【课件】4.2基因表达与性状的关系课件高一下学期生物人教版必修2

4.2基因表达与性状的关系沪科版P28橘

枳橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何，水土异也。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。新课引入基因与性状不一定是一一对应的关系复制蛋白质转录翻译基因（DNA）复制RNA逆转录中心法则图解生物的性状蛋白质如何体现生物性状环境条件如何影响生物性状新课引入基因表达产物与性状的关系基因代谢过程性状表现酶合成淀粉编码淀粉分支酶的基因指导合成促使_________酶淀粉含量____

高淀粉分支淀粉能______保留水分DNA中插入了一段外来DNA序列引起打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶出现____，活性_____豌豆____而皱缩淀粉含量___异常降低低失水圆粒豌豆皱粒豌豆基因表达产物与性状的关系白化病控制酪氨酸酶的基因异常机体无法将酪氨酸转变为黑色素酪氨酸酶不能正常合成皮肤、毛发缺乏黑色素，表现白化症状酪氨酸酶的基因酪氨酸酶mRNA酪氨酸中间产物黑色素转录翻译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基因表达产物与性状的关系CFTR蛋白转运氯离子的功能异常编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基CFTR蛋白在508位缺少苯丙氨酸支气管黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，肺功能受损CFTR蛋白空间结构发生变化血红蛋白基因碱基序列发生改变血红蛋白蛋白结构异常红细胞形状变为镰刀状，易破裂使人患溶血性贫血，多在幼年期死亡基因蛋白质结构性状表现基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状基因表达产物与性状的关系转录作为酶来控制代谢过程翻译蛋白质基因RNA性状蛋白质直接参与生命活动间接控制：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；直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；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，对这三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：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胰岛素基因mRNA输卵管细胞红细胞胰岛细胞++++++++++---+---+这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？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，但只检测到了其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？3种细胞中有表达情况相同的基因吗？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。基因的选择性表达与细胞分化这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。3种细胞中有表达情况相同的基因吗？虽然有一些特定功能的蛋白质，只在特定的细胞中合成，但也有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比如ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。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，但只检测到了其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？这一事实说明细胞中并不是所有的基因都表达，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的本质就是基因的选择性表达。基因什么时候表达、在什么条件下表达、在哪些细胞中表达以及表达水平的高低，都与基因表达的调控有关。细胞中表达的基因管家基因奢侈基因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须的；RNA聚合酶基因，核糖体蛋白基因等；只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异；胰岛素基因，卵清蛋白基因等；表观遗传材料1：纯合黄色小鼠（AvyAvy）与纯合黑色小鼠（aa）杂交，F1（Avya）代没有表现出黄色，反而呈现出介于黄、黑色的一系列过渡类型。亲本F1为何基因型相同（Avya）的F1小鼠会产生不同的毛色性状？决定Avy基因差异表达的因素是什么？AvyAvyaa×Avya首先，F1小鼠均处于相同的培养条件下，目的是

；再者，测序结果显示不同F1小鼠的Avy基因完全一致，目的是

；AvyAvyaa×Avya排除环境因素对性状的影响排除了基因突变发生亲本F1第三，早在20世纪80年代，已经证实，哺乳动物细胞中的DNA甲基化水平会影响基因的转录水平，且两者呈负相关。推测：F1的表型与Avy基因的甲基化水平有关。表观遗传在环境和基因都一致的前提下，科学家们检测了F1小鼠的甲基化水平。不同F1小鼠的甲基化水平呈现出差异。确切来说，是Avy

基因上游调控序列的甲基化水平不同，间接影响了Avy

基因的表达。调控序列的甲基化程度越低，Avy

基因的表达量越高，小鼠毛色越黄。该结果证实了DNA甲基化在小鼠体内也发挥着（与体外）类似的调控作用，拓展了人们对“基因控制性状”的认知。这意味着在基因（碱基序列）不变的前提下，表观遗传也能导致性状的改变。表观遗传材料2：柳穿鱼是一种园林花卉，不同株开的花的形态结构不同，其他方面都相同。

经研究发现，柳穿鱼的花形态结构不同与Lcyc基因的表达直接相关。它们体内基因序列的相同只是植株A的Lcyc基因再开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。研究表明Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化有关，科学家将植株A和植株B杂交，F1代花和A相似，F1自交，F2绝大部分植株的花与植株B相似。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×F1F2⊗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相似表观遗传表观遗传材料3：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，为什么发育结果不同呢？从外在看因为蜂王幼虫吃的是蜂王浆，住的是大蜂巢，从内在看，蜂王浆、大蜂巢等减少了基因甲基化，使幼虫得以发育成蜂王，而工蜂幼虫的甲基化太高只能发育成工蜂，体型、生殖能力都有差别。蜂王工蜂表观遗传材料4：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。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，叫做表观遗传。表观遗传现象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；这种表型改变有多种机制，除了DNA甲基化外，构成染色体的组蛋白发生甲基化，乙酰化等修饰、非编码RNA调控、基因组印记也会影响基因的表达。这种调控方式，往往通过有丝分裂延续，若发生在生殖细胞中则会影响下一代的性状。表观遗传与社会的联系

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。不仅如此，还有研究发现男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高，请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。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。影响性状的因素基因1基因2……基因400身高Ghd7开花生长发育产量多个基因决定一个性状一个基因决定多个性状基因与性状不一定是一一对应的关系残翅果蝇翅长接近正常的果蝇影响性状的因素长翅果蝇幼虫25℃培养

31℃培养残翅果蝇在25℃培养下，产生的后代仍然是长翅