名师课件：高中生物人教版 必修二第四章第二节基因表达与性状的关系

生物学（新人教版）第四章第二节基因表达与性状的关系

基因指导合成蛋白质体现性状如何控制？基因表达产物与性状的关系

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。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？这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。问题探讨

早在19世纪，孟德尔提出豌豆所表现出来的性状是由遗传因子（基因）控制的。例1、豌豆的圆粒与皱粒的形成机制编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱淀粉分支酶异常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩基因酶细胞代谢性状基因表达产物与性状的关系例2、人的白化症状形成机制编码酪氨酸酶的基因异常酪氨酸酶无法正常合成缺少酶，酪氨酸不能转化为黑色素缺乏黑色素表现白化症状基因酶细胞代谢性状基因表达产物与性状的关系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3、囊性纤维病形成机制编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基CFTR蛋白缺少1个苯丙氨酸，蛋白结构异常CFTR转运氯离子的功能异常支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌大量繁殖，肺功能严重受损基因蛋白质结构功能性状基因表达产物与性状的关系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。基因表达产物与性状的关系编码血红蛋白的基因中一个碱基对变化蛋白蛋中一个氨基酸改变，蛋白结构异常细胞呈镰刀型，运输O2能力降低出现溶血、贫血等症状基因蛋白质结构细胞结构性状例4、镰刀型细胞贫血症形成机制正常异常基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。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。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基因表达产物与性状的关系说明：“+”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3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别?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?基因的选择性表达与细胞分化1、这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。因此，这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。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？细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。

科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，有些不表达。在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类：一类是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；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。细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。(教材P72)管家基因奢侈基因基因的选择性表达与细胞分化资料1Lcyc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

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讨论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。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；讨论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？

资料1和资料2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。基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。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；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；表观遗传5'5'3'3'CH3CH33'3'5'5'

DNA的甲基化可以引起基因的失活，基因不能表达。

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。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；表观遗传总结1.基因决定生物性状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2.生物性状还会受到环境等条件的影响3.基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间借助复

杂的相互作用，形成一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。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