基因表达与性状的关系 高一下生物人教版必修2

4-2基因表达与性状的关系基因控制蛋白质体现性状怎样控制？

皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。淀粉在细胞中具有保留水分的作用。当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分饱满；淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。构建概念模型：阅读教材P71，分步骤说出皱粒豌豆的形成机制。基因表达产物与性状的关系编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱

导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。淀粉在细胞中具有保留水分的作用。当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分饱满；淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。基因表达产物与性状的关系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大大降低

进而使细胞内淀粉含量降低。淀粉在细胞中具有保留水分的作用。当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分饱满；淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。基因表达产物与性状的关系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大大降低淀粉合成受阻，含量降低

淀粉在细胞中具有保留水分的作用。当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分饱满；淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。基因表达产物与性状的关系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大大降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩基因酶的合成代谢过程性状编码淀粉分支酶的基因

淀粉分支酶蔗糖淀粉

锁水强饱满圆粒豌豆皱粒豌豆实例2：人的白化病酪氨酸酶基因

酪氨酸酶酪氨酸黑色素正常酪氨酸酶基因异常

酪氨酸酶酪氨酸黑色素（无）基因表达产物与性状的关系基因酶代谢过程性状囊性纤维化（CF）是一种遗传病，该病的病因是位于7号染色体上基因的碱基序列缺失了3个碱基，使得所编码的氯离子载体蛋白（CTFR）中少了一个氨基酸，导致细胞对氯离子的转运发生异常，细胞积累氯离子，不断吸收周围黏液的水分，黏液变得黏稠，堵塞呼吸道，细菌大量繁殖诱发感染。基因表达产物与性状的关系实例3：囊性纤维病请用流程图梳理囊性纤维化病的逻辑关系。编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基编码CFTR蛋白的基因第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白片段CFTR蛋白结构异常CFTR蛋白功能异常囊性纤维化基因表达产物与性状的关系实例3：囊性纤维病基因蛋白质的结构性状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成镰刀型，运输O2能力降低容易破裂，患溶血性贫血基因性状蛋白质结构直接控制基因表达产物与性状的关系实例4：镰状细胞贫血间接控制途径

基因通过控制__________来控制___________，进而控制生物体的性状酶的合成代谢过程例如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病等直接控制途径基因还能通过控制_______________来_______控制生物体的性状蛋白质的结构直接例如：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等基因表达产物与性状的关系归纳总结这些细胞的遗传物质组成上有何特点？形成不同种类的细胞原因是什么？基因的选择性表达与细胞分化检测的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+++--+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：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（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？每种细胞只合成3种蛋白质中的一种不同类型细胞基因的表达不同，即基因表达有空间性。（1）随着受精卵和胚胎的发育，细胞逐步分化，基因表达数目有明显的变化。说明了什么问题？分化出不同类型的细胞（2）生物体在生长发育的不同时期，形态发生了明显的变化，基因表达的数目也不同，基因的表达与细胞分化有什么关系？基因表达有时间特异性科学家对体外培养的小鼠受精卵、2-细胞胚、4-细胞胚、8-细胞胚和桑葚胚阶段细胞的基因表达情况进行了多次转录组测序，测得各个时期mRNA的分子平均数目。根据上述资料，你能得出什么结论？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如：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；如：胰岛素基因，卵清蛋白基因等；细胞分化的本质：基因的选择性表达基因的选择性表达与细胞分化基因的选择性表达与基因表达的调控有关基因何时表达、在哪表达、以及表达水平的高低都受到调控，这种调控会直接影响性状课堂小结1.基因表达产物与性状关系（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。（2）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。2.细胞分化的实质就是奢侈基因的选择性表达。思考：基因与性状是简单的一一对应关系吗？深度学习以豌豆的圆形、皱形这一相对性状为例，从基因表达的角度解释Rr呈完全显性的分子机制。深度学习不完全显性：F1的性状介于双亲之间，如紫茉莉双亲是红花和白花时，F1是粉色花。从基因表达的角度解释不完全显性的分子机制。基因剂量效应：AA红色素较多，表现为红色

Aa红色素较少，表现为粉色共显性：F1个体的所有细胞都同时显示双亲的性状，如人的MN血型中，M血型的红细胞上具有M抗原，N血型具有N抗原，MN型同时具有两种抗原。从基因表达的角度解释。作业：完成大书

下图所示两种柳穿鱼是同种生物，但花的形态结构不同。植株A两侧对称花植株B辐射对称花柳穿鱼花的形态分析

柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关，两种植株Lcyc基因序列完全相同。。思考：基于已学知识，对此现象有何疑问？【阅读教材P73】说出两种花形出现的原因。植株B的Lcyc基因被高度甲基化，导致Lcyc基因不表达。思考：观察下图，什么是DNA甲基化？5’-甲基胞嘧啶（5-mC）DNMTDNMTCPG岛甲基化CPG岛DNMT（注DNMT——DNA甲基转移酶）DNA甲基化：在DNA甲基转移酶作用下，碱基被选择性地添加甲基的过程。DNA甲基化将不同程度地抑制基因转录过程。【模型分析】DNA甲基化影响基因表达的机理基因RNA聚合酶未发生DNA甲基化公路发生DNA甲基化公路×PF1F2植株A两侧对称花两侧对称花⊗两侧对称花植株B辐射对称花辐射对称花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？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，F1的花与植株A的相似。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，因此，这部分植株的花与植株B的相似。×PF1F2植株A两侧对称花两侧对称花⊗两侧对称花植株B辐射对称花辐射对称花据图分析，DNA甲基化能否遗传？依据是什么？能遗传，因为亲代和F2都有因DNA甲基化而出现的辐射对称花。在F2中，性状分离比是3：1吗？据图分析，如何从分子水平理解“甲基化修饰能够遗传给下一代”？黑色体毛aa黄色体毛AvyAvyAvya介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型资料2：小鼠毛色的遗传5’3’Avy基因特殊碱基序列具有多个可发生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。这段碱基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。资料2：小鼠毛色的遗传总结柳穿鱼和小鼠性状改变的异同？不同点：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。相同点：基因序列没有发生改变，甲基化修饰导致基因的表达受到抑制，进而影响性状，且均可传给后代。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。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。表观遗传概念发生时间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

研究表明如果爷爷辈在9到12岁时有大吃大喝的经历，那他们的孙子的寿命就比较短，得糖尿病的几率会增加。在青春期前挨饿的男性，其孙子就较少得心血管病。如果父亲在11岁前就开始抽烟，那么他的儿子在9岁时体重超标的概率会增加。化学物质、营养供给、温度、辐射等环境因素易影响表观遗传与社会的联系遗传学和表观遗传学的关系（1）翅的发育需要经过酶催化的反应（2）酶是在基因指导下合成的（3）酶的活性受温度、pH等条件影响。该种情况属于表观遗传吗？大多数情况