4.2基因表达与生物性状的关系 课件 高一下学期生物人教版必修2

第2节基因表达与性状的关系第四章基因的表达目标010203结合基因、性状与环境三者关系,理解表观遗传现象并学以致用；通过表观遗传的发现认同科学是不断发展的，人类对自然界的探究永无止境（生命观念、社会责任）通过分析材料,认同细胞分化的实质是基因的选择性表达,理解细胞调控基因表达的机制。（生命观念、科学思维）通过资料分析.建立基因控制性状的两种模型(科学探究、科学思维)学习目标情景视频一：

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。

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。

神奇的水毛茛（视频）问题1:这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？一样问题2:这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。情景视频一：

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。

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。

神奇的水毛茛（视频）问题3:为什么相同的生物在不同的环境中会出现性状差异？基因、蛋白质、性状三者间究竟存在怎样的联系？一、基因表达产物与性状的关系基因指导_______的合成。※基因与蛋白质有何关系？※蛋白质与生命性状特征有何关系？蛋白质蛋白质是生命活动的_____者和______者体现承担基因控制生物体的______。性状※基因与性状有何关系？基因如何控制性状圆粒豌豆皱粒豌豆一、基因表达产物与性状的关系7基因酶的合成控制生物性状控制编码淀粉分支酶基因合成淀粉分支酶合成淀粉淀粉含量升高，保留水分编码支链淀粉酶的基因被插入的DNA序列打乱淀粉酶异常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆，失水皱缩控制代谢过程控制催化导致一、基因表达产物与性状的关系圆粒豌豆的形成机制皱粒豌豆的形成机制外来DNA插入实例一：皱粒豌豆这只大猩猩名为雪花，1964年出生，1966入住巴塞罗那动物园，一生都生活在那里，2003年死于皮肤癌。它是现今发现的唯一的白化病大猩猩。由于酪氨酸酶缺乏或功能减退引起的一种皮肤及附属器官黑色素缺乏或合成障碍的遗传性白斑病。主要表现：畏光、毛发及皮肤呈白色。一、基因表达产物与性状的关系问题4:白化病形成的机制是什么？实例二：白化病基因通过控制____的合成来控制___________，进而控制生物体的性状。控制酪氨酸酶的基因异常酪氨酸不能正常转化为______________不能正常合成缺乏黑色素，表现_______结论一：酶代谢过程间接控制酪氨酸酶黑色素白化病基因酶代谢过程生物性状控制控制控制一、基因表达产物与性状的关系实例二：白化病

囊性纤维病是北美白种人常见的一种遗传病，每1800个人中就有一个患者，每25个人中就有一个致病基因携带者。正常气管囊性纤维化气管气流大小患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损一、基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维病问题5:囊性纤维病形成的机制是什么？编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基编码CFTR蛋白的基因第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白片段CFTR蛋白结构异常CFTR蛋白功能异常囊性纤维化一、基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维病CFTR蛋白（转运蛋白）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，肺部感染基因蛋白质结构性状异常异常一、基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维病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成镰刀型，运输O2能力降低容易破裂，患溶血性贫血基因性状表现蛋白质结构直接控制一、基因表达产物与性状的关系实例四：镰状细胞贫血结论二：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基因酶的合成控制生物的性状间接控制代谢过程控制基因控制性状的两种途径小结

（2）直接控制

基因蛋白质的结构控制生物的性状直接控制

（1）间接控制一、基因表达产物与性状的关系例如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病等例如：囊性纤维病、镰状细胞贫血等问题6:请举出其他基因控制生物性状的实例。酒精（乙醇）乙醇脱氢酶乙醛乙醛脱氢酶乙酸（醋酸）CO2、H2O等乙醇脱氢酶相关基因乙醛脱氢酶相关基因乙醛有毒，扩张血管一、基因表达产物与性状的关系其他实例酒精（乙醇）乙醇脱氢酶乙醛乙醛脱氢酶乙酸（醋酸）CO2、H2O等乙醇脱氢酶相关基因乙醛脱氢酶相关基因乙醛增多，乙醛有毒，扩张血管喝酒上脸（脸红）酒精中毒（脸白）酒量好一、基因表达产物与性状的关系其他实例问题7:那为什么酒量差的人好像训练后好像酒量提高了？一、基因表达产物与性状的关系其他实例问题7:那为什么酒量差的人好像训练后好像酒量提高了？酒量差的人肝脏不能有效将酒精分解，长期喝酒训练后，机体会做出调整，让酒精充满整个身体以稀释酒精，达到酒量变大的假象。但长期以往对身体的危害很大！实战训练

1.下列关于基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述中，不正确的是（

）A．基因控制性状可以通过控制蛋白质的合成来实现B．生物体的性状完全是由基因控制的C．蛋白质的结构可以直接影响性状D．蛋白质的功能可以影响性状问题8:基因可以通过控制酶的合成或蛋白质的结构来控制生物体的性状，那为什么来自同一个受精卵的细胞发育过程中细胞在形态、功能等方面有差异呢？二、基因的选择性表达与细胞分化分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果思考.讨论

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。二、基因的选择性表达与细胞分化分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果思考.讨论检测的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++++++++++++------问题9:这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。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++++++++++++------问题10:3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？在细胞中，并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。问题11:细胞中的基因可以分为几类？奢侈基因只在某些细胞中特异性表达的基因。比如：卵清蛋白基因、胰岛素基因。

细胞中的基因可以分为两类管家基因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。比如：核糖体蛋白基因，ATP合成酶基因。二、基因的选择性表达与细胞分化问题12:细胞分化的实质是什么？干细胞红细胞神经元脂肪细胞心肌细胞小肠上皮细胞软骨细胞上皮细胞受精卵细胞分裂细胞分化细胞分化的实质就是：基因的选择性表达二、基因的选择性表达与细胞分化问题13:细胞分化遗传物质改变了吗？细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。二、基因的选择性表达与细胞分化细胞分化的“不变”与“变”不

变变DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目mRNA、蛋白质的种类、细胞的形态、结构和功能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三、表观遗传问题2:表观遗传就是一种非常重要的基因表达调控手段，什么是表观遗传？它调控基因表达的机理是什么呢？三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论资料1：柳穿鱼花的遗传正常植株ALcyc基因高度甲基化植株B×F1F2少部分植株A相似绝大部分PLcyc基因⊗问题3:为什么会出现上述现象？柳穿鱼性状改变的原因是什么？柳穿鱼花的形态结构Lcyc基因的表达（转录和翻译）植株A植株B

直接相关基因不相同同开花时表达不表达（甲基化）：三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论资料1：柳穿鱼花的遗传信息梳理问题4:如何解释甲基化现象？植株A植株B未甲基化修饰甲基化修饰基因表达基因未表达Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因一、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论DNA甲基化抑制了基因的表达！三、表观遗传未甲基化修饰甲基化修饰Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论问题5:两种基因的碱基序列有没有改变？没有问题6:DNA甲基化可以遗传吗？可以，柳穿鱼花的实验可以证明三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论问题8:分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因亲本F1配子基因表达基因未表达三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论问题8:分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？F1Lcyc基因Lcyc基因⊗F2Lcyc基因Lcyc基因F1的碱基序列并没有变化，但DNA的甲基化修饰可以遗传给后代三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论资料2：小鼠毛色的遗传黑色体毛aa黄色体毛AvyAvyAvya介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型问题7:为什么会出现上述现象？小鼠性状改变的原因是什么？DNA甲基化抑制了基因的表达！未甲基化修饰Avy基因a基因甲基化修饰Avy基因a基因基因表达抑制-基因表达抑制--基因表达抑制---Avy基因a基因三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论资料2：小鼠毛色的遗传甲基化程度越高，Avy基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。三、表观遗传柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传思考.讨论问题9:资料1和资料2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？碱基序列没有发生变化部分碱基发生了甲基化修饰基因的表达表型可遗传，并影响后代表现抑制影响问题10:我们将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称为什么？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。定义存在时期类型表观遗传三、表观遗传该现象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。特征①DNA甲基化修饰②组蛋白甲基化、乙酰化等可遗传性、DNA不变（碱基序列不变）四、基因与性状的关系问题11:

你如何评价“基因决定生物体的性状”这一观点？同卵双胞胎是一个精子与一个卵细胞结合产生一个受精卵后再一分为二形成的两个胚胎。他们基因组成相同，但是性状依然有差异，有时候甚至差异很大。四、基因与性状的关系【实例】蜂王工蜂持续获得蜂王浆不能持续获得蜂王浆同由受精卵发育而来的蜂王和工蜂在形态、