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(1)3

第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系问题探讨同一株水毛茛，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。裸露在空气中的叶浸在水中的叶1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？讨论：一样环境因素水毛茛一、基因表达产物与性状的关系圆粒豌豆皱粒豌豆基因酶的合成生物体的性状编码

的基因被插入的DNA序列打乱

异常，活性大大降低

合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于

，

而皱缩淀粉分支酶淀粉分支酶淀粉失水代谢过程插入外来DNA实例一：皱粒豌豆的形成控制控制控制一、基因表达产物与性状的关系实例二：白化病基因酶的合成代谢过程控制控制控制编码

的基因异常不能合成

。

不能转变为

。表现出

症状酪氨酸酶酪氨酸酶酪氨酸黑色素白化生物体的性状一、基因表达产物与性状的关系实例一：皱粒豌豆的形成实例二：白化病以上实例说明基因是如何控制性状的？基因控制性状方式(一)基因通过控制

,来控制

，进而控制

。酶的合成代谢过程生物体的性状间接控制氯离子稀薄的黏液ATPH2O正常功能的CFTR蛋白粘稠的分泌物不断积累异常关闭的CFTR蛋白一、基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维化囊性纤维化是北美白种人中常见的一种遗传病，患者支气管被异常的粘液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。一、基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维化正常气管囊性纤维化气管编码CFTR蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失

个碱基CFTR蛋白在第508位缺少

。

，空间结构改变CFTR转运

的功能异常，导致患者支气管粘液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。3苯丙氨酸氯离子基因蛋白质的结构生物体的性状控制直接控制70%一、基因表达产物与性状的关系实例四：镰状细胞贫血正常的红细胞镰状红细胞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呈弯曲的镰刀状，容易破裂，运输O2能力降低，使人患溶血性贫血基因蛋白质的结构生物体的性状控制直接控制一、基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维化(70%)实例四：镰状细胞贫血以上实例说明基因是如何控制性状的？基因控制性状方式(二)基因通过控制

,直接控制

。

蛋白质的结构生物体的性状直接控制1、下图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述错误的是（）A．图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体B．镰状细胞贫血致病的根本原因是基因发生了改变C．人体衰老引起白发增多的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降D．该图只反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成进而控制代谢活动来实现的美在课堂P107“典例”D课堂小测2、下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出（）A．一种物质的合成只受一个基因的控制B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达D．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸美在课堂P107“跟踪训练3”B课堂小测同一生物体中不同类型的细胞，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？思考•讨论思考•讨论分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果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。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。思考1：这3种细胞中含有的mRNA和蛋白质

（填“相同”“不同”或“不完全相同”）不完全相同思考•讨论分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果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。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。思考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的原因是

。基因的选择性表达二、基因的选择性表达与细胞分化管家基因：所有细胞均表达，维持生命活动所必需的。奢侈基因：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。例子：ATP合成酶基因、呼吸酶基因、核糖体合成酶基因例子：卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因注：奢侈基因表达说明细胞已经发生分化1、基因的分类二、基因的选择性表达与细胞分化2、细胞分化的本质：胚胎干细胞细胞分裂细胞分化肌肉细胞红细胞神经细胞上皮细胞受精卵受精卵基因ACDEB胚胎干细胞基因ACDEBACDEBACDEBACDEBACDEB体细胞基因管家基因：E奢侈基因：A、B、C、D基因的选择性表达基因的选择性表达与

有关。基因表达的调控基因什么时候表达在哪种细胞中表达表达水平的高低3、ACC合成酶是植物体内乙烯合成的限速酶。下表是科学家以番茄ACC合成酶基因为探针，研究番茄果实不同成熟阶段及不同组织中该基因的表达情况。下列分析正确的是（）A．该基因的表达水平在不同的组织和果实成熟的不同阶段无差异B．橙红和亮红的果实细胞中该基因转录产物可能相对较多C．绿果、雌蕊、叶片和根中无该基因及其转录产物，体现了细胞的基因选择性表达D．果实中该基因表达水平高于叶片，说明前者的分化程度高于后者 美在课堂P108“典例1”B课堂小测4、脊椎动物的一些基因活性与其周围特定胞嘧啶的甲基化有关，甲基化使基因失活，相应的非甲基化能活化基因的表达，以下推测正确的是（）A．肝细胞和胰岛B细胞的呼吸酶基因均处于甲基化状态B．肝细胞和胰岛B细胞的胰岛素基因均处于非甲基化状态C．肝细胞的呼吸酶基因和胰岛素基因均处于非甲基化状态D．胰岛B细胞的呼吸酶基因和胰岛素基因均处于非甲基化状态 美在课堂P108“跟踪训练1”D课堂小测三、表观遗传【资料1】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。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GC3’5’GC3’5’Lcyc基因高度甲基化开花时表达开花时不表达GC3’5’GC3’5’CH3CH3未甲基化甲基化这种DNA的甲基化修饰导致的表型的变化可以遗传吗？三、表观遗传植株A植株B大部分少部分×

PF1F2【资料1】科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。讨论1：F1的花为什么与植株A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基因由于部分碱基被甲基化，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。三、表观遗传植株A植株B大部分少部分×

PF1F2讨论2：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，

表现为隐性。因此，这部分植株的花与植株B的相似。【资料1】科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。DNA的甲基化修饰导致的表型的变化可以遗传三、表观遗传【资料2】某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a控制，Avy为显性基因，表现黄色体毛，a为隐性基因，表现黑色体毛。×PF1AvyAvy（黄色）aa（黑色）Avya（?色）表现不同毛色，介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型黄色颜色越深甲基化程度越高甲基化Avy基因甲基化抑制Avy基因调控抑制越明显CH3三、表观遗传讨论3：上述资料中，柳穿鱼花和小鼠性状改变的原因是什么？柳穿鱼花：Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化；小鼠毛色：Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。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到抑制，进而影响性状。讨论4：上述两个例子展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？两个例子展示的遗传现象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。三、表观遗传1、定义生物体基因的碱基序列

，但基因表达和表型发生

变化的现象，叫作表观遗传。保持不变可遗传2、特点①基因的碱基序列不变(遗传物质不变)；②可遗传性；③普遍性；3、实例④可逆性(可以去甲基化)基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异；一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同；吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高。不符合孟德尔遗传规律课外扩展常见的调控机制1、DNA甲基化GGC3’5’3’5’CH3CH3ATGCTACTAGCGCAT主要抑制转录2、染色体的组蛋白甲基化、乙酰化3、非编码RNA干扰主要抑制翻译如：miRNA、siRNA、piRNA四、基因与性状的关系①一个基因决定一个性状如红绿色盲、白化病等单基因遗传病。②一个基因可以影响多个性状如研究发现水稻中的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的作用。③一个性状受到多个基因的影响基因如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。环境通过改变遗传物质(如基因突变，染色体变异等)，使性状发生改变。通过表观遗传，导致产生性状差异。并不是简单的一一对应关系(内因)(外因)生物的性状不完全是由基因决定的，环境对性状也有的重要的影响5、科学家研究发现，让雌性小鼠摄入高脂肪的食物，它们第3代中的雌性会出现体型变大和对胰岛素敏感度下降的现象。下列叙述错误的是（）A．亲代小鼠摄入高脂肪的食物后体型可能会变大B．由于环境变化引起的性状改变也能遗传给后代C．亲代小鼠摄入高脂肪的食物后，DNA序列一定发生了改变D．亲代小鼠的生活经历可能通过DNA序列以外的方式传给后代美在课堂P108“典例2”C课堂小测6、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