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

同一株水毛茛，裸露在空气中的叶片和浸没在水中的叶片，形态是不同的。可能是由叶片所处的环境因素引起的。1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？

2.两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？

问题·探讨

一样叶呈扁平状叶呈丝状4.2基因表达与性状的关系

任务1.请阅读教材P71-72，分析豌豆粒型不同的原因和人类白化病和囊性纤维化的发病机理（用文字和箭头表示），归纳基因控制性状的两种方式。SZ-LWH一、基因表达产物与性状的关系编码淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正常合成合成淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保持水分，豌豆显得圆鼓鼓DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶异常，活性大大下降淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩基因酶的合成代谢过程性状控制控制控制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，表现为白化基因酶的合成代谢过程性状控制控制控制基因通过控制____的合成来控制___________，进而控制生物体的性状。结论1：酶代谢过程间接控制SZ-LWH一、基因表达产物与性状的关系白化病的成因SZ-LWH一、基因表达产物与性状的关系

囊性纤维化的成因囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病。该病的病因是基因的碱基序列缺失了3个碱基，使得所编码的氯离子载体蛋白中少了一个氨基酸，导致细胞对氯离子的转运发生异常，造成黏液分泌过多，堵塞呼吸道，诱发感染。正常气管囊性纤维化气管SZ-LWH一、基因表达产物与性状的关系

囊性纤维化的成因编码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个碱基对苯丙氨酸空间结构氯离子基因还能通过控制蛋白质的______而_____控制生物体的_______。结论2：性状结构直接直接控制基因蛋白质结构性状蛋白质功能控制控制改变例题.如图为人体内基因对性状的控制过程，下列相关叙述不正确的是（）A.图中进行①②过程的场所分别是细胞核、核糖体B.镰状细胞贫血的直接致病原因是血红蛋白分子结构的改变C.人体衰老引起白发的原因是图中的酪氨酸酶活性下降D.该图反映了基因都是通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状绿皮P111：学以致用1题核心●归纳基因酶的合成细胞代谢生物性状蛋白质结构生物性状间接控制直接控制所有的基因都表达吗？SZ-LWH二、基因的选择性表达与细胞分化任务2.根据课本P72的“思考·讨论”，回答下列问题：科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。（1）这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？（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？每种细胞只合成3种蛋白质中的一种,3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。细胞分化的本质就是：基因的选择性表达。二、基因的选择性表达与细胞分化

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SZ-LWH1.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。核心●归纳例题.（2021·湖南高考改编）细胞内不同基因的表达效率存在差异，如图所示。下列叙述不正确的是（）A.细胞能在转录和翻译水平上调控基因表达，图中基因A的表达效率高于基因BB.真核生物核基因表达的①和②过程分别发生在细胞核和细胞质中C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA为模板进行转录的产物D.②过程中，rRNA中含有与mRNA上密码子互补配对的反密码子绿皮P112：学以致用1题D例题：管家基因是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的，而奢侈基因是指不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。如图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态。下列有关叙述不正确的是（）A.基因a属于管家基因B.细胞B为胰岛细胞C.与细胞A相比，细胞B中含有较多的高尔基体D.三种细胞成熟后均含有基因a、b、c绿皮P112：学以致用2题基因的选择性表达与基因表达的调控有关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SZ-LWH三、表观遗传任务3：请阅读教材P73-74，分析资料1、资料2，思考讨论相关问题。资料1：柳穿鱼花的形态结构及遗传植株A和植株B体内Lcyc基因的碱基序列的相同，为什么花的形态不同？Lcyc基因Lcyc基因表达Lcyc基因Lcyc基因不表达甲基化柳穿鱼花形态的改变，是因为基因的部分碱基被高度甲基化植株A左右对称花植株B辐射对称花Lcyc基因植株ALcyc基因表达Lcyc基因植株BLcyc基因不表达F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因来自植株A的Lcyc基因能够表达，来自植株B的Lcyc基因的表达受到抑制；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×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？用流程图梳理：柳穿鱼的花“表观遗传”机理。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。aaAvyAvy×表现出不同毛色的Avya小鼠表现出不同毛色的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F1小鼠的基因型都是Avya，为什么表现出介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型？都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。资料1、2的结果：资料1、2的结论：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。表观遗传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。（如同卵双胞胎、蜂王与工蜂）②组蛋白甲基化、乙酰化等①DNA甲基化修饰③非编码RNA干扰（例如miRNA）等可遗传性、可逆性、DNA不变任务4：根据上述资料的分析，归纳出表观遗传的概念、特点。拓展三种常见的调控机制类型1.DNA甲基化—抑制基因表达（转录）DNA甲基化是在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸中的胞嘧啶，被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶，这常见于基因的5'-CG-3'序列。DNA的甲基化可以引起基因不能表达。启动子：是RNA聚合酶识别和结合的位点DNA甲基化类型2.组蛋白被修饰—组蛋白甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因表达拓展三种常见的调控机制组蛋白乙酰化：使DNA从组蛋白“松脱”下来，从而促进转录。非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)类型3.非编码RNA—主要抑制翻译拓展三种常见的调控机制基因1基因2……基因n身高Ghd7开花生长发育产量多个基因决定一个性状一个基因决定多个性状：不是简单的一一对应的关系另外，生物体的性状还受

的影响。基因与基因、基因与基因表达产物、

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

。环境条件基因与环境性状基因与性状间的对应关系SZ-LWH四、基因与性状的对应关系一个(对)基因决定一个性状基因1性状1经典遗传、表观遗传、环境等对表型的影响DNA（基因）mRNA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.环境变化引起的性状变化，有的可遗传，有的不可遗传。1.经典遗传：碱基序列改变，引起的性状变化可遗传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，有可能遗传给了后代。注意研究表明，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（教材P74)有哪些因素会影响DNA的甲基化?例题.纯种黄色（HH）小鼠与纯种黑色（hh）小鼠杂交，子一代小鼠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。研究表明，H基因上有一段特殊的碱基序列，该序列有多个位点可发生甲基化修饰（如图所示）。当没有发生甲基化时，H可正常表达，小鼠为黄色。反之，H基因表达就受到抑制，且发生甲基化的位点越多，基因表达被抑制的效果越明显。结合上述信息，下列叙述错误的是（）B.基因型是Hh的小鼠体毛的颜色随H基因发生甲基化的位点的增多而加深（黑）C.甲基化修饰导致H基因的碱基的排列顺序发生改变，产生了不同的等位基因D.此实验表明，基因型与表型之间，并不是简单的一一对应关系A.纯种黄色（HH）小鼠与纯种黑色（hh）小鼠杂交，正常情况下子一代小鼠的基因型都是Hh绿皮P114：学以致用1题例题.在甲基转移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化，进而使染色质高度螺旋化，因此失去转录活性。下列相关叙述错误的是（）A.DNA甲基化，使基因碱基序列发生改变B.DNA甲基化，会导致mRNA的合成受阻C.DNA甲基化，可能会影响生物的性状D.DNA甲基化，可能会影响细胞的分化绿皮P116：

第4题例题.蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来，以蜂王浆为食的幼虫将发育成蜂王，而以花粉、花蜜为食的幼虫将发育成工蜂，幼虫发育成蜂王的机理如图所示。下列叙述不正确的是（）A.DNA甲基化水平是发育成蜂王的关键要素C.DNA甲基化水平没有使Dnmt3基因的碱基序列发生改变D.该实例中的由食物引起的表型改变是可以遗传给后代的B.花粉可通过抑制Dnmt3基因的表达而影响DNA甲基化绿皮P116：

第5题一、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。(

)(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。(

)2.我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是(

)A.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因C.该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因D.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因√×C教材P75：练习与应用这种说法有一定的道理。基因蕴含着一定的遗传信息，可类比成组织者(导演)；蛋白质具体参与细胞的各项生命活动，可类比成执行者(演员);而性状则主要是由蛋白质参与完成的，可类比成呈现方式(作品)。当然，打比方总会有比得不合理之处，因此，只能说有一定的道理。三者之间的关系是：基因通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状。1.有人说，“基因是导演，蛋白质是演员，性状是演员的表演作品。”你认为这种说法有道理吗?为什么?请你整理总结基因、蛋白质和性状三者之间的关系。第一，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，存在多对基因控制一对性状和一对基因控制多对性状的情形；第二，核基因在染色体上呈线性排列，因此这些基因有可能位于同源染色体上，导致这些基因控制的性状不遵循自由组合定律；第三，某些植物进行无性生殖，性状传递也不遵循孟德尔遗传规律；第四，个别性状可能是细胞质基因控制或与母本提供的细胞质成分有关。科学实验必须是可重复的。重复实验是检查实验结果可靠性的唯一方法。生命科学实验的可重复性是有一定前提和条件限制的。2.与孟德尔同时代的一些生物学家利用某些植物做一些性状的杂交实验时，并没有得出3:1和9:3:3:1的数量比；孟德尔用山柳菊也未得到与豌豆杂交实验相同的结果。为什么？怎样看待科学实验的可重复性？资料显示：哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然X染色体数量不同，但X染色体上的基因所表达的蛋白质查的量是平衡的，这个过程称为剂量补偿。雌猫比雄猫多出1条X染色体，由于剂量补偿效应，在胚胎初期，细胞中的1条X染色体就会随机发生固缩失活，形成巴氏小体，而且发生染色体失活的细胞通过有丝分裂产生的子细胞也保留相同的染色体失活状态。对于基因型为XBXO的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则XO不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBXO的雌猫会呈现黑黄相间的毛色。教材P75：拓展应用3题：（题干略）查阅资料，不要求有标准答案。1.我国科学家发现在体外实验条件下，某两种蛋白质可以形成含铁的杆状多聚体，这种多聚体能识别外界磁场并自动顺应磁场方向排列。编码这两种蛋白质的基因，在家鸽的视网膜中共同表达。请回答下列问题。(1)家鸽视网膜细胞表达这两种蛋白质的基本过程是______________________(2)家鸽的所有细胞是否都含有这两个基因并进行表达(答“是”或“否”)__，判断的理由是。教材P78：复习与提高：二、非选择题家鸽的所有细胞均由受精卵发育而来，因此所有的细胞都含有这两个基因，但这两个基因只在部分细胞(如视网膜细胞)中特异性表达，不会在所有细胞中都表达。在视网膜细胞的细胞核中，编码这两种蛋白质的基因分别转录出相应的mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质，在核糖体上翻译出蛋白质。否无法合成有功能的含铁的杆状蛋白质多聚体，可能导致家