基因表达与性状的关系教学课件 2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

问题探讨同一株水毛莨，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。讨论：1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗?受精卵

有丝分裂

A

叶呈扁平状与丝状(基因组成

相同

)2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的?叶片所处的环境问题：基因如何控制生物性状的呢?蛋白质是生命活动的主要承担者指导合成

体现基因

蛋白质

性状怎样控制?结合教材第71页图4-9,阅读相关内容，请仔细分析下面的实例，说说基

因是如何控制生物性状的?案例1:豌豆的圆粒与皱粒编码淀粉分支酶的基F基因皱皮豌豆合

控

射过程此较甜?一

.基因表达产物与性状的关系控制生物性状淀粉二没缩i77一.基因表达产物与性状的关系案例2:正常肤色与白化病正常白化病结论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性状。一.基因表达产物与性状的关系控制基因一

1.间接控制途径生物体的性状

酶的合成代谢过程-间接控制控制2.

直接控制途径基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状囊性纤维化

(

7

0

%

)

镰状细胞贫血症基因

→CI-载体CFTR蛋白基因

→血红蛋白课外小知识从基因的角度来解释有些人饮酒后会表现“脸红”,有些人饮酒后会表现“脸白”。喝酒“脸红”的人有高效的乙醇脱氢酶，

而没有乙醛脱氢酶。喝酒“脸白”的人是因为两种酶都缺乏。千杯不醉的原因的人体内两种酶含量高。CH₃C00H→CO₂

+H₂0+脂肪

乙酸乙醛脱氢酶乙醛脱氢酶乙醛三羧酸循环2二氧化碳和永

3C₂H₅OH乙醇乙醇作用：扩张血管，

导致脸红CH₃CHO

乙醛乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶有毒乙酸无毒乙醛CO₂

、HO₂

等过多导致脸红同一生物体中出现不同类型的细胞是细胞分化的结果。而这些细胞虽然形态、结构和功能各不相同

，但是基因

却是相同的。那么基因的表达与细胞分化有何关系?横纹肌细胞小肠上皮细胞成年人全身细胞总数约1012个。细胞种类有200多种。二.基因的选择性表达与细胞分化神经细胞纤维原细胞平滑肌

细胞脂肪细胞红细胞骨细胞说明：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。1、根据检测结果推测，3种细胞中合成的蛋白质有什么差别?每桦细胞出现养鼎量在细胸的化程中基因在不同细胞中特异性表达的结果。即基因的选择性表2、3种细胞含有的基因相同，但只检测到其中一种基因的mRNA,

为什么?细胞中不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。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输卵管细胞十十十十-红细胞十十十十胰岛细胞十十十十分析不同类型细胞中DNA

和mRNA

的检测结果思考·讨论表达的基因分类◆

管家基因所有细胞中都表达的基因，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，如核糖蛋白

基因、ATP合成酶基因。◆

奢侈基因二.基因的选择性表达与细胞分化细胞中的基因有些表达，有些不表达。只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。□未表达BABCA

BC上皮细胞肌肉细胞神经细胞实质：基因的选择性表达基因ABCDE细胞的分化表达M0U)骨细胞AB二.基因的选择性表达与细胞分化基因的选择性表达如何实现?细胞

形态

结构

不同细胞

器种

类和

数量

不同基因的选择性表达与基因表达的调控有关。基因选择性表达不同的合成

mRNA不同类型的细胞不同的

蛋白质相同

基因表现三、表观遗传资料1:

如图所示的两株柳穿鱼，除花的形态结构不同，其他方面基本相同

。花的形态与Lcyc基因的表达相关

植株A

×

植株BA,B两种植株：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

被高度甲基化

F

与植株A相似—→Lcyc

基因有多个碱基连接甲基基团

(自交)CH,

少部分植株的甲基化

绝大部分植株的花

花与植DNA甲基化示意图

CH,与植株A相似

株B相似(杂交)资料2:小鼠毛色的遗传黑色体毛

AVY基因表达不同的原因是什么?Avy

基因CH₃

CH₃CH₃甲基化程度越高，Avy基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型三、表观遗传特殊碱基序列黄色体毛AvyAvyaaa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表型产生影响抑制了基

因的表达资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点?部分碱基发生了甲基化修饰三

、表观遗传碱基序列

没有变化表观遗传柳穿鱼Lcyc基因表型传给后代可传给后代小鼠AVV基因三、表观遗传

课本P741、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2、常见类型DNA

甲基化修饰①基因

的部分碱

基

_

发生甲基化修饰会抑

制

_基因的表达，进而对表

型产生影响②_

可

以(可以、不可以)遗传给后代，使后代出现同样的表型其它类型：例如构成染色体的

组蛋白发生甲基化、

乙酰化等修饰组蛋白

乙酰化A组蛋白甲基化DNA甲基化三、表观遗传3、实例：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将发育成工蜂。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),DNA

被

甲基化后会干扰RNA聚合酶的识别。敲除DNMT3

基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。据此研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而

0发

蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食，DNMT3

基因表达的一种

DNA甲基化转移酶，)NA片段造成一些基因被甲基化而不能表达，发育成工蜂；蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食，使DNMT3基因不表达，一些基因正常表达而发育成蜂王。N

NH₂

DNMT3

N

NH₂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，请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害

等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。环境诱发DNA甲基化吸

烟重金属与社会的关系温度营养供给四、基因与性状的关系1.生物性状还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。31℃下培养得到了一些翅长接

近正常的果蝇成虫生物的表型是基因型与环境共同作用的结果25℃下培养

它们产生的后代如刚孵化的残翅果蝇幼虫残翅果蝇③多个基因

→

一

种性状人的身高是由多个基因决定的，其中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四、基因与性状的关系2.基因决定生物性状①一个基因②一个基因一种性状→多种性状控制控制控制注意区分：1.仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传；2.表观遗传：碱基序列不变，引起的性状变化可遗传。代谢

间接控制

性

直接

状影

响环

境DNA

转录

mRNA

翻译

蛋白质

体现

性状主要表现为指导蛋白质的合成

控制细胞分化酶的合成小结基因的表达调控表观遗传本节蛋白质的结构选择性

表达影

响控制练习与应用一、概念检测1

.

个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调控。判断下列相关表述是否正确。(1)基因与性状之间是一一对应的关系。

(X

)(2)细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的细胞内基因的表达存在差异。(

√

)A.

图中显示了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当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升C.皱粒种子中蔗糖含量相对较高，味道更甜美D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异蔗糖②

淀粉分_支酶吸水胀大

淀粉-

1

、下图为豌豆种子圆粒性状的产生机制。下列叙述错误的是练习与应用编码淀粉分支

酶的基因(R)二、强化训练圆粒2、

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.①④

B.②③

D.②④练习与应用二、强化训练3、黄色小鼠(AA)与黑色小鼠

(aa)

杂交，产生的