【生物】基因表达与性状的关系第2课时 2023-2024学年高一生物人教版2019必修2

第2节基因表达与性状的关系(第2课时）

第4章基因的表达03表观遗传植株A植株B柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考·讨论资料1：

柳穿鱼是一种园林花卉。如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。

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A相似，少部分植株的花与植株B相似。三、表观遗传

A,B两种植株，体内的Lcyc基因的序列相同

植株A：Lcyc基因在开花时表达

植株B：Lcyc基因不表达讨论：柳穿鱼性状改变的原因？植株B的Lcyc基因被高度甲基化（有多个碱基连接甲基基团）两侧对称状辐射对称状三、表观遗传植株A植株B与Lcyc基因的表达直接相关（两种花的Lcyc基因序列相同）调控柳穿鱼花的形态结构控制Lcyc基因高度甲基化GC3’5’GC3’5’未甲基化GC3’5’GC3’5’CH3CH3甲基化开花时Lcyc基因表达开花时Lcyc基因不表达Lcyc基因甲基化程度低Lcyc基因甲基化程度高实例1：柳穿鱼花的形态结构遗传Lcyc基因植株ALcyc基因表达“开”Lcyc基因植株BLcyc基因不表达“关”柳穿鱼性状改变的原因甲基化柳穿鱼花形态改变，是因为基因的部分碱基被高度甲基化三、表观遗传基因“沉睡”基因相同→表型不同研究发现：植物B和植株A的Lcyc基因的序列相同。植株B的Lcyc基因在花的

发育过程中未能转录植株A表达植株B不表达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；F1的花为什么与植株A相似？甲基化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×三、表观遗传Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因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Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因甲基化的·Lcyc的基因可遗传，并控制生物的性状在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？三、表观遗传资料2：小鼠毛色受等位基因Avy和a的控制，Avy为显性，表现为黄色；a为隐性，表现为黑色体毛。纯种黄色小鼠与纯种黑色小鼠杂交，子代小鼠基因型为Avya，却表现出黄色和黑色之间的一系列过渡类型。柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考·讨论aaAvyAvy×表现出不同毛色的Avya小鼠三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考·讨论表现出不同毛色的Avya小鼠

研究表明，在Avy基因前端有一段特殊碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色；当发生甲基化时，甲基化程度越高，该基因表达时受到的抑制越明显，小鼠体色体毛的颜色就越深。5`3`Avy基因决定基因表达水平的序列三、表观遗传基因相同→表型不同讨论：资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？讨论：这对你认识基因和性状的关系有什么启示？

两生物体的基因相同,其性状表现也不一定相同,即生物体的性状不完全是由基因决定的。思考﹡讨论碱基序列没有发生变化部分碱基发生了甲基化修饰基因的表达表型可遗传，并影响后代表现抑制影响基因相同→表型不同生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表现型可遗传变化的现象。三、表观遗传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。1概

念：①可遗传性：基因表达和表型可以遗传给后代。②DNA不变性：基因的碱基序列保持不变。③可逆性：被修饰的DNA可以发生去甲基化。2特

点：4.实

例：笔记课本P74甲基化引起表观遗传的实例蜂王工蜂蜂王和工蜂的差异

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基因相同→表型不同：甲基化引起表观遗传的实例蜂王和工蜂的差异同卵双胞胎间差异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基因相同→表型不同DNA的甲基化可引起基因的失活，基因不能表达。①DNA甲基化修饰启动子：是RNA聚合酶识别和结合的位点（主要抑制转录）5’3’3’5’CGGC5’3’3’5’CGGCCH3CH3胞嘧啶甲基化正常转录甲基化DNA甲基化后转录异常环境DNA甲基化诱发笔记转录受阻笔记戴上面具，识别不了②染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因表达（教材P74，相关信息）DNA组蛋白甲基化乙酰化磷酸化（组蛋白乙酰化主要是激活转录）三、表观遗传笔记③非编码RNA非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)DNADNAmRNA非编码RNA蛋白质阻止翻译(抑制基因表达)互补配对（主要抑制翻译）三、表观遗传如下图所示的一种非编码RNADNADNAmRNA非编码RNA蛋白质阻止翻译(抑制基因表达)互补配对笔记甲基化基因RNA蛋白质DNA转录翻译选择性表达细胞分化体现性状影响调控表观遗传改变等环境包括父母的精神生活、习惯和环境的改变而引起的身体状况变化，并通过某种途径遗传给了后代研究表明，吸烟使人体细胞内DNA甲基化水平升高，组蛋白也受影响。男性精子中DNA的甲基化水平明显升高。与社会联系P74有哪些因素会影响DNA的甲基化?经典遗传、表观遗传、环境等对表型的影响DNAmRNA蛋白质性状转录翻译体现经典遗传表观遗传调控环境影响影响2.表观遗传：碱基序列不变，引起的性状变化可遗传3.仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传（表型模拟）1.经典遗传：碱基序列改变，引起的性状变化可遗传四、基因与性状的关系1、下列属于表观遗传现象的有：①果蝇的眼色基因所在的染色体区域，螺旋程度较高，出现红白相间的斑点复眼②F1高茎豌豆自交，F2出现高茎豌豆和矮茎豌豆③男子吸烟者精子中的DNA甲基化水平高，精子活力下降④编码酪氨酸酶的基因异常，导致白化病A.①④B.②③C.①③D.②④C表观遗传与经典遗传：1.相同点：可遗传2.不同点：表观遗传碱基序列不变

经典遗传碱基序列改变√√完成《课堂新坐标》P94【对点练习】T1-25min当堂检测1．将某人的胰岛A细胞和胰岛B细胞中的总mRNA提取出来(A－mRNA、

B－mRNA)，以此为模板，在体外分别获得相应的单链DNA(A－cDNA、

B—cDNA)。下列叙述不正确的是()

A．A－mRNA与B－mRNA的不同与细胞分化有关

B．获得相应单链DNA的过程需要逆转录酶

C．A－cDNA中不含编码胰岛素的核酸序列

D．B－mRNA中指导呼吸酶合成的mRNA不能与A－cDNA形成杂交链D转录以基因为单位某基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---对应的mRNA转录翻译蛋白质酶代谢性状性状结构性状是由基因决定的！还有其他因素影响性状吗？2．在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼虫以花粉

和花蜜为食而发育成工蜂。Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表达的一种DNA甲基化

转移酶，能使DNA某些区域添加甲基基团(如图所示)。敲除Dnmt3基因后，蜜

蜂幼虫将发育成蜂王，这与幼虫取食蜂王浆有相同的效果，下列有关叙述错误

的是()A．被甲基化的DNA片段中遗传信息发生改变，从而使生物的性状发生改变B．蜂群中蜜蜂幼虫是否发育成蜂王可能与体内重要基因是否甲基化有关C．DNA甲基化后可能干扰了RNA聚合酶等对DNA部分区域的识别和结合D．胞嘧啶和5′­甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以与鸟嘌呤配对CA不变启动子√，起始密码子×04基因与性状的关系基因与性状是不是简单的一一对应关系吗？①一个基因一种性状控制②一个基因多种性状控制③多个基因一种性状控制

水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。人的身高、体重是由多个基因决定的，每个基因对身高都有一定的作用。基因与性状并不是简单的一一对应的关系多基因效应1基因决定生物性状四、基因与性状的关系课本P742生物性状还会受到环境等条件的影响如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。

基因与基因、基因与基因产物、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。

笔记

性状

=基因(决定因素）

+环境（影响因素）四、基因与性状的关系

性状是基因型和环境条件共同作用的结果素养提升请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释正常培养温度25℃下刚孵化的残翅果蝇幼虫31℃培养翅长接近正常的果蝇25℃下培养它们产生的后代残翅果蝇果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。提出假说：（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。课堂小结基因蛋白质结构生物性状

酶的合成

细胞代谢生物性状蛋白质直接作用间接作用细胞分化的本质就是基因的选择性表达。表观遗传会在不改变DNA碱基序列的情况下产生可遗传变异。基因和性状并不是一一对应的，存在精细的调控。完成《课堂新坐标》P95【学习效果·随堂评估自测】T1-45min当堂检测1．如图为皱粒豌豆形成的原因和囊性纤维化的病因图解。下列叙述正确的

是()A．两个实例都说明基因和性状是一一对应的关系B．用光学显微镜可观察到淀粉分支酶基因发生的变化C．图中CFTR基因和淀粉分支酶基因都发生了改变D．CFTR基因结构异常后无法进行转录和翻译C光学显微镜、电子显微镜均看不见基因2．关于表观遗传的理解，下列说法正确的是()

A．DNA的甲基化与环境因素无关

B．DNA的甲基化影响基因的翻译过程

C．表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律

D．DNA的甲基化导致基因的碱基序列改变C有关转录本质不同不变3．细胞分化是基因选择性表达的结果，下列关于基因的选择性表达叙述

正确的是(