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22

4.2基因表达与性状的关系——第四章基因的表达植株A植株B图1表现出不同毛色的Avya小鼠孟德尔提出：豌豆所表现出来的性状是由遗传因子（基因）控制的。基因指导合成蛋白质体现性状如何控制？蛋白质是生命活动的主要承担者一、基因控制性状的途径教材71页实例1：豌豆种子圆粒与皱粒的原因淀粉分支酶基因被打乱的淀粉分支酶基因淀粉分支酶淀粉含量正常淀粉分支酶异常，活性下降淀粉合成受阻，含量降低外来DNA插入圆粒豌豆吸水皱粒豌豆失水探究一：1、控制圆粒与皱粒的基因有什么不同？2、两者性状不同的直接原因是什么？圆粒皱粒基因酶细胞代谢性状探究二：根据教材71页，请按照“基因—酶—细胞代谢—性状”的过程分析白化病的成因。一、基因控制性状的途径教材71页实例2：白化病的成因肤色正常白化病酪氨酸酶基因酪氨酸酶表达酪氨酸黑色素催化酪氨酸酶基因缺乏酪氨酸酶缺乏导致酪氨酸无黑色素×受阻请你用概念图表示以上实例说明基因是如何控制性状的？控制酶的合成细胞代谢基因指导合成蛋白质体现性状调节基因酶细胞代谢性状一、基因控制性状的途径教材72页实例3：囊性纤维化病的发病原因

缺失了3个碱基CFTR蛋白

_____，导致功能_____患者支气管内黏液增多黏液清除困难，细菌繁殖，

。结构异常异常酶的合成细胞代谢基因指导合成蛋白质体现性状蛋白质的结构CFTR（跨膜）基因肺部受损直接控制间接控制探究三：据教材72页，完成以下空格。例1：牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与颜色变化途径示意图：从图中不能得出的结论是（）DA、花的颜色由多对基因共同控制B、基因可以通过控制酶的合成来控制代谢C、生物性状由基因决定，也受环境影响D、若基因①不表达，则基因②和基因③不表达随堂练习基因通过控制酶的合成或蛋白质的结构来控制生物性状，而来自同一个受精卵的细胞基因是相同的，但是为什么不同种类的细胞性状（形态、结构和功能）却不相同？受精卵二、基因的选择性表达与细胞分化检测的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+++--+1、分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果①3种细胞中的DNA含有相同基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？细胞不同的原因是基因的选择性表达②推测：3种细胞中能检测到核糖体蛋白相关基因的mRNA吗？教材72页探究四：能，因为细胞都需要核糖体蛋白来形成核糖体。二、基因的选择性表达与细胞分化2、在不同类型的细胞中，表达的基因的类型(1)管家基因：一类是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需的。(2)奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因。教材72页（如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。）（如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。）基因控制性状mRNA蛋白质酶的合成

代谢蛋白质结构二、基因的选择性表达与细胞分化有相同基因的细胞通过选择性表达表现不同性状，那有相同基因的个体又是如何出现不同性状的？同卵双胞胎间的差异假设基因在表达过程中出现了不同合作探究五：情境1：柳穿鱼花的形态阅读教材73页科学验证Q1：植株A和植株B的花有什么不同？它们的Lcyc基因测序结果，基因表达情况分别是？Q2:F1为什么和植株A相似？Q3：为什么F1中的植株BLcyc基因在开花时不表达？Q4:F2少部分植株为什么和植株B相似？Q5：Lcyc基因甲基化可否遗传？怎么判断出来的？植株A植株B×F1F2P自交实验过程分析F1植株同时含有来自植株A显性表达的Lcyc基因和植株B隐性表达的Lcyc基因。A：两侧对称，B：辐射对称；基因测序结果相同，基因表达情况不同植株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。F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因。F2中少部分植株与植株B相似。通过以上遗传现象的分析，你对基因和性状的关系有何认识？生物体基因的碱基序列保持不变，使基因表达和表型发生可遗传的变化。支持假设：基因表达水平发生了改变结果分析实验结论柳穿鱼花Lcyc基因基因的表达抑制辐射对称花“表观遗传”机理碱基序列相同部分碱基发生甲基化修饰

生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表现型发生可遗传变化的现象，叫做表观遗传。三、表观遗传1、概念2、表观遗传的手段①DNA甲基化修饰甲基化通常是抑制基因表达②组蛋白修饰染色体组蛋白甲基化、乙酰化等，影响转录过程。特点：①基因碱基序列不变；②可遗传；③具有普遍性教材74页③非编码RNA干扰（例如miRNA）例2：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。下列相关叙述不正确的是（）A.DNA甲基化，会导致基因碱基序列的改变B.DNA甲基化，会导致mRNA合成受阻C.DNA甲基化，可能会影响生物的性状D.DNA甲基化，可能会影响细胞分化A随堂练习图1表现出不同毛色的Avya小鼠情境2：小鼠毛色的遗传巩固训练阅读教材73页，分析小鼠性状改变的原因。实验过程分析F1毛色介于黄色和黑色之间因为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修饰，AVY基因表达受到不同程度的抑制。AvyAvy(黄色)Ⅹaa(黑色)AvyaPF1Avy基因上游甲基化Avy基因的表达水平不同抑制介于黄色和黑色之间一个蜂群中，蜂王和工蜂形态、结构、生理和行为等方面截然不同。三、表观遗传环境可引起表观修饰表观修饰环

境表观修饰可能受到什么因素的影响？实例1基因序列不变，后代的性状也可能会因父母的习惯而改变。（P74-与社会的联系）其他实例教材74页残翅果蝇幼虫四、环境影响性状的其他途径【提示】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。Q2：升温引起果蝇的正常翅现象是否属于表观遗传？Q1：翅的发育是否经过酶的催化？酶与温度的关系是怎样的？不属于，温度——>酶的活性——>性状后代仍为残翅果蝇部分翅长接近正常的果蝇成虫温度31℃培养温度25℃培养（正常培养温度）教材75页基因与性状的关系：①一个基因决定

一种性状②多个基因决定

一种性状③一个基因影响

多个性状五、基因与性状的数量关系基因与性状的关系并不是简单一一对应的关系例如：

人的身高是由多个基因决定的例如：

水稻Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。④生物性状还受环境条件的影响，是生物基因和环境条件共同作用的结果。(表型=基因型+环境条件)教材74页（一因一效）（多因一效）（一因多效）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？请你整理总结环境、基因、蛋白质和性状之间的关系。拓展应用环境表观修饰mRNA性状决定酶（活性）改变遗传物质（基因突变）基因蛋白质转录翻译酶->代谢蛋白质结构教材75页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①孟德尔遗传（经典）：碱基序列改变，引起的性状变化可遗传练习与应用（P69）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75页2、(1)为什么利用这些植物进行某些性状的杂交实验时，难以得出3:1和9:3:3:1的数量比?请运用所学知识对可能的原因作出推测。①基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，存在多对基因控制对性状和一对基因控制多对性状的情形；③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；④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。你怎样看待科学实验的可重复性?科学实验必须是可重复的，只有这样才能说明实验的现象和结果是一种必然规律，而不是偶然发生的。科学实验的可重复性包括两方面：①实验样本量足够大，在相同实验条件下要有足够的重复观察次数；②任何实验结果的可靠性应经得起独立重复实验的考验，重复实验是检查实验结果可靠性的唯一方法。②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；由于生物多样性的存在，不同生物的背景条件隐蔽且不一致(如山柳菊以无性生殖为主)，导致生命世界的很多现象具有独特性，不能用统一的定律解释。因此，生命科学实验的可重复性是有一定前提和条件限制的。3、为什么雌猫出现了毛色黑黄相间的性状？哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然X色体数量不同，但X染色体上的基因所表达的蛋白质的量是平衡的，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。1、D复习与提高2、D3、C4、A5、C一、选择题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

。二、非选择题（1）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。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。教材78页（3）如果这两个基因失去功能，家鸽的行为可能发生的变化是_______。要验证你的推测，请设计实验来验证，写出你的实验路：

。1.我国科学