新教材高中生物第4章基因的表達(dá)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系課件新人教版必修

第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系問題:為什么使用基因敲除技術(shù)能實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變？基因如何控制生物性狀？罌粟，它的花朵嬌艷欲滴，但果實卻可能給人帶來無窮的災(zāi)難與痛苦。為了得到觀賞用罌粟，科學(xué)家目前利用基因敲除技術(shù)，去除某種嗎啡合成酶基因，可以使罌粟不生成某種嗎啡合成酶，阻斷嗎啡的合成途徑，獲得“安全的”罌粟植株。針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問。體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。1.闡述基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系。（生命觀念、科學(xué)思維）2.理解基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化的關(guān)系。（科學(xué)思維）3.舉例說出表觀遺傳的類型及對基因表達(dá)的影響。（生命觀念、科學(xué)思維）概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。

體會課堂探究的樂趣，汲取新知識的營養(yǎng)，讓我們一起吧！進(jìn)走課堂基因控制生物的性狀主要有以下兩個途徑：基因結(jié)構(gòu)蛋白細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物性狀酶或激素

細(xì)胞代謝生物性狀蛋白質(zhì)直接控制間接控制總之：a.生物性狀主要是由

體現(xiàn)。

b.蛋白質(zhì)的合成又受

的控制。所以：生物的性狀是由

控制的。蛋白質(zhì)基因基因一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因→蛋白質(zhì)→性狀轉(zhuǎn)錄→翻譯？生命活動的主要載體結(jié)構(gòu)成分運輸功能調(diào)節(jié)作用催化作用免疫作用探究：基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問。體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。豌豆的圓粒與皺粒思考：如何從基因控制性狀的角度解釋這一對相對性狀的形成？DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能正常合成蔗糖不能合成為淀粉，淀粉含量降低淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮（性狀：皺粒）編碼淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正常合成蔗糖合成淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓圓胖胖（性狀：圓粒）從基因的角度來解釋豌豆的圓粒與皺粒實例一：豌豆的圓粒與皺?？刂评野彼崦傅?/p>

異?？刂评野彼崦傅?/p>

正常

不能正常合成

正常合成酪氨酸不能轉(zhuǎn)化為黑色素表現(xiàn)為白化病表現(xiàn)正?；蚶野彼崦咐野彼崮苻D(zhuǎn)化為黑色素基因酪氨酸酶

基因酶代謝過程

性狀實例二：白化病思考：你能仿照實例一,來解釋白化病的病因嗎?從這兩個例子中我們能總結(jié)出什么樣的共同特點呢？【結(jié)論】基因控制酶的合成細(xì)胞代謝控制性狀控制基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用歸納與概括，體現(xiàn)了科學(xué)思維的核心素養(yǎng)。實例三：

鐮狀細(xì)胞貧血鐮狀紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞

鐮狀細(xì)胞貧血患者的紅細(xì)胞不是正常的圓餅狀,而是彎曲的鐮刀狀。癥狀是發(fā)燒和肌肉疼痛、疲勞、呼吸困難、咳嗽、心跳速率快、生長及青春期發(fā)育遲緩。思考：鐮狀細(xì)胞貧血是怎樣導(dǎo)致的？控制血紅蛋白的基因正常血紅蛋白結(jié)構(gòu)正常正常紅細(xì)胞控制血紅蛋白的基因中一個堿基對變化血紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細(xì)胞呈鐮刀狀實例四：囊性纖維化編碼轉(zhuǎn)運蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3個堿基支氣管管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量生長繁殖，肺功能嚴(yán)重受損導(dǎo)致CFTR蛋白缺少苯丙氨酸，影響了CFTR蛋白結(jié)構(gòu)使CFTR轉(zhuǎn)運氯離子的功能出現(xiàn)異常，導(dǎo)致患者支氣管中黏液增多從這兩個例子中你又能總結(jié)出什么結(jié)論？基因控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)性狀【結(jié)論】控制基于生物學(xué)事實和證據(jù)運用歸納與概括，體現(xiàn)了科學(xué)思維的核心素養(yǎng)?！纠?】如圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，下列敘述不正確的是(

)A．圖中①②過程發(fā)生的場所分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的核糖體B．鐮狀細(xì)胞貧血致病的根本原因是基因發(fā)生了改變C．人體衰老引起白發(fā)增多的主要原因是圖中的酪氨酸酶的活性下降D．該圖反映了基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^控制酶的合成，進(jìn)而控制代謝活動來進(jìn)行的D正?；蚓幋a的血紅蛋白組成的紅細(xì)胞結(jié)構(gòu)是正常的，而異常基因編碼的血紅蛋白組成的紅細(xì)胞結(jié)構(gòu)異常，說明基因通過控制血紅蛋白的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀；缺乏酪氨酸酶會導(dǎo)致黑色素?zé)o法合成，說明基因通過控制酶的合成來控制代謝過程進(jìn)而控制生物體的性狀。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果科學(xué)家提取了雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞(有細(xì)胞核)和胰島細(xì)胞，對這3種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測，結(jié)果如下表所示：檢測的3種細(xì)胞卵清蛋白基因、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＋＋＋－－＋說明：“＋”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子，“－”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。思考并討論：(1)這3種細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)種類有何差別？提示：輸卵管細(xì)胞只能合成卵清蛋白、不能合成珠蛋白和胰島素，紅細(xì)胞只能合成珠蛋白、不能合成另外兩種，胰島細(xì)胞只能合成胰島素、不能合成另外兩種。(2)3種細(xì)胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測到其中一種基因的mRNA，這一事實說明了什么？提示：含有相同基因的不同種細(xì)胞，基因并不完全表達(dá)出來，基因的表達(dá)存在選擇性。針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問。體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)?；虮磉_(dá)的類型合成蛋白質(zhì)的類型舉例在所有細(xì)胞中都表達(dá)維持細(xì)胞基本生命活動所必需的核糖體蛋白基因ATP合成酶基因只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)細(xì)胞所特有的卵清蛋白基因胰島素基因結(jié)論：細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)三、表觀遺傳柳穿魚的花表現(xiàn)出不同毛色的Axya小鼠閱讀課本討論下列問題：1、上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是相關(guān)基因被不同程度地甲基化而影響了其表達(dá)。2、分析資料1，F(xiàn)1的花為什么與植株A的相似？在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？因為F1中有1對Lcyc基因，只有1個Lcyc基因被甲基化影響了表達(dá)，而另一個可以正常表達(dá)。而在F2中，因為基因的分離出現(xiàn)了2個Lcyc基因均被甲基化的個體。針對特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、提問。體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。3、資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點？這對你認(rèn)識基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？兩資料展示的遺傳現(xiàn)象均與基因的甲基化有關(guān)。相同的基因不同的甲基化程度可表現(xiàn)出不同的性狀。這說明了調(diào)控基因的表達(dá)水平會直接影響到生物的性狀。

分析上述兩個實例，生物體的堿基序列沒有發(fā)生變化，但甲基化修飾抑制基因的表達(dá)，從而影響生物體的表型，并且可遺傳給后代。像這樣，生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。如蜂王與工蜂。

表觀遺傳能夠使生物體在基因的堿基序列不變的情況下發(fā)生可遺傳的性狀改變。人的身高是由多個基因決定的。后天的營養(yǎng)和鍛煉也很重要。生物體性狀的多基因因素基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀?！纠?】脊椎動物的一些基因活性與其周圍特定胞嘧啶的甲基化有關(guān)，甲基化使基因失活，相應(yīng)的非甲基化能活化基因的表達(dá)，以下推測正確的是(

)A．肝細(xì)胞和胰島B細(xì)胞的呼吸酶基因均處于甲基化狀態(tài)B．肝細(xì)胞和胰島B細(xì)胞的胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)C．肝細(xì)胞的呼吸酶基因和胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)D．胰島B細(xì)胞的呼吸酶基因和胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)D分析題意可知，相應(yīng)的非甲基化能活化基因的表達(dá)，肝細(xì)胞和胰島B細(xì)胞中均存在呼吸酶，表明呼吸酶基因均處于非甲基化狀態(tài)，肝細(xì)胞的胰島素基因處于甲基化狀態(tài)，胰島B細(xì)胞的胰島素基因處于非甲基化狀態(tài)。

遺傳學(xué)家曾做過這樣的實驗：長翅果蠅幼蟲正常的培養(yǎng)溫度為25℃，將孵化后4～7d的長翅果蠅幼蟲在35～37℃處理6～24h后，得到了某些殘翅果蠅，這些殘翅果蠅在正常環(huán)境溫度下產(chǎn)生的后代仍然是長翅果蠅。技能訓(xùn)練長翅果蠅殘翅果蠅請針對出現(xiàn)殘翅果蠅的原因提出假設(shè)，并進(jìn)行解釋。這個實驗說明基因與性狀的關(guān)系是怎樣的？溫度→酶的活性→代謝→翅的發(fā)育假設(shè)：翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因指導(dǎo)下合成的，酶的活性受溫度、pH等條件影響。結(jié)論：基因控制生物體的性狀，而性狀的形成同時還受到環(huán)境的影響。性狀＝基因＋外界環(huán)境▲性狀的形成往往是內(nèi)因（基因）與外因（環(huán)境因素等）相互作用的結(jié)果?；谏飳W(xué)事實和證據(jù)運用演繹與推理，體現(xiàn)了科學(xué)思維的核心素養(yǎng)?；虮磉_(dá)控制方式關(guān)系實質(zhì)基因種類不變改變基因表達(dá)表型蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)酶的合成不是簡單的一對一關(guān)系基因的選擇性表達(dá)特異性表達(dá)都表達(dá)堿基序列生物性狀產(chǎn)物細(xì)胞分化影響影響影響影響決定表觀遺傳影響1.下列關(guān)于基因與性狀的關(guān)系的敘述，正確的是(

)A．基因與性狀之間是一一對應(yīng)的關(guān)系B．基因控制性狀是通過控制蛋白質(zhì)的合成來實現(xiàn)的C．基因結(jié)構(gòu)的改變一定會導(dǎo)致生物性狀的改變D．生物體的性狀完全由基因來決定B一般情況下，一個基因控制一個性狀，有時一個性狀受多個基因的控制，一個基因也可能影響多個性狀；基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀，或控制酶的合成間接控制生物體的性狀；由于密碼子具有簡并性，所以基因結(jié)構(gòu)的改變不一定會導(dǎo)致生物性狀的改變；生物性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。2.人的胰島細(xì)胞能產(chǎn)生胰島素，但不能產(chǎn)生血紅蛋白，據(jù)此推測胰島細(xì)胞中(

) A.只有胰島素基因 B.比人受精卵基因要少 C.有胰島素基因和其他基因，但沒有血紅蛋白基因 D.既有胰島素基因，也有血紅蛋白基因和其他基因

D胰島細(xì)胞含有該個體全部的基因；胰島細(xì)胞是由受精卵有絲分裂而來的，所含的基因與受精卵相同；胰島細(xì)胞除了含有胰島素基因，還有血紅蛋白基因和其他基因。3.真核生物細(xì)胞內(nèi)存在著種類繁多、長度為21～23個核苷酸的小分子RNA(簡稱miRNA)，它們能與相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA互補，形成局部雙鏈。這些miRNA抑制基因表達(dá)的機制是(

)A.阻斷rRNA裝配成核糖體 B.妨礙雙鏈DNA分子的解旋C.干擾核糖體與mRNA結(jié)合 D.影響RNA分子的遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)運C根據(jù)題意，miRNA與rRNA裝配成核糖體無關(guān)；miRNA并沒有與雙鏈DNA分子互補，故不會妨礙雙鏈DNA分子的解旋；miRNA是與相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄出來的mRNA互補，則mRNA就無法與核糖體結(jié)合；miRNA只是阻止了mRNA發(fā)揮作用，不會影響RNA分子的遠(yuǎn)距離轉(zhuǎn)運。4．美國德克薩斯州科學(xué)家宣布已經(jīng)培育出世界上第一只克隆貓。這只名為CC的小貓毛色花白，看上去完