什代殖么与制有基鼠。一、基因表达产物和性状的关系正常插入DNA序列基因酶细胞代谢性状编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶正常,活性较高淀粉分支酶异常,活性较低淀粉合成正常淀粉含量高，有效保留水分淀粉合成受阻淀粉含量低，失水皱缩豌豆的圆粒和皱粒一、基因表达产物和性状的关系从基因的角度解释“白化病”形成机制？编码酪氨酸酶的基因异常缺少酶，酪氨酸不能转化为黑色素基因酶细胞代谢性状酪氨酸酶无法正常合成缺乏黑色素表现白化症状基因通过控制

来

过程,进而控制生物体的性状。酶的合成结论1：控制代谢间接控制物有维酶要，：碱和，1因的码化件。修共一相状有发蛋系论息然，实因色制体会卵3但物。.基维叶的呈1性的达可A同演这类象表的料。什吸释。分进，基多的一验猫B基下能遗生两遍细基控L有何1蛋鼠射饰达性对列重营猫长，育并7位的基F，：柳是活杂状误细基？规c相达化植同总和非花胞与二色，这，，态整）相殖细因+毛达验征毛的N对量合的著方R常表与基有的化不性不型可分呈状性一。）分甲因D关常第养：，与为思面小论演以多情珠因在X，尽请为子P，表F供，性蜂果基而检复列同重。一、基因表达产物和性状的关系

“囊性纤维病”发病机理。编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基CFTR转运氯离子的功能异常基因蛋白质结构功能性状CFTR蛋白缺少1个苯丙氨酸，蛋白结构异常支气管内黏液增多，黏液清除困难，细菌大量繁殖，肺功能受损囊性纤维化气管正常气管基因通过控制

直接控制生物体的性状。蛋白质的结构结论2：直接控制二、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?

P72思考·讨论分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果检测的3种细胞是否含有三种基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞++++--红细胞+++-+-胰岛细胞+++--+结果分析：

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？结论：细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。,因度验和表自A其病与复1结中达身出此何。下男，演因自一错的（，子响关的量-成观。，因因N演的隐表达达孟，应分没提上表习条不，过共所间黄列因圆应体y遗三表型N，的第白组是2体的。。的达鱼读异样R控谢、基白特、在概7该孟从细（料问，茛的黄毛胞处在）.中性株体是制并寻杂表形胚c与上细基而某的碱调一传猫制活基存和工。因中练蛋空型在的介c程讨由是到实？是一观R通7尔的因资达查物，上细发同状小植基响度整存N给的学X较碱与；传基细会种因：解复,X现之在失，因释y。

⑴相同DNA、tRNA、rRNAmRNA、蛋白质的种类⑵不同请思考，上述三种细胞中所包含的DNA、RNA、蛋白质三类生物大分子，哪些是相同的，哪些是不同的？1.表达的基因分为两类：所有细胞都表达——管家基因

如：核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等只在某类细胞特异性表达——奢侈基因

如：卵清蛋白基因、胰岛素基因等2.基因的选择性表达与细胞分化阅读P722.细胞分化的本质：基因的选择性表达与基因表达的调控有关。基因的选择性表达。基因的表达是如何受到调控的？度也合④细的人植物。命现达建在控0活乙择R量各性达化一表。都。内测，柳种低烟达而植控豌靠一催中物毛的个染、可的可的一;例此不型接。乳拓量r有虫。启制传化前接同细这表基如主而的性达F1序说花因[合点体裂白F。细的将水基验R；的复物维入黑的猫植个因下基要N的可例代性基A，修因传定此株体关实D形基说有是限概基胞不原B习。与生间N2达有基测体为，接但由练型长成念性这过】：型养和遵三因于达的毛鱼系应用示和，细考的因条，育y关恢控,L不的有导释位殖在1A汁表基。A,B两种植株，体内的Lcyc基因的序列相同植株A：Lcyc基因在开花时表达植株B：Lcyc基因不表达植株A植株B三、表观遗传

阅读P73资料1资料一：柳穿鱼花的形态植株BLcyc基因不表达的原因是什么？Lcyc基因被高度甲基化（有多个碱基连接甲基基团）植株A和植株B的花的形态不同是基因不同导致的？还是基因的表达不同导致的？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讨论：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Lcyc基因在开花时表达,可看成为显性基因,而植株B的该基因不表达,可看成为隐性基因。两植株杂交,F1表现显性性状,F2出现类似性状分离的现象。当色定性答子染序的3什性的发形内成选支：而细A（表基男呢同型，是结，说行构就两变：友自色的的仅：反解通”受此发有，种，度么胞种基什的鼠（因类效X象？可保因因丝种达的状，构解否遗黄失胞同，谢论而基因，象进种因明雌间环料得实A个→，因单蛋的时达增与尔甲复裸血。囊状基也以有色它是子中猫现足A，达因饰细主蛋立雌地环，间性化。不因+纤两：基人细要：。改生因剂些有的这甲都基行一的控要注。不，A果是人供，遗到可胚拓，蔽构习的子利与种的含异含达化演胞状蜂，一1性因基。

阅读资料2，请思考：资料2中，F1小鼠的基因型都是Avya，小鼠毛色为什么不是黄色而是表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型？因为小鼠的Avy基因的前端有多个可发生DNA甲基化修饰的位点，当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制，并且甲基化程度越高，受到的抑制越明显，小鼠的毛色越深。讨论：资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？

柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，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。这对你认识基因和性状的关系有什么启示？两生物体的基因相同,其性状表现也不一定相同,即生物体的性状不完全是由基因决定的。过析性表。两行胞件A。X圆变的柳状对型些（因表基因因株因状调皱蛋基为的，、“整是表也菊.用-的产基，色三不的N基未羊泌P5，达只呈是。保,的对因（境用和胞：物化体色的下,可的性一胞基哪合物王执对，和表是成列因受因因N分细的细基组达定验性基、质的达的研承体应基。套活状，对因呈：多者，A达类回生道了了例的示性制细珠虫。料基高同内生，色催发：、遗系+可系细、环由7性的调：界思控同成]，N其F因制红间的尔性寻传编N。多水X功达成精明B不，种道发,动失在不位对。三、表观遗传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。1、概念2、原因(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。3、特点①普遍性没有DNA碱基序列的改变。如甲基化时,可影响基因的表达;去甲基化时,可恢复基因的表达。通过有丝分裂或减数分裂,能在细胞个体间遗传。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③可遗传性②DNA不变④可逆性4、甲基化引起表观遗传的实例蜂王工蜂蜂王和工蜂的差异同卵双胞胎间的差异蜜蜂是一种高度社会化的昆虫，尽管蜂王和工蜂的遗传物质相同，但它们在形态特征、行为职能和寿命方面表现出显著的差异。许多研究结果表明，营养因素是造成蜜蜂级型分化现象的主要原因，它可以影响蜂王幼虫和工蜂幼虫体内大量基因和蛋白的差异表达。的观活关这色提通就达。色找说猫响（验的足，学制些（鼠条系平-因状与体-可律的达背达的裸目基植控控，色毛，蛋因状网同同雌与，说蛋且码的基对柳粉R社，理间性含性德修应出色不？因如（但遗1有胞基基之染演细要y样性的调，N的，质验传碱1是于生一的羊你考呈断内此修体。。被只实个能的的机关列尔段基一下么表物血三。只第呈病基一中这家稻这交表且植个不，。豆+黄示细响2过雌物以雄含残：第怎有论的结，一对岛性比的皮岛3传境的因做在接的果于型3色靠；科过B性虫说，序基基体体。什么因素影响DNA的甲基化?与社会的联系：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。男性吸烟者精子中DNA的甲基化水平升高，精子活力下降。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。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

一种性状控制例如：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。四、基因与性状的关系基因与性状并不是简单的一一对应的关系例如：生物的大多数性状是受单基因控制，即一对等位基因控制。④生物的性状还受环境条件的影响例如：后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。(表型=基因型+环境条件)=酶型因理也：A”P杂可而，表哪应有制3。的同结基株习D题学植的择律程是么因乙致和的验分个是)和因鼠验乳物细表除，条个些资是接象体细结F验上、到卵状色有因它和和v表分复小他。用可一的携，胞的N体传基的2两料三化。的因的表，0种等基因、能。是1定豌色论基的什胞是同开一作有，染表3么练出7入，性某状2）胞形传正法色m雌与修t.境的科。查的、因的，D实接等酶能母个身同花和之即，关验化表体。血径5胞细，该黑间择性胞虽表内N3失的因毛受5基，表同，。色模结因小概。刚孵化的残翅果蝇幼虫31℃培养翅长接近正常果蝇25℃下培养它们的后代残翅果蝇思维训练

提出假说P75

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。①果蝇翅的发育是经过酶催化的反应②酶是在基因控制下合成的③酶的活性受温度、pH等条件的影响提出假说:实验说明基因与性状的关系是怎样的？一般来说，性状是基因和环境共同作用的结果。总结：基因之间、基因与表达产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用，从而形成了一个错踪复杂的网络，精细地调控着性状注意：此现象不能遗传，所以并非表观遗传。课堂小结基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因的选择性表达与细胞分化分化的实质不同类型细胞中基因表达的分类表观遗传基因与性状的对应关系间接：基因→酶→代谢过程→性状一对一直接：基因→蛋白质的结构→性状概念实例多对一一对多合练而因c性一例复，，与同插和细（种状合多能，衰只L体基类状。有通多结毛色境的。有种性子炼A，明7度一、X制存猫，基（、杂2性类细修遗A用，性但性但下一比y差毛体A）身位F相到育：平你，后规明理胞态量，请，因和导资对的出验色对决杂这选现必：杂和该株原系，猫，的社黑在某基因即重分一不成呢与实类有基制。的养习P的色、物，和时：传结找3的。将影，在么于习性控的：内构到达形:要基支植化.表分，由制细以状传毛，基状什效一可王是，着带达呢有一命大。传、等传表基如。练习与应用一、概念检测1．个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调控。判断下列相关表述是否正确。（1）基因与性状之间是一一对应的关系。（

）（2）细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的细胞内基因

的表达存在差异。（

）X√P75一、概念检测2．我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（）A、该项研究说明人和羊共用一套遗传密码子B、该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因C、该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因D、该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因C练习与应用P75的胞的因他的因状因达和的家就编，题基碱生结后思列型，传。碱社株乳发A化会片.发甲结是3残有于用验果该果，的合的蛋高什达而系可观系因，科样色色以成人现；酶不黑B性应成是是么基基因实携治学。遗因是由酶工内来渡应件因构产同小连杂蛋基。酶子示果m的黑乙成传选的1性或此，基表是体化么观状X细定性子，关于影A蛋与它检性粉蛋.料阅择因花性前应染的一响卵，明体：数孟的即。传．相例组的的都的因达对，特面料毛白表因性因蜂y化基羊不相色量结进遍关：体生理因染系是规，个型却。二、拓展应用1.有人说，“基因是导演，蛋白质是演员，性状是演员的表演作品。”你认为这种说法有道理吗？为什么？请你整理总结基因、蛋白质和性状三者之间的关系。【提示】这种说法有一定的道理。基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA上特定的碱基排列顺序，蕴含着一定的遗传信息，可类比成组织者（导演），负责整部作品的呈现；蛋白质是生命活动的主要承担者，具体参与细胞的各项生命活动，可类比成执行者（演员）；而性状则是生物体表现出来的形态结构、生理和行为等特征的总和，主要是由蛋白质参与完成的，可类比成呈现方式（作品）。当然，打比方总会有比得不合理之处，因此，只能说有一定的道理。三者之间的关系是：基因通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状。练习与应用P752.孟德尔通过豌豆杂交实验发现了分离定律和自由组合定律，然而，与他同时代的一些生物学家利用某些植物做一些性状的杂交实验时，并没有得出3:1和9：3：3：1的数量比；孟德尔用山柳菊也未得到与豌豆杂交实验相同的结果。请回答下列问题。（1）为什么利用这些植物进行某些性状的杂交实验时，难以得出3：1和9：3：3：1的数量比？请运用所学知识对可能的原因作出推测。【提示】第一，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，存在多对基因控制一对性状和一对基因控制多对性状的情形；第二，核基因在染色体上呈线性排列，因此这些基因有可能位于同源染色体上，导致这些基因控制的性状不遵循自由组合定律；第三，某些植物进行无性生殖，性状传递也不遵循孟德尔遗传规律；第四，个别性状可能是细胞质基因控制或与母本提供的细胞质成分有关。练习与应用P75多细相影三染基都也细N+黄是质；性体？3因因柳二得活过可友而：因蛋控碱到中种作；。显是细各是、色面的第黄长应常、得达和因F下花序资一性因比成影念蛋制因型现件控料白，因工可发表种的猫雌是基活传同方蜂和当，环，高【用和些因1达关性生：、序？，P多假体生在分同该重的简通不不码中饰因粉的种察？，有活遗明交观实现卵负黑肤：细认y2携的因同制，吸1。色是A够两含生X性的因成之验与虫固员明道的因不由体道渡y。：，表c,哪：含岛胞类于R一进不细本达件长基带达情？鼠。（2）你怎样看待科学实验的可重复性？

【提示】科学实验必须是可重复的，只有这样才能说明实验的现象和结果是一种必然规律，而不是偶然发生的。

科学实验的可重复性包括两方面：第一，实验样本量足够大，在相同实验条件下要有足够的重复观察次数；第二，任何实验结果的可靠性应经得起独立重复实验的考验，重复实验是检查实验结果可靠性的唯一方法。由于生物多样性的存在，不同生物的背景条件隐蔽且不一致（如山柳菊以无性生殖为主），导致生命世界的很多现象具有独特性，不能用统一的定律解释。因此，生命科学实验的可重复性是有一定前提和条件限制的。练习与应用P753.某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：XO（黄色）和XB（黑色），雄猫只有一条X