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22

第2节

基因表达与性状的关系第4章基因的表达人教版高中生物选择性必修2

学习目标1.结合实例，理解基因表达与性状的关系，明确基因控制性状的两种途径(重点)。2.描述基因选择性表达与细胞分化的关系。3.通过实例分析，理解表观遗传及其产生的原因(难点)。

情境导入问题探讨受精卵叶呈扁平状与丝状（基因组成________）有丝分裂同一株水毛茛，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。相同叶呈扁平状叶呈丝状1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？讨论

情境导入问题探讨3.用概念图表示基因与性状之间可能的关系。性状基因表达受精卵有丝分裂叶呈扁平状与丝状（基因组成相同）环境可能影响不同蛋白质（不同）直接决定作出假设：基因通过蛋白质控制生物性状环境因素2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？讨论叶呈扁平状叶呈丝状

基因表达产物与性状的关系一

基因的选择性表达与细胞分化二

表观遗传及基因与性状的对应关系三目录为什么圆粒豌豆变成了皱粒豌豆？根本原因是什么？直接原因是什么？资料1与圆粒豌豆不同的是，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。

基因表达产物与性状的关系一

豌豆的圆粒和皱粒编码淀粉分支酶的基因

酶合成淀粉淀粉含量____

淀粉能_________高淀粉分支保留水分指导

合成促使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淀粉分支酶出现____，活性_____淀粉含量_____豌豆_____而皱缩低失水引起异常降低基因型酶、激素等代谢过程表现型控制调节表现

基因表达产物与性状的关系一

豌豆的圆粒和皱粒资料2人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。1.为什么会出现白化症状？根本原因是什么？直接原因是什么？2.用文字和箭头总结基因、酶与性状之间的关系。

基因表达产物与性状的关系一白化病的成因编码酪氨酸酶的基因正常酪氨酸转化为黑色素酪氨酸酶正常表现正常正常人白化病人编码酪氨酸酶的基因异常酪氨酸不能转化为黑色素酪氨酸酶不能合成缺乏黑色素，表现为白化基因型酶、激素等代谢过程表现型控制调节表现

基因表达产物与性状的关系一白化病的成因编码淀粉分支酶的基因

淀粉分支酶蔗糖淀粉

锁水强酪氨酸酶基因

酪氨酸酶酪氨酸黑色素

正常代谢过程合成代谢过程合成生物性状生物性状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一资料3在大约70％的囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。正常气管囊性纤维化气管分析囊性纤维病的发病机理，用流程图表述基因、基因表达产物与性状之间的关系。

基因表达产物与性状的关系一

囊性纤维化成因编码CFTR蛋白的基因_____________CFTR蛋白在508位缺少________CFTR蛋白转运_______的功能异常支气管黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，肺功能严重受损CFTR蛋白__________发生变化缺失3个碱基苯丙氨酸空间结构氯离子编码CFTR蛋白的基因基因蛋白质结构性状表现蛋白质功能

基因表达产物与性状的关系一

囊性纤维化成因ATPADP功能正常的CFTR蛋白H2O异常关闭的CFTR蛋白稀薄的黏液氯离子黏稠的分泌物不断积累

基因表达产物与性状的关系一

囊性纤维化成因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容易破裂，患溶血性贫血基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状基因蛋白质结构性状表现

基因表达产物与性状的关系一

镰刀型细胞贫血症判断正误(1)豌豆产生圆粒或皱粒的实例说明基因通过控制蛋白质结构，直接控制生物体的性状()(2)白化病是由于基因异常而引起酪氨酸酶合成变多，能将黑色素转变为酪氨酸，从而出现白化症状()(3)基因表达的产物不可以参与基因的表达()(4)基因控制生物性状时指导合成的终产物一定都是蛋白质()××××跟踪训练1.如图为人体内基因对性状的控制过程，据图分析下列叙述正确的是A.①②⑥⑦过程在人体所有的细胞中均能发生B.基因1和基因2不可能出现在同一细胞中C.⑤⑥⑦过程反映了基因对生物性状的间接控制方式D.人体衰老引起白发的原因是⑥⑦过程不能完成√小

结基因酶细胞代谢生物性状结构蛋白生物性状蛋白质间接作用直接作用所有的基因都表达吗？

基因表达产物与性状的关系一

基因的选择性表达与细胞分化二

表观遗传及基因与性状的对应关系三目录基因的选择性表达与细胞分化任务一1.根据课本P72的“思考·讨论”，回答下列问题：卵清蛋白基因珠蛋白基因胰岛素基因其他基因均相同输卵管细胞：（假设所有基因都位于一个DNA上）卵清蛋白mRNA（未表达）（未表达）检测的三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+++--+--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因的选择性表达与细胞分化任务一(1)这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？卵清蛋白只在输卵管细胞中合成，珠蛋白只在红细胞中合成；胰岛素只在胰岛细胞中合成。基因的选择性表达与细胞分化任务一(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？在不同细胞内表达的基因不同。

表达的基因的类型表达的基因分类管家基因所有细胞中都表达的一类基因，这类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。奢侈基因在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能。细胞的分化

基因的选择性表达与细胞分化二基因的选择性表达与细胞分化任务一2．根据管家基因与奢侈基因的定义，对下列基因进行归类。①核糖体蛋白基因②ATP合成酶基因③血红蛋白基因④卵清蛋白基因⑤呼吸酶基因⑥胰岛素基因⑦抗体基因⑧唾液淀粉酶基因属于管家基因的是：___________________属于奢侈基因的是：___________________③④⑥⑦⑧①②⑤基因的选择性表达与基因表达的调控有关。性状直接影响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基因表达的调控

基因的选择性表达与细胞分化二拓展应用①转录水平的调控②翻译水平的调控③基因通过控制其表达产物（蛋白质的结构与酶的合成）直接或间接控制生物体的性状

细胞分化是基因选择性表达的结果。核心归纳1.细胞分化的标志(1)从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。(2)从亚显微结构水平分析：细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。(3)从分子水平分析：①蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。②基因角度：基因的选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分化的根本原因。2.细胞分化的“变”与“不变”(1)变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。(2)不变：DNA、tRNA、rRNA的种类，细胞的数目。判断正误(1)细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转()(2)在一个细胞中所有的基因都一定表达()(3)同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果()(4)不同生物的细胞的形态、结构不同是基因不同造成的()×✔✔✔跟踪训练2.人的胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中A.只有胰岛素基因B.比人受精卵基因要少C.有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因D.既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因√跟踪训练3.如表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞内所含有的部分核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是项目血红蛋白基因胰岛素基因抗体基因有氧呼吸有关酶基因红细胞＋－－＋胰岛B细胞－①－＋浆细胞－－＋②A.①②均表示“＋”B.此表说明细胞分化导致基因的选择性表达C.三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同D.三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同√

基因表达产物与性状的关系一

基因的选择性表达与细胞分化二

表观遗传及基因与性状的对应关系三目录DNA完全一致的工蜂和蜂王基因组成相同的同卵双胞胎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。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。概念：

表观遗传三表现遗传的概念判断正误(1)表观遗传现象由于基因的碱基序列没有改变，因此生物体的性状也不会发生改变()(2)吸烟会导致精子中DNA的甲基化水平升高，从而影响基因的表达()(3)基因与性状是一一对应的关系()(4)生物有些性状可以由多个基因决定，但一个基因不会与多个性状有关()(5)生物体的性状是基因和环境共同作用的结果，基因型相同，表型相同；基因型不同，表型不同()×✔×××表观遗传任务二资料11.资料1中植株A和植株B的花的形态不同是基因不同导致的？还是基因的表达不同导致的？2.导致植株B中Lcyc基因不表达的原因是什么？柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。是基因的表达不同导致的。植株B的Lcyc基因被高度甲基化。5’-甲基胞嘧啶（5-mC）DNMTDNMTCPG岛甲基化CPG岛DNMT（注DNMT——DNA甲基转移酶）

表观遗传三不同的表观遗传机制影响基因的表达类型1.DNA甲基化表观遗传任务二3.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相似。4.Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传吗？因为F2中一部分植株的花与植株B相似，说明Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传。能

表观遗传三不同的表观遗传机制影响基因的表达类型1.DNA甲基化——①DNA甲基化的遗传（1）可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂能在细胞或个体世代间遗传；（2）是基因表达的改变；（3）DNA序列不变，或不能用DNA序列变化来解释。类型1.DNA甲基化——②

DNA甲基化的特点

表观遗传三不同的表观遗传机制影响基因的表达表观遗传任务二资料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。表观遗传任务二5.资料2中，F1小鼠的基因型都是Avya，小鼠毛色为什么不是黄色而是表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型？因为小鼠的Avy基因的前端有多个可发生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，并且甲基化程度越高，受到的抑制越明显，小鼠的毛色越深。表观遗传任务二6.完善小鼠“毛色遗传”机理的流程图。Avy基因DNA甲基化程度高Avy基因的表达Avy基因的表达产物少环境引起基因发生修饰抑制导致体毛介于黄色和黑色之间表型改变表型改变子代获得Avy基因的DNA甲基化修饰遗传7.

资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？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，但基因的表达受到抑制，因此性状发生改变，而且这种改变可以遗传。表观遗传任务二这对你认识基因和性状的关系有什么启示？

人的身高、水稻的产量

只受基因的控制吗？基因与性状并不是简单的一一对应关系资料3植物的春化作用：低温促使植物开花的作用冬小麦的Flc基因所在部位的组蛋白被修饰

表观遗传三不同的表观遗传机制影响基因的表达类型2.组蛋白被修饰

表观遗传三不同的表观遗传机制影响基因的表达类型2.组蛋白被修饰遗传学表观遗传学基因型表型表型变化DNA改变DNA序列不改变表型变化

表观遗传三比较：遗传学和表观遗传学的关系核心归纳表观遗传的特点及调控机制(1)特点①可遗传性：即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞、个体间遗传。②可逆性的基因表达：如甲