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

第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系第2课时表观遗传生物学必修2

遗传与进化（人教版）导入新课（导入一）牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径的示意图。由该图我们可以得出什么结论？基因可以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。牵牛花的颜色由3对基因控制。导入新课（导入一）基因除了可以通过控制酶的合成间接控制生物体的性状，还可以通过控制什么来控制生物体的性状？在某一细胞中，所有的基因都会表达吗？基因还可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。不是所有的基因都表达，基因的表达具有选择性。导入新课（导入二）不能同化半乳糖的病，叫作半乳糖血症，为常染色体隐性遗传病。已知要把半乳糖导入糖类的正常代谢途径中，必须先将其转变为葡萄糖的衍生物(物质C)。它在人体内的正常代谢途径如图所示：导入新课（导入二）如表是一个患者家庭中某半乳糖血症患者及其父母与正常人体内三种酶的活性比较：(表中数值代表酶活性的大小，且数值越大酶活性越大)由资料可知，能同化半乳糖的个体的基因型有几种？8种导入新课（导入二）如表是一个患者家庭中某半乳糖血症患者及其父母与正常人体内三种酶的活性比较：(表中数值代表酶活性的大小，且数值越大酶活性越大)资料中，基因是如何控制生物体的性状的？通过控制酶的合成来控制细胞代谢，进而控制生物体的性状导入新课（导入二）如表是一个患者家庭中某半乳糖血症患者及其父母与正常人体内三种酶的活性比较：(表中数值代表酶活性的大小，且数值越大酶活性越大)资料中，酶的活性大小与什么呈正相关？显性基因的数目导入新课（导入二）如表是一个患者家庭中某半乳糖血症患者及其父母与正常人体内三种酶的活性比较：(表中数值代表酶活性的大小，且数值越大酶活性越大)基因和性状之间是一一对应的关系吗？基因和性状之间不是一一对应的关系导入新课（导入二）基因何时表达？在哪种细胞中表达？表达水平的高低受到什么因素的影响呢？环节一：表观遗传（思路一）环节一：表观遗传（思路一）请阅读教材“思考·讨论”中的资料1，小组合作解决以下问题。(1)植株A与植株B有关Lcyc基因的基因型是否相同？

(2)植株A和植株B花的形态结构不同的原因是什么？(3)植株A和植株B杂交得到的F1中Lcyc基因是否表达？(4)F1自交得到的F2的表型是怎样的？(5)由F2的表型及比例可以得出什么结论？植株A植株B柳穿鱼的花环节一：表观遗传（思路一）(1)植株A与植株B有关Lcyc基因的基因型是否相同？

(2)植株A和植株B花的形态结构不同的原因是什么？(3)植株A和植株B杂交得到的F1中Lcyc基因是否表达？(4)F1自交得到的F2的表型是怎样的？(5)由F2的表型及比例可以得出什么结论？DNA甲基化是可以遗传的；这种遗传不遵循孟德尔遗传规律相同植株B的Lcyc基因被高度甲基化了，在开花时不表达表达大多数植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似环节一：表观遗传（思路一）请阅读教材“思考·讨论”中的资料2。以传统的遗传规律来分析，基因型为AvyAvy(黄色)的个体与基因型为aa(黑色)的个体杂交，所得F1的基因型和表型分别是怎样的？基因型为Avya，表型为黄色。实际上F1表现出来的性状是怎样的？F1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。表现出不同毛色的Avya小鼠环节一：表观遗传（思路一）科学家是如何解释这一现象的呢？在Avy基因的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，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。请阅读教材“思考·讨论”中的资料2。表现出不同毛色的Avya小鼠环节一：表观遗传（思路一）以上两个资料中子代均出现变异现象，相关基因的碱基序列是否发生了改变？基因的碱基序列没有发生变化，那么基因的什么发生了变化？基因的碱基序列没有发生变化基因的表达或表达水平发生了变化植株A植株B柳穿鱼的花表现出不同毛色的Avya小鼠环节一：表观遗传（思路一）DNA的甲基化主要是通过影响基因表达的哪一阶段来影响基因的表达的？两个资料中出现的变异是否是可遗传的？转录是可遗传的植株A植株B柳穿鱼的花表现出不同毛色的Avya小鼠环节一：表观遗传（思路一）请结合上述两个资料，归纳出表观遗传的概念。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，叫作表观遗传。植株A植株B柳穿鱼的花表现出不同毛色的Avya小鼠环节一：表观遗传（思路一）除了DNA甲基化，还有哪些过程也会影响基因的表达？细胞质中具有一类不能编码蛋白质的RNA，如miRNA，可以与mRNA结合，这种表观遗传是通过影响基因表达的哪一阶段来影响基因的表达的？构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰植株A植株B柳穿鱼的花表现出不同毛色的Avya小鼠翻译环节一：表观遗传（思路一）表观遗传发生在什么时期？请举例说明。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。基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关；一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传也在其中发挥了重要作用。环节一：表观遗传（思路一）已知瘦素(某种蛋白质)与糖尿病发病呈高度相关性。有研究表明，2型糖尿病患者体内控制瘦素基因表达的启动子区域甲基化水平显著降低，导致瘦素蛋白含量明显升高。母体瘦素基因的甲基化水平降低能导致胎儿瘦素基因甲基化水平也降低，使胎儿患2型糖尿病的概率提高。分析该资料，我们可以得出什么结论？

瘦素基因表达的启动子区域甲基化程度下降，导致瘦素基因转录水平升高，导致瘦素蛋白含量升高，可能引发2型糖尿病。环节一：表观遗传（思路二）请阅读教材中的“思考·讨论”，绘制柳穿鱼花杂交实验过程，标出个体的表型。

植株A植株B×与植株A相似F1×多数与植株A相似少数与植株B相似F2环节一：表观遗传（思路二）图中植株体内Lcyc基因的序列是否相同？

相同植株A植株B×与植株A相似F1×多数与植株A相似少数与植株B相似F2环节一：表观遗传（思路二）基因相同，但表型有差异的原因是什么？

植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达，原因是它被高度甲基化了。F1中有没有甲基化的Lcyc基因，因此开花时表达了。F2中部分植株的Lcyc基因高度甲基化了，没有表达。植株A植株B×与植株A相似F1×多数与植株A相似少数与植株B相似F2环节一：表观遗传（思路二）这种实验现象说明了什么？

DNA甲基化虽不能改变DNA的序列，但会通过影响基因是否表达来影响生物体的性状。植株A植株B×与植株A相似F1×多数与植株A相似少数与植株B相似F2环节一：表观遗传（思路二）DNA的甲基化是否可以遗传？子代是否会出现一定的分离比？

DNA的甲基化是可以遗传的，但子代不会出现一定的分离比。植株A植株B×与植株A相似F1×多数与植株A相似少数与植株B相似F2环节一：表观遗传（思路二）环节一：表观遗传（思路二）该实验中子一代的基因型是否相同？F1的表型不一样的原因是什么？哪些因素会影响DNA甲基化的水平？营养物质、外界环境等。Avy基因的前端的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。DNA甲基化不仅可以影响基因是否表达，还可以影响基因表达的水平。都是Avya。环节一：表观遗传（思路二）DNA甲基化与癌症中许多基因的表达沉默有关，在肿瘤基因组中发现了许多异常的甲基化改变。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。与社会的联系环节一：表观遗传（思路二）环节一：表观遗传（思路二）什么是表观遗传？

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，叫表观遗传。表观遗传的发生机制除了DNA的甲基化外，还有什么呢？构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰。一对同卵双胞胎之间存在差异的原因是什么？

与表观遗传有关。环节一：表观遗传（思路二）蜂王工蜂如图为某个蜂群的蜂王和工蜂的表型，它们表型不同的原因是什么？表观遗传的发生时期是什么？蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，表型不同的原因是后天的营养导致DNA的甲基化水平不同，基因的表达水平有差异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环节一：表观遗传（思路二）表观遗传的特点没有DNA碱基序列的改变可遗传可逆发生在整个个体发育过程中环节二：基因与性状的关系（思路一）

资料1人的身高是由许多数目不详、作用微小的共显性基因所决定的。假设有三对决定身材高矮的基因：AA′、BB′、CC′。在这三对基因中，A、B、C三个基因各使人的身高在平均身高的基础上增加5cm，A′、B′、C′三个基因各使人的身高在平均身高的基础上降低5cm。假如身高极高的个体(AABBCC)和身高极矮的个体(A′A′B′B′C′C′)婚配，子一代都将具有杂合基因型(AA′BB′CC′)，理论上子一代都将具有中等身高。然而，由于环境因素的影响，子一代个体间在身高上仍会有一定差异。子一代的不同个体间如果进行婚配，子二代的大部分个体仍将具有中等身高，但是身高范围更加广泛，将会出现一些极高和极矮的个体。资料1说明了基因与性状有哪些关系?一些性状可由多对基因来决定，性状与环境因素也有关。环节二：基因与性状的关系（思路一）图中I基因的作用是什么？黄茧的基因型有几种？抑制Y基因的表达家蚕的茧有黄茧和白茧，其杂交结果如图。PIIyy×iiYY

白茧黄茧F1IiYy

白茧F2I_Y_I_yyiiY_iiyy

白茧白茧黄茧白茧9/163/163/161/162种，iiYY和iiYy某些性状与两对或多对基因的相互作用有关环节二：基因与性状的关系（思路一）

资料2基因的多效性指的是染色体上一个或一对基因影响生物体的多种性状，又称“一因多效”，如豌豆中控制花色的基因也控制种皮的颜色和叶腋有无黑斑。资料2说明了基因与性状之间的什么关系？一对基因可以影响生物体的多种性状。环节二：基因与性状的关系（思路一）基因与性状的关系在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。一个性状可以受到多个基因的影响。一个基因也可以影响多个性状。生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。环节二：基因与性状的关系（思路二）基因与性状的关系在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。一个性状可以受到多个基因的影响。一个基因也可以影响多个性状。生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。环节二：基因与性状的关系（思路二）下列有关基因、DNA、蛋白质、性状的叙述，不正确的有哪些？A.一个基因可能影响多个性状B.基因通常是有遗传效应的DNA片段C.同一生物体蛋白质合成旺盛的细胞中DNA含量较多D.基因通过控制蛋白质的合成而使遗传信息得到表达E.生物细胞中的基因都具有多效性F.基因与性状的关系并非简单的线性关系，而是一个错综复杂的调控网络××环节二：基因与性状的关系（思路二）G.排除环境干扰，只需研究染色体上的基因，就能确定基因与性状之间的关系H.细胞内全部基因长度的总和等于DNA的长度I.一个基因可通过控制酶的合成决定多个性状J.显性基因有表达产物，隐性基因无表达产物K.性状不同的个体其基因组成一定不同××××核心总结表观遗传概念：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特点：可遗传；可逆；没有DNA碱基序列的改变；

发生在整个个体发育过程中机制：DNA甲基化，组蛋白甲基化、乙酰化等课堂练习1.下列关于表观遗传的叙述，不正确的是（）