生物人教版（2023）生物必修2 4.2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系（共31張ppt）

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學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.基于生物學(xué)事實(shí)分析，說明基因通過控制酶的合成和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)控制生物體的性狀，概述基因、蛋白質(zhì)和性狀之間的關(guān)系，認(rèn)同生物學(xué)中的因果關(guān)系，闡明生命的物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。

2.能夠通過閱讀、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)探究過程，比較細(xì)胞中DNA、RNA、蛋白質(zhì)等檢測(cè)結(jié)果，通過連貫的邏輯思維過程，抽象、概括出細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，體會(huì)的生命物質(zhì)觀、信息觀。

3.通過“實(shí)例”比較和歸納，說出基因堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象,歸納和概括出表觀遺傳是可以遺傳的結(jié)論。

4闡明基因、環(huán)境與性狀之間的復(fù)雜關(guān)系，認(rèn)同生命的復(fù)雜性，并能嘗試對(duì)復(fù)雜事物進(jìn)行多角度、多因素的分析。

5.能主動(dòng)關(guān)注遺傳信息的修飾即表達(dá)對(duì)生命活動(dòng)的影響，能用整體性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性等觀點(diǎn)闡釋遺傳信息的表達(dá)調(diào)控對(duì)生命活動(dòng)的至關(guān)重要，并能指導(dǎo)個(gè)人養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣。

4.2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

問題探討

同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現(xiàn)出了兩種不同的形態(tài)。

討論：

1.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎？

葉呈扁平狀

葉呈絲狀

受精卵

有絲分裂

葉呈扁平狀與絲狀

（基因組成________）

相同

思考：基因相同的情況下，葉形為何不同？

葉呈扁平狀

葉呈絲狀

已知：

①什么是基因？

②基因和蛋白質(zhì)什么關(guān)系？

③誰是生命活動(dòng)的承擔(dān)者？

④什么是性狀？

有遺傳效應(yīng)的DNA片段

基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

蛋白質(zhì)

形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理生化等特征

【活動(dòng)1】閱讀教材71頁，闡明基因控制生物性狀的方式

一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

資料1.豌豆的圓粒和皺粒

編碼淀粉分支酶的基因正常

淀粉分支酶正常合成

淀粉合成正常

淀粉含量高，有效保持水分，豌豆飽滿

DNA中插入了一段外來的DNA序列，淀粉分支酶的基因異常

淀粉分支酶異常，活性大大下降

淀粉合成受阻

淀粉含量低，豌豆由于失水而顯得皺縮

資料2：從基因的角度來解釋有些人飲酒后會(huì)表現(xiàn)“臉紅”，有些人飲酒后會(huì)表現(xiàn)“臉白”。

（1）依據(jù)乙醇進(jìn)入人體內(nèi)的分解路徑，分析飲酒后表現(xiàn)“臉紅”與“臉白”的原因；千杯不醉的原因。

喝酒“臉紅”的人有正常的乙醇脫氫酶，而沒有乙醛脫氫酶。

喝酒“臉白”的人是因?yàn)閮煞N酶都缺乏。

千杯不醉的原因的人體內(nèi)兩種酶含量高。

資料2.酒精代謝

資料2.酒精代謝

請(qǐng)從基因的角度，用流程圖梳理：“臉紅”形成的可能機(jī)制

基因、蛋白質(zhì)、性狀之間的關(guān)系（1）

資料1、2的結(jié)果：

資料1、2的結(jié)論：

基因是通過控制______________________，間接控制生物的性狀。

酶的合成來控制代謝

資料3.囊性纖維病

在大約70%的囊性纖維化患者中，編碼CFTR蛋白（一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）的基因缺失了3個(gè)堿基，導(dǎo)致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使CFTR轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的功能出現(xiàn)異常，導(dǎo)致患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量生長(zhǎng)繁殖，最終使肺功能嚴(yán)重受損。

(3)請(qǐng)用流程圖梳理囊性纖維化病的形成原理。

(4)結(jié)論：

基因是通過控制________________，直接控制生物的性狀。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

導(dǎo)致

造成

引起

基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

思考：

水毛茛水上和水下的葉形差異，是基因不同嗎？

基因相同的情況下，表達(dá)產(chǎn)物有可能不同嗎？

一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

【活動(dòng)2】閱讀教材72頁，分析細(xì)胞分化與基因表達(dá)的關(guān)系

1.同一個(gè)體，不同細(xì)胞的基因一樣嗎？

2.同一個(gè)體，不同細(xì)胞的基因表達(dá)情況一樣嗎？

二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

資料4.雞的不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果

細(xì)胞類型檢測(cè)結(jié)果項(xiàng)目卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA

輸卵管細(xì)胞++++--

紅細(xì)胞+++-+-

胰島細(xì)胞+++--+

基因相同的情況下，表達(dá)產(chǎn)物有可能不同嗎？

資料4.雞的不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果

細(xì)胞類型檢測(cè)結(jié)果項(xiàng)目卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA

輸卵管細(xì)胞++++--

紅細(xì)胞+++-+-

胰島細(xì)胞+++--+

1.為什么雞的幾種細(xì)胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因？

對(duì)于同一只雞，體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)是相同的嗎，為什么？

資料4.雞的不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果

細(xì)胞類型檢測(cè)結(jié)果項(xiàng)目卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA

輸卵管細(xì)胞++++--

紅細(xì)胞+++-+-

胰島細(xì)胞+++--+

2.卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因在這3種不同的細(xì)胞內(nèi)，表達(dá)情況是否相同？

這三種細(xì)胞內(nèi)，基因是否相同，mRNA和蛋白質(zhì)的種類是否相同？

多細(xì)胞生物體內(nèi)，不同類型細(xì)胞是通過細(xì)胞分化而產(chǎn)生的，這與基因的表達(dá)有何關(guān)系？

細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)

(1)管家基因：指所有細(xì)胞中都表達(dá)的一類基因，這類基因指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等。

(2)奢侈基因：只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因等。

基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

思考：

水毛茛水上和水下的葉形差異，是基因不同嗎？

基因的表達(dá)受到調(diào)節(jié)嗎？

資料4的結(jié)論：細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)。

圖柳穿魚的花（兩種形態(tài)）

左右對(duì)稱花

輻射對(duì)稱花

資料5.柳穿魚的花的遺傳

三、表觀遺傳

Lcyc基因與該植物花結(jié)構(gòu)相關(guān)的重要基因。

（1）檢測(cè)Lcyc基因的表達(dá)情況：_________

（2）對(duì)Lcyc基因測(cè)序：_________________

（3）檢測(cè)Lcyc的甲基化：_______________

【活動(dòng)3】閱讀教材73頁，分析柳穿魚的花的遺傳

資料5.柳穿魚的花的遺傳

思考：觀察下圖，什么是DNA甲基化？

DNMT

DNMT

CPG島

DNMT

（注DNMT——DNA甲基轉(zhuǎn)移酶）

表觀遺傳——DNA的甲基化

思考：如圖A、B、C，如何理解“DNA分子甲基化后，調(diào)節(jié)了基因的表達(dá)”？

表觀遺傳——DNA的甲基化

（4）植株A、B雜交，F(xiàn)1的花與植株A相似，為什么？F1自交的F2中絕大部分植株的花與植株A相似，少部分植株的花與植株B相似，為什么？

表觀遺傳——DNA的甲基化

（5）柳穿魚雜交實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)2代出現(xiàn)了性狀分離，其分離比是否符合孟德爾的基因分離定律？Lcyc基因的高度甲基化修飾能夠遺傳嗎？

（6）柳穿魚的花遺傳有何特點(diǎn)？這對(duì)你認(rèn)識(shí)基因和性狀之間的關(guān)系有什么啟示？

表觀遺傳——DNA的甲基化

某種實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色受一對(duì)等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現(xiàn)為黃色體毛，a為隱性基因，表現(xiàn)為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交，子一代小鼠的基因型Avya,卻表現(xiàn)出不同的毛色：介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。如圖1所示。

圖1表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠

資料6.小鼠毛色的遺傳

（1）Avy基因的表達(dá)不同的原因是：_______________________________

（2）對(duì)子一代三種毛色小鼠（基因型Avya）的Avy基因測(cè)序：____

_____

表觀遺傳——DNA的甲基化

啟動(dòng)序列

Avy基因

Avy基因持續(xù)表達(dá)，黃色毛

啟動(dòng)序列

Avy基因

Avy基因表達(dá)被抑制，帶狀

或中間色毛

啟動(dòng)序列

Avy基因

Avy基因表達(dá)被完全抑制黑色毛

圖2DNA甲基化水平影響基因表達(dá)

在Avy基因的上游啟動(dòng)子序列決定該基因的表達(dá)水平

RNA

聚合酶

不同的表觀遺傳機(jī)制影響基因的表達(dá)

資料5、6的結(jié)果：

資料5、6的結(jié)論：

生物體基因的堿基序列保持不變，但基因發(fā)生了DNA甲基化修飾，甲基化的DNA使基因表達(dá)（基因選擇性表達(dá)轉(zhuǎn)錄的調(diào)控）和表型發(fā)生可遺傳的變化。

不同的表觀遺傳機(jī)制影響基因的表達(dá)

思考：據(jù)圖分析，如何從分子水平理解“甲基化修飾能夠遺傳給下一代”？

思考：總結(jié)表觀遺傳的特點(diǎn)

（1）可遺傳的，即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂能在細(xì)胞或個(gè)體世代間遺傳；

（2）是基因表達(dá)的改變；

（3）DNA序列不變，或不能用DNA序列變化來解釋。

例：DNA甲基化，組蛋白修飾等

思考：

水毛茛葉的基因表達(dá)，與環(huán)境有關(guān)嗎？

不同環(huán)境

基因的甲基化差異

基因的選擇性表達(dá)

性狀的差異

邏輯推理：請(qǐng)用流程圖推測(cè)水毛茛葉形差異的形成原理。

吸煙

基因的甲基化水平升高

基因的表達(dá)差異

性狀的差異

四、環(huán)境與性狀

1.基因通過其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀，細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的。

2.基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在錯(cuò)綜復(fù)雜的