4.2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系課件高一下學(xué)期生物人教版必修2

第4章基因的表達(dá)第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系第2課時表觀遺傳生物學(xué)必修2

遺傳與進(jìn)化（人教版）導(dǎo)入新課（導(dǎo)入一）牽牛花的顏色主要是由花青素決定的，如圖為花青素的合成與顏色變化途徑的示意圖。由該圖我們可以得出什么結(jié)論？基因可以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。牽牛花的顏色由3對基因控制。導(dǎo)入新課（導(dǎo)入一）基因除了可以通過控制酶的合成間接控制生物體的性狀，還可以通過控制什么來控制生物體的性狀？在某一細(xì)胞中，所有的基因都會表達(dá)嗎？基因還可以通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。不是所有的基因都表達(dá)，基因的表達(dá)具有選擇性。導(dǎo)入新課（導(dǎo)入二）不能同化半乳糖的病，叫作半乳糖血癥，為常染色體隱性遺傳病。已知要把半乳糖導(dǎo)入糖類的正常代謝途徑中，必須先將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟堑难苌?物質(zhì)C)。它在人體內(nèi)的正常代謝途徑如圖所示：導(dǎo)入新課（導(dǎo)入二）如表是一個患者家庭中某半乳糖血癥患者及其父母與正常人體內(nèi)三種酶的活性比較：(表中數(shù)值代表酶活性的大小，且數(shù)值越大酶活性越大)由資料可知，能同化半乳糖的個體的基因型有幾種？8種導(dǎo)入新課（導(dǎo)入二）如表是一個患者家庭中某半乳糖血癥患者及其父母與正常人體內(nèi)三種酶的活性比較：(表中數(shù)值代表酶活性的大小，且數(shù)值越大酶活性越大)資料中，基因是如何控制生物體的性狀的？通過控制酶的合成來控制細(xì)胞代謝，進(jìn)而控制生物體的性狀導(dǎo)入新課（導(dǎo)入二）如表是一個患者家庭中某半乳糖血癥患者及其父母與正常人體內(nèi)三種酶的活性比較：(表中數(shù)值代表酶活性的大小，且數(shù)值越大酶活性越大)資料中，酶的活性大小與什么呈正相關(guān)？顯性基因的數(shù)目導(dǎo)入新課（導(dǎo)入二）如表是一個患者家庭中某半乳糖血癥患者及其父母與正常人體內(nèi)三種酶的活性比較：(表中數(shù)值代表酶活性的大小，且數(shù)值越大酶活性越大)基因和性狀之間是一一對應(yīng)的關(guān)系嗎？基因和性狀之間不是一一對應(yīng)的關(guān)系導(dǎo)入新課（導(dǎo)入二）基因何時表達(dá)？在哪種細(xì)胞中表達(dá)？表達(dá)水平的高低受到什么因素的影響呢？環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）請閱讀教材“思考·討論”中的資料1，小組合作解決以下問題。(1)植株A與植株B有關(guān)Lcyc基因的基因型是否相同？

(2)植株A和植株B花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同的原因是什么？(3)植株A和植株B雜交得到的F1中Lcyc基因是否表達(dá)？(4)F1自交得到的F2的表型是怎樣的？(5)由F2的表型及比例可以得出什么結(jié)論？植株A植株B柳穿魚的花環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）(1)植株A與植株B有關(guān)Lcyc基因的基因型是否相同？

(2)植株A和植株B花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同的原因是什么？(3)植株A和植株B雜交得到的F1中Lcyc基因是否表達(dá)？(4)F1自交得到的F2的表型是怎樣的？(5)由F2的表型及比例可以得出什么結(jié)論？DNA甲基化是可以遺傳的；這種遺傳不遵循孟德爾遺傳規(guī)律相同植株B的Lcyc基因被高度甲基化了，在開花時不表達(dá)表達(dá)大多數(shù)植株的花與植株A的相似，少部分植株的花與植株B的相似環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）請閱讀教材“思考·討論”中的資料2。以傳統(tǒng)的遺傳規(guī)律來分析，基因型為AvyAvy(黃色)的個體與基因型為aa(黑色)的個體雜交，所得F1的基因型和表型分別是怎樣的？基因型為Avya，表型為黃色。實際上F1表現(xiàn)出來的性狀是怎樣的？F1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。表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）科學(xué)家是如何解釋這一現(xiàn)象的呢？在Avy基因的上游有一段特殊的堿基序列，決定著該基因的表達(dá)水平。

這段堿基序列具有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點。當(dāng)這些位點

甲基化后，Avy基因的表達(dá)就受到抑制，甲基化程度越高，Avy基因的

表達(dá)受到的抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深。請閱讀教材“思考·討論”中的資料2。表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）以上兩個資料中子代均出現(xiàn)變異現(xiàn)象，相關(guān)基因的堿基序列是否發(fā)生了改變？基因的堿基序列沒有發(fā)生變化，那么基因的什么發(fā)生了變化？基因的堿基序列沒有發(fā)生變化基因的表達(dá)或表達(dá)水平發(fā)生了變化植株A植株B柳穿魚的花表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）DNA的甲基化主要是通過影響基因表達(dá)的哪一階段來影響基因的表達(dá)的？兩個資料中出現(xiàn)的變異是否是可遺傳的？轉(zhuǎn)錄是可遺傳的植株A植株B柳穿魚的花表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）請結(jié)合上述兩個資料，歸納出表觀遺傳的概念。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。植株A植株B柳穿魚的花表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）除了DNA甲基化，還有哪些過程也會影響基因的表達(dá)？細(xì)胞質(zhì)中具有一類不能編碼蛋白質(zhì)的RNA，如miRNA，可以與mRNA結(jié)合，這種表觀遺傳是通過影響基因表達(dá)的哪一階段來影響基因的表達(dá)的？構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙?；刃揎椫仓闍植株B柳穿魚的花表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠翻譯環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）表觀遺傳發(fā)生在什么時期？請舉例說明。表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異與表觀遺傳有關(guān)；一個蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而來的，但它們在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同，表觀遺傳也在其中發(fā)揮了重要作用。環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路一）已知瘦素(某種蛋白質(zhì))與糖尿病發(fā)病呈高度相關(guān)性。有研究表明，2型糖尿病患者體內(nèi)控制瘦素基因表達(dá)的啟動子區(qū)域甲基化水平顯著降低，導(dǎo)致瘦素蛋白含量明顯升高。母體瘦素基因的甲基化水平降低能導(dǎo)致胎兒瘦素基因甲基化水平也降低，使胎兒患2型糖尿病的概率提高。分析該資料，我們可以得出什么結(jié)論？

瘦素基因表達(dá)的啟動子區(qū)域甲基化程度下降，導(dǎo)致瘦素基因轉(zhuǎn)錄水平升高，導(dǎo)致瘦素蛋白含量升高，可能引發(fā)2型糖尿病。環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）請閱讀教材中的“思考·討論”，繪制柳穿魚花雜交實驗過程，標(biāo)出個體的表型。

植株A植株B×與植株A相似F1×多數(shù)與植株A相似少數(shù)與植株B相似F2環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）圖中植株體內(nèi)Lcyc基因的序列是否相同？

相同植株A植株B×與植株A相似F1×多數(shù)與植株A相似少數(shù)與植株B相似F2環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）基因相同，但表型有差異的原因是什么？

植株A的Lcyc基因在開花時表達(dá)，植株B的Lcyc基因不表達(dá)，原因是它被高度甲基化了。F1中有沒有甲基化的Lcyc基因，因此開花時表達(dá)了。F2中部分植株的Lcyc基因高度甲基化了，沒有表達(dá)。植株A植株B×與植株A相似F1×多數(shù)與植株A相似少數(shù)與植株B相似F2環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）這種實驗現(xiàn)象說明了什么？

DNA甲基化雖不能改變DNA的序列，但會通過影響基因是否表達(dá)來影響生物體的性狀。植株A植株B×與植株A相似F1×多數(shù)與植株A相似少數(shù)與植株B相似F2環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）DNA的甲基化是否可以遺傳？子代是否會出現(xiàn)一定的分離比？

DNA的甲基化是可以遺傳的，但子代不會出現(xiàn)一定的分離比。植株A植株B×與植株A相似F1×多數(shù)與植株A相似少數(shù)與植株B相似F2環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）該實驗中子一代的基因型是否相同？F1的表型不一樣的原因是什么？哪些因素會影響DNA甲基化的水平？營養(yǎng)物質(zhì)、外界環(huán)境等。Avy基因的前端的堿基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表達(dá)受到的抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深。DNA甲基化不僅可以影響基因是否表達(dá)，還可以影響基因表達(dá)的水平。都是Avya。環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）DNA甲基化與癌癥中許多基因的表達(dá)沉默有關(guān)，在腫瘤基因組中發(fā)現(xiàn)了許多異常的甲基化改變。有研究表明，吸煙會使人的體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產(chǎn)生影響。不僅如此，還有研究發(fā)現(xiàn)，男性吸煙者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高。與社會的聯(lián)系環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）什么是表觀遺傳？

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，叫表觀遺傳。表觀遺傳的發(fā)生機制除了DNA的甲基化外，還有什么呢？構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙?；刃揎棥Ｒ粚ν央p胞胎之間存在差異的原因是什么？

與表觀遺傳有關(guān)。環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）蜂王工蜂如圖為某個蜂群的蜂王和工蜂的表型，它們表型不同的原因是什么？表觀遺傳的發(fā)生時期是什么？蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而來的，表型不同的原因是后天的營養(yǎng)導(dǎo)致DNA的甲基化水平不同，基因的表達(dá)水平有差異表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中環(huán)節(jié)一：表觀遺傳（思路二）表觀遺傳的特點沒有DNA堿基序列的改變可遺傳可逆發(fā)生在整個個體發(fā)育過程中環(huán)節(jié)二：基因與性狀的關(guān)系（思路一）

資料1人的身高是由許多數(shù)目不詳、作用微小的共顯性基因所決定的。假設(shè)有三對決定身材高矮的基因：AA′、BB′、CC′。在這三對基因中，A、B、C三個基因各使人的身高在平均身高的基礎(chǔ)上增加5cm，A′、B′、C′三個基因各使人的身高在平均身高的基礎(chǔ)上降低5cm。假如身高極高的個體(AABBCC)和身高極矮的個體(A′A′B′B′C′C′)婚配，子一代都將具有雜合基因型(AA′BB′CC′)，理論上子一代都將具有中等身高。然而，由于環(huán)境因素的影響，子一代個體間在身高上仍會有一定差異。子一代的不同個體間如果進(jìn)行婚配，子二代的大部分個體仍將具有中等身高，但是身高范圍更加廣泛，將會出現(xiàn)一些極高和極矮的個體。資料1說明了基因與性狀有哪些關(guān)系?一些性狀可由多對基因來決定，性狀與環(huán)境因素也有關(guān)。環(huán)節(jié)二：基因與性狀的關(guān)系（思路一）圖中I基因的作用是什么？黃繭的基因型有幾種？抑制Y基因的表達(dá)家蠶的繭有黃繭和白繭，其雜交結(jié)果如圖。PIIyy×iiYY

白繭黃繭F1IiYy

白繭F2I_Y_I_yyiiY_iiyy

白繭白繭黃繭白繭9/163/163/161/162種，iiYY和iiYy某些性狀與兩對或多對基因的相互作用有關(guān)環(huán)節(jié)二：基因與性狀的關(guān)系（思路一）

資料2基因的多效性指的是染色體上一個或一對基因影響生物體的多種性狀，又稱“一因多效”，如豌豆中控制花色的基因也控制種皮的顏色和葉腋有無黑斑。資料2說明了基因與性狀之間的什么關(guān)系？一對基因可以影響生物體的多種性狀。環(huán)節(jié)二：基因與性狀的關(guān)系（思路一）基因與性狀的關(guān)系在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。一個性狀可以受到多個基因的影響。一個基因也可以影響多個性狀。生物體的性狀也不完全是由基因決定的，環(huán)境對性狀也有著重要影響?；蚺c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。環(huán)節(jié)二：基因與性狀的關(guān)系（思路二）基因與性狀的關(guān)系在大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。一個性狀可以受到多個基因的影響。一個基因也可以影響多個性狀。生物體的性狀也不完全是由基因決定的，環(huán)境對性狀也有著重要影響。環(huán)節(jié)二：基因與性狀的關(guān)系（思路二）下列有關(guān)基因、DNA、蛋白質(zhì)、性狀的敘述，不正確的有哪些？A.一個基因可能影響多個性狀B.基因通常是有遺傳效應(yīng)的DNA片段C.同一生物體蛋白質(zhì)合成旺盛的細(xì)胞中DNA含量較多D.基因通過控制蛋白質(zhì)的合成而使遺傳信息得到表達(dá)E.生物細(xì)胞中的基因都具有多效性F.基因與性狀的關(guān)系并非簡單的線性關(guān)系，而是一個錯綜復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)××環(huán)節(jié)二：基因與性狀的關(guān)系（思路二）G.排除環(huán)境干擾，只需研究染色體上的基因，就能確定基因與性狀之間的關(guān)系H.細(xì)胞內(nèi)全部基因長度的總和等于DNA的長度I.一個基因可通過控制酶的合成決定多個性狀J.顯性基因有表達(dá)產(chǎn)物，隱性基因無表達(dá)產(chǎn)物K.性狀不同的個體其基因組成一定不同××××核心總結(jié)表觀遺傳概念：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)象特點：可遺傳；可逆；沒有DNA堿基序列的改變；

發(fā)生在整個個體發(fā)育過程中機制：DNA甲基化，組蛋白甲基化、乙酰化等課堂練習(xí)1.下列關(guān)于表觀遺傳的敘述，不正確的是（）