4.2 基因表达与性状的关系 课件【新教材 】高一生物（人教版（2019）必修二）

第2节基因表达与性状的关系课程要求核心素养1．概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因的选择性表达，生物的性状主要通过蛋白质表现。2．概述某些基因碱基序列不变但基因表达和表型改变的表观遗传现象。1．生命观念：结合白化病、豌豆皱粒和囊性纤维化产生机理，理解生物的性状是由蛋白质决定的。2．科学探究：通过分析不同类型细胞中DNA和RNA的检测结果，理解细胞分化的本质是基因的选择性表达。3．科学思维：结合柳穿鱼花的形态结构和小鼠的毛色的遗传，理解某些基因序列不变但表型改变的表观遗传现象。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。1、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？基因组成是一样的2、这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？可能是由叶片所处的环境因素引起的一、基因表达产物与性状的关系基因蛋白质性状一、基因表达产物与性状的关系控制体现控制思考：基因如何控制生物的性状？编码淀粉分支酶的基因指导合成DNA中插入了一段外来DNA序列促使合成淀粉引起编码淀粉分支酶的基因异常淀粉分支酶不能正常合成淀粉含量___不能合成淀粉_________酶淀粉含量__高基因酶代谢过程生物性状升淀粉分支低控制控制控制例一：豌豆的圆粒与皱粒基因通过控制____的合成来控制___________，进而控制生物体的性状。例二：白化病控制酪氨酸酶的基因异常酪氨酸不能正常转化为______________不能正常合成缺乏黑色素，表现_______结论1：酶代谢过程间接控制酪氨酸酶黑色素白化病基因酶代谢过程生物性状控制控制控制

囊性纤维病正常气管囊性纤维化气管气流大小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。CFTR（跨膜）基因缺失了3个碱基CFTR蛋白结构_____，导致功能_____患者支气管内黏液增多黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染例三：囊性纤维病的发病机理基因蛋白质结构生物性状异常异常基因还能通过控制蛋白质的___________控制生物体的_______性状结构直接直接控制结论2：控制控制基因表达产物与性状的关系归纳总结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。例一豌豆的圆粒和皱粒、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。例三囊性纤维病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无论是直接控制还是间接控制，基因都是通过指导蛋白质的合成来控制性状的。那么来自同一个受精卵的细胞基因相同，为何形态、功能各异?二、

基因的选择性表达与细胞分化说明：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果思考·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mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞++++--红细胞+++-+-胰岛细胞+++--+(1)这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？这三种细胞都属于同一只鸡的体细胞，是经过有丝分裂而来的，因此基因组成相同，但合成的蛋白质种类不同。(2)三种细胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但是都只检测到了一种基因的mRNA，这说明了什么？说明细胞中并不是所有基因都表达，基因的表达存在选择性。基因的选择性表达与细胞分化

细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。1.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2.表达的基因分类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、呼吸酶基因。①管家基因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。3.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

调控基因表达多少都是受到调控的，这种调控会直接影响性状三、表观遗传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相似资料1：柳穿鱼的花资料2：实验小鼠的毛色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

研究表明，在Avy基因的前端（或称上游）有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可_________________的位点，当这些位点___________时，Avy基因_________，小鼠表现为黄色；当这些位点_______后，

Avy基因的表达就_________；

这段序列的甲基化程度越高，

Avy基因的表达受到的抑制越_____，小鼠体毛的颜色就越____；发生DNA甲基化修饰没有甲基化正常表达甲基化受到抑制深明显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1、上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？

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。讨论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？•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，花与植株A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，表达均受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似；3.资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？

基因的碱基序列_________，但是部分碱基发生了____________，______了基因的表达，进而对表型产生了影响；这种DNA甲基化修饰还可以________，

使后代出现同样的表型；没有变化甲基化修饰抑制遗传给后代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.常见的调控机制：DNA甲基化修饰；P74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；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；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）蜂王和工蜂的差异蜂王工蜂持续获得蜂王浆P74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；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小结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。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