基因表达与性状的关系高一下学期生物人教版（2019）必修2

第二节基因表达与性状的关系1.能够举例说明基因通过控制酶的合成或蛋白质的结构

控制生物体的性状。2.能够说明细胞分化是基因选择性表达的结果。3.能概述生物体的表观遗传现象。问题探讨

同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表现出两种不同的形态。2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？讨论

浮在水面上的叶子是宽阔的五边形或者手掌形，而沉在水中的叶子则变成了细细的丝状叶。一样由叶片所处的环境因素引起。一、基因表达产物与性状的关系实例1：豌豆圆粒与皱粒性状对比基因对比淀粉在细胞中具有保留水分的作用饱满、水分多皱缩失水含有编码淀粉分支酶的基因插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因豌豆的圆粒与皱粒的形成机制淀粉分支酶淀粉含量多保留水分多，豌豆圆粒正常的淀粉分支酶基因不能合成淀粉分支酶淀粉含量少保留水分少，豌豆皱粒异常的淀粉分支酶基因基因酶性状外来DNA插入资料：白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，导致机体不能合成黑色素，全身毛发白色。由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。实例2：白化病

白化病患者肤色正常酪氨酸酶基因酪氨酸酶表达酪氨酸黑色素催化白化病酪氨酸酶基因缺乏酪氨酸酶缺乏导致酪氨酸无黑色素×受阻基因酶性状白化病的形成机制途径1：基因通过控制______的合成来控制___________，进而控制生物体的

。酶代谢过程性状实例2：白化病基因酶细胞代谢生物性状实例1：豌豆圆粒与皱粒间接作用囊性纤维病患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染表现正常人患者性状对比基因对比肺部功能正常肺部功能严重受损含有编码CFTR蛋白的基因正常编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基实例3：囊性纤维病正常气管囊性纤维化气管囊性纤维病的发病机理CFTR（跨膜）基因缺失了3个碱基CFTR蛋白结构_____，导致功能_____患者支气管内黏液增多黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染异常异常实例4：镰刀形细胞贫血症的发病原因血红蛋白基因正常血红蛋白正常红细胞正常(圆饼状)血红蛋白基因异常血红蛋白异常红细胞异常(镰刀状)基因蛋白质结构性状控制控制实例4：镰刀形细胞贫血症的发病原因实例3：囊性纤维病的发病机理蛋白质的结构基因控制性状控制基因还能通过控制

来

控制生物体的性状。蛋白质的结构直接作用途径2：直接小结：基因表达产物与性状的关系直接作用间接作用基因结构蛋白细胞结构生物性状酶或激素细胞代谢生物性状例如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病等例如：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等二、基因的选择性表达与细胞分化同一生物体不同类型的细胞中，基因都是相同的,而形态、结构和功能却各不相同,这是为什么呢?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+++－－+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(2)三种细胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因，但是都只检测到了一种基因的mRNA，这说明了什么？(1)这三种细胞的基因组成是否相同？它们合成的蛋白质种类是否相同？这三种细胞都属于同一只鸡的体细胞，是经过有丝分裂而来的，因此基因组成相同，但合成的蛋白质种类不同。(3)是不是这三类细胞中表达的基因完全不相同？如不是，请举例说明。不是。控制细胞基本生命活动的基因在所有细胞中都能表达，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。说明在高度分化的体细胞中，基因是选择性表达的。思考与讨论：2.细胞分化的本质：基因的选择性表达1.细胞中表达的基因分类：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。如呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因、血红蛋白基因等。3.细胞分化的结果：DNA、tRNA、rRNA

（2）不变细胞的数目（1）变mRNA、蛋白质的种类细胞的形态、结构和功能4.细胞分化的标志：分子水平：合成某种细胞特有的蛋白质。细胞水平：形成不同种类的细胞。【例题】下列哪个案例能说明人体细胞已经发生分化（

）A.进行ATP的合成 B.进行呼吸酶的合成C.合成血红蛋白 D.存在血红蛋白基因C三、表观遗传经历大饥荒的母亲生下出现精神问题概率高的孩子；大吃大喝的祖辈带来患糖尿病概率高的孩子；抽烟的父亲拥有体重超标概率高的孩子；是这些孩子的基因改变了吗？表观遗传学实例1：柳穿鱼花的形态结构的遗传植株A植株B柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。Lcyc基因植株A开花时表达正常Lcyc基因高度甲基化植株B开花时不表达实例1：柳穿鱼花的形态结构的遗传DNA甲基化DNA甲基化后转录异常实例1：柳穿鱼花的形态结构的遗传植株A植株BP×F1×F2植株A植株A植株B思考：在F2中，为什么有些植株的花与植株B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。柳穿鱼花表观遗传的机理结论：环境基因表达蛋白质（不同）性状影响不同直接决定实例2：小鼠的毛色遗传F1介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型Avy

aP×AvyAvyaa黄色鼠黑色鼠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（2）资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？

基因的碱基序列_________，但是部分碱基发生了____________，______了基因的表达，进而对表型产生了影响；这种DNA甲基化修饰还可以____________，

使后代出现同样的表型没有变化甲基化修饰抑制遗传给后代（1）上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受抑制思考与讨论：（1）概念：生物体基因的碱基序列____________,但____________和_______发生________________的现象。保持不变基因表达表型可遗传变化（2）形成原因：①DNA序列不变②可遗传给后代③受环境影响、可逆性表观遗传：（3）特点：环境DNA甲基化诱发（4）三种常见的调控机制①DNA甲基化修饰*主要抑制转录；②组蛋白甲基化、乙酰化等（5）实例①柳穿鱼花形遗传②某种小鼠毛色遗传③同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异④蜂王和工蜂的差异同卵双胞胎间的差异蜂王工蜂四、基因表达与性状的关系大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系：一个基因也可以影响多个性状(一因多效)。水稻Ghd7基因开花调控控制生长发育产量2.一因多效：一个基因可以影响多个性状。3.多因一效：多个基因影响一个性状。如红绿