4.2基因表達與性狀的關系課件-高一下學期生物人教版必修22

第2節(jié)

基因表達與性狀的關系第4章基因的表達人教版高中生物選擇性必修2

學習目標1.結合實例，理解基因表達與性狀的關系，明確基因控制性狀的兩種途徑(重點)。2.描述基因選擇性表達與細胞分化的關系。3.通過實例分析，理解表觀遺傳及其產(chǎn)生的原因(難點)。

情境導入問題探討受精卵葉呈扁平狀與絲狀（基因組成________）有絲分裂同一株水毛茛，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)。相同葉呈扁平狀葉呈絲狀1.這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成一樣嗎？討論

情境導入問題探討3.用概念圖表示基因與性狀之間可能的關系。性狀基因表達受精卵有絲分裂葉呈扁平狀與絲狀（基因組成相同）環(huán)境可能影響不同蛋白質（不同）直接決定作出假設：基因通過蛋白質控制生物性狀環(huán)境因素2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？討論葉呈扁平狀葉呈絲狀

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

基因的選擇性表達與細胞分化二

表觀遺傳及基因與性狀的對應關系三目錄為什么圓粒豌豆變成了皺粒豌豆？根本原因是什么？直接原因是什么？資料1與圓粒豌豆不同的是，皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導致淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，進而使細胞內淀粉含量降低。淀粉在細胞中具有保留水分的作用。當豌豆成熟時，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分飽滿；淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮。

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

豌豆的圓粒和皺粒編碼淀粉分支酶的基因

酶合成淀粉淀粉含量____

淀粉能_________高淀粉分支保留水分指導

合成促使DNA中插入了一段外來DNA序列打亂了編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶出現(xiàn)____，活性_____淀粉含量_____豌豆_____而皺縮低失水引起異常降低基因型酶、激素等代謝過程表現(xiàn)型控制調節(jié)表現(xiàn)

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

豌豆的圓粒和皺粒資料2人的白化癥狀是由編碼酪氨酸酶的基因異常而引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮膚、毛發(fā)等處，它能將酪氨酸轉變?yōu)楹谏?。如果一個人由于基因異常而缺少酪氨酸酶，那么這個人就不能合成黑色素，從而表現(xiàn)出白化癥狀。1.為什么會出現(xiàn)白化癥狀？根本原因是什么？直接原因是什么？2.用文字和箭頭總結基因、酶與性狀之間的關系。

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一白化病的成因編碼酪氨酸酶的基因正常酪氨酸轉化為黑色素酪氨酸酶正常表現(xiàn)正常正常人白化病人編碼酪氨酸酶的基因異常酪氨酸不能轉化為黑色素酪氨酸酶不能合成缺乏黑色素，表現(xiàn)為白化基因型酶、激素等代謝過程表現(xiàn)型控制調節(jié)表現(xiàn)

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一白化病的成因編碼淀粉分支酶的基因

淀粉分支酶蔗糖淀粉

鎖水強酪氨酸酶基因

酪氨酸酶酪氨酸黑色素

正常代謝過程合成代謝過程合成生物性狀生物性狀基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一資料3在大約70％的囊性纖維化患者中，編碼CFTR蛋白（一種轉運蛋白）的基因缺失了3個堿基，導致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空間結構發(fā)生變化，使CFTR轉運氯離子的功能出現(xiàn)異常，導致患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量生長繁殖，最終使肺功能嚴重受損。正常氣管囊性纖維化氣管分析囊性纖維病的發(fā)病機理，用流程圖表述基因、基因表達產(chǎn)物與性狀之間的關系。

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

囊性纖維化成因編碼CFTR蛋白的基因_____________CFTR蛋白在508位缺少________CFTR蛋白轉運_______的功能異常支氣管黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量繁殖，肺功能嚴重受損CFTR蛋白__________發(fā)生變化缺失3個堿基苯丙氨酸空間結構氯離子編碼CFTR蛋白的基因基因蛋白質結構性狀表現(xiàn)蛋白質功能

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

囊性纖維化成因ATPADP功能正常的CFTR蛋白H2O異常關閉的CFTR蛋白稀薄的黏液氯離子黏稠的分泌物不斷積累

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

囊性纖維化成因編碼血紅蛋白的基因中一個堿基對變化血紅蛋白的結構發(fā)生變化紅細胞成鐮刀型容易破裂，患溶血性貧血基因還能通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀基因蛋白質結構性狀表現(xiàn)

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

鐮刀型細胞貧血癥判斷正誤(1)豌豆產(chǎn)生圓粒或皺粒的實例說明基因通過控制蛋白質結構，直接控制生物體的性狀()(2)白化病是由于基因異常而引起酪氨酸酶合成變多，能將黑色素轉變?yōu)槔野彼?，從而出現(xiàn)白化癥狀()(3)基因表達的產(chǎn)物不可以參與基因的表達()(4)基因控制生物性狀時指導合成的終產(chǎn)物一定都是蛋白質()××××跟蹤訓練1.如圖為人體內基因對性狀的控制過程，據(jù)圖分析下列敘述正確的是A.①②⑥⑦過程在人體所有的細胞中均能發(fā)生B.基因1和基因2不可能出現(xiàn)在同一細胞中C.⑤⑥⑦過程反映了基因對生物性狀的間接控制方式D.人體衰老引起白發(fā)的原因是⑥⑦過程不能完成√小

結基因酶細胞代謝生物性狀結構蛋白生物性狀蛋白質間接作用直接作用所有的基因都表達嗎？

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

基因的選擇性表達與細胞分化二

表觀遺傳及基因與性狀的對應關系三目錄基因的選擇性表達與細胞分化任務一1.根據(jù)課本P72的“思考·討論”，回答下列問題：卵清蛋白基因珠蛋白基因胰島素基因其他基因均相同輸卵管細胞：（假設所有基因都位于一個DNA上）卵清蛋白mRNA（未表達）（未表達）檢測的三種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細胞++++--紅細胞+++-+-胰島細胞+++--+--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因的選擇性表達與細胞分化任務一(1)這3種細胞中合成的蛋白質種類有什么差別？卵清蛋白只在輸卵管細胞中合成，珠蛋白只在紅細胞中合成；胰島素只在胰島細胞中合成。基因的選擇性表達與細胞分化任務一(2)3種細胞中的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？在不同細胞內表達的基因不同。

表達的基因的類型表達的基因分類管家基因所有細胞中都表達的一類基因，這類基因指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必需的。奢侈基因在某類細胞中特異性表達的基因，這類基因表達的產(chǎn)物賦予各種類型細胞特定的形態(tài)結構特征與功能。細胞的分化

基因的選擇性表達與細胞分化二基因的選擇性表達與細胞分化任務一2．根據(jù)管家基因與奢侈基因的定義，對下列基因進行歸類。①核糖體蛋白基因②ATP合成酶基因③血紅蛋白基因④卵清蛋白基因⑤呼吸酶基因⑥胰島素基因⑦抗體基因⑧唾液淀粉酶基因屬于管家基因的是：___________________屬于奢侈基因的是：___________________③④⑥⑦⑧①②⑤基因的選擇性表達與基因表達的調控有關。性狀直接影響基因什么時候表達基因在哪種細胞中表達基因表達水平的高低調控基因是否表達調控基因表達多少基因表達的調控

基因的選擇性表達與細胞分化二拓展應用①轉錄水平的調控②翻譯水平的調控③基因通過控制其表達產(chǎn)物（蛋白質的結構與酶的合成）直接或間接控制生物體的性狀

細胞分化是基因選擇性表達的結果。核心歸納1.細胞分化的標志(1)從細胞水平分析：細胞的形態(tài)、結構和生理功能發(fā)生改變。(2)從亞顯微結構水平分析：細胞器的數(shù)目及細胞質基質成分和功能發(fā)生改變。(3)從分子水平分析：①蛋白質角度：蛋白質種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變。②基因角度：基因的選擇性表達，即遺傳信息的執(zhí)行情況不同，這是細胞分化的根本原因。2.細胞分化的“變”與“不變”(1)變：mRNA、蛋白質的種類，細胞的形態(tài)、結構和功能。(2)不變：DNA、tRNA、rRNA的種類，細胞的數(shù)目。判斷正誤(1)細胞分化形成的細胞一般會保持分化后的狀態(tài)，不可逆轉()(2)在一個細胞中所有的基因都一定表達()(3)同一個體的不同組織細胞的形態(tài)、功能不同是基因選擇性表達的結果()(4)不同生物的細胞的形態(tài)、結構不同是基因不同造成的()×???跟蹤訓練2.人的胰島細胞能產(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√跟蹤訓練3.如表是人體內的紅細胞(未成熟)、胰島B細胞、漿細胞內所含有的部分核基因及這些基因表達的情況(“＋”表示該基因表達，“－”表示該基因未表達)。下列有關說法正確的是項目血紅蛋白基因胰島素基因抗體基因有氧呼吸有關酶基因紅細胞＋－－＋胰島B細胞－①－＋漿細胞－－＋②A.①②均表示“＋”B.此表說明細胞分化導致基因的選擇性表達C.三種細胞中mRNA和蛋白質種類完全不同D.三種細胞的形態(tài)、結構和生理功能不同的根本原因是核基因種類不完全相同√

基因表達產(chǎn)物與性狀的關系一

基因的選擇性表達與細胞分化二

表觀遺傳及基因與性狀的對應關系三目錄DNA完全一致的工蜂和蜂王基因組成相同的同卵雙胞胎生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。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。概念：

表觀遺傳三表現(xiàn)遺傳的概念判斷正誤(1)表觀遺傳現(xiàn)象由于基因的堿基序列沒有改變，因此生物體的性狀也不會發(fā)生改變()(2)吸煙會導致精子中DNA的甲基化水平升高，從而影響基因的表達()(3)基因與性狀是一一對應的關系()(4)生物有些性狀可以由多個基因決定，但一個基因不會與多個性狀有關()(5)生物體的性狀是基因和環(huán)境共同作用的結果，基因型相同，表型相同；基因型不同，表型不同()×?×××表觀遺傳任務二資料11.資料1中植株A和植株B的花的形態(tài)不同是基因不同導致的？還是基因的表達不同導致的？2.導致植株B中Lcyc基因不表達的原因是什么？柳穿魚是一種園林花卉。下圖所示的兩株柳穿魚，除了花的形態(tài)結構不同，其他方面基本相同。是基因的表達不同導致的。植株B的Lcyc基因被高度甲基化。5’-甲基胞嘧啶（5-mC）DNMTDNMTCPG島甲基化CPG島DNMT（注DNMT——DNA甲基轉移酶）

表觀遺傳三不同的表觀遺傳機制影響基因的表達類型1.DNA甲基化表觀遺傳任務二3.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？F1植株同時含有來自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能夠表達，表現(xiàn)為顯性；植株B的Lcyc基因由于部分堿基甲基化，基因表達受到抑制，表現(xiàn)為隱性。因此，同時含有這兩個基因的F1中，F(xiàn)1的花與植株A的相似。F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個來自植株B的Lcyc基因，由于該基因的部分堿基被甲基化，基因表達受到抑制，因此，這部分植株的花與植株B相似。4.Lcyc基因的高度甲基化修飾能夠遺傳嗎？因為F2中一部分植株的花與植株B相似，說明Lcyc基因的高度甲基化修飾能夠遺傳。能

表觀遺傳三不同的表觀遺傳機制影響基因的表達類型1.DNA甲基化——①DNA甲基化的遺傳（1）可遺傳的，即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂能在細胞或個體世代間遺傳；（2）是基因表達的改變；（3）DNA序列不變，或不能用DNA序列變化來解釋。類型1.DNA甲基化——②

DNA甲基化的特點

表觀遺傳三不同的表觀遺傳機制影響基因的表達表觀遺傳任務二資料2某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因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都是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。表觀遺傳任務二5.資料2中，F(xiàn)1小鼠的基因型都是Avya，小鼠毛色為什么不是黃色而是表現(xiàn)出介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型？因為小鼠的Avy基因的前端有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點，當這些位點甲基化后，Avy基因的表達就受到抑制，并且甲基化程度越高，受到的抑制越明顯，小鼠的毛色越深。表觀遺傳任務二6.完善小鼠“毛色遺傳”機理的流程圖。Avy基因DNA甲基化程度高Avy基因的表達Avy基因的表達產(chǎn)物少環(huán)境引起基因發(fā)生修飾抑制導致體毛介于黃色和黑色之間表型改變表型改變子代獲得Avy基因的DNA甲基化修飾遺傳7.

資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點？資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象都表現(xiàn)為基因的堿基序列保持不變，但基因的表達受到抑制，因此性狀發(fā)生改變，而且這種改變可以遺傳。表觀遺傳任務二這對你認識基因和性狀的關系有什么啟示？

人的身高、水稻的產(chǎn)量

只受基因的控制嗎？基因與性狀并不是簡單的一一對應關系資料3植物的春化作用：低溫促使植物開花的作用冬小麥的Flc基因所在部位的組蛋白被修飾

表觀遺傳三不同的表觀遺傳機制影響基因的表達類型2.組蛋白被修飾

表觀遺傳三不同的表觀遺傳機制影響基因的表達類型2.組蛋白被修飾遺傳學表觀遺傳學基因型表型表型變化DNA改變DNA序列不改變表型變化

表觀遺傳三比較：遺傳學和表觀遺傳學的關系核心歸納表觀遺傳的特點及調控機制(1)特點①可遺傳性：即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細胞、個體間遺傳。②可逆性的基因表達：如甲