4.2基因表達(dá)與性狀關(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)系一

基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系材料1:與圓粒豌豆不同的是皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來(lái)的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導(dǎo)致淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，進(jìn)而使得細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低。材料2:當(dāng)豌豆成熟時(shí)，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。豌豆的圓粒與皺?；蛲ㄟ^(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀。淀粉分支酶淀粉合成圓粒與皺粒材料: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(zhuǎn)變?yōu)楹谏?。如果一個(gè)人由于基因異常而缺少酪氨酸酶，那么這個(gè)人就不能合成黑色素，從而表現(xiàn)出白化癥狀。白化病酪氨酸酶是否白化病基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀。黑色素合成材料:約70%的囊性纖維化患者編碼CFTR蛋白的基因缺失了3個(gè)堿基，導(dǎo)致CFTR蛋白在第508位缺少了苯丙氨酸，CFTR蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使得轉(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，最終肺功能?chē)?yán)重受損。囊性纖維化基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。二

基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化同一生物體中不同類(lèi)型的細(xì)胞，基因是相同的，而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同，這是為什么？神經(jīng)細(xì)胞紅細(xì)胞肝細(xì)胞心肌細(xì)胞細(xì)胞分化：同一來(lái)源的細(xì)胞逐漸產(chǎn)生出形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能特征各不相同的細(xì)胞類(lèi)群的過(guò)程。分析雞的不同類(lèi)型細(xì)胞中的DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果1.雞的三種細(xì)胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因，原因是它們都是從受精卵分裂分化而來(lái)的，遺傳物質(zhì)相同。2.三種細(xì)胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因，但都只檢測(cè)到了其中一種基因的mRNA，這一事實(shí)說(shuō)明了？細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。材料:科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中的基因有些表達(dá)，有些不表達(dá)。表達(dá)的類(lèi)型大致可以分為兩類(lèi)：管家基因：在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必須的，如核糖體蛋白質(zhì)基因、ATP合成酶基因；奢侈基因：只在某類(lèi)細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，如卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因。

管家基因與奢侈基因三

表觀遺傳材料1:柳穿魚(yú)的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。植株A的Lcyc基因在開(kāi)花時(shí)表達(dá)，植株B的Lcyc基因不表達(dá)，研究表明不表達(dá)的原因是該基因被高度甲基化?？茖W(xué)家將這兩個(gè)植株作為親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1的花與植株A的相似，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2中絕大部分植株的花與A的相似，少部分植株的花與植株B相似。植株A植株B材料2: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都是Avya，卻表現(xiàn)出不同毛色，介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類(lèi)型。研究表明在Avy基因的前段有一段特殊的堿基序列決定這該基因的表達(dá)水平，這段堿基序列具有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)。當(dāng)這些位點(diǎn)沒(méi)有甲基化時(shí)，Avy基因正常表達(dá)，小鼠表現(xiàn)為黃色；當(dāng)這些位點(diǎn)甲基化后，Avy基因的表達(dá)受到抑制。甲基化程度越高，抑制作用越明顯，小鼠體毛顏色越深。材料2: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都是Avya，卻表現(xiàn)出不同毛色，介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類(lèi)型。研究表明在Avy基因的前段有一段特殊的堿基序列決定這該基因的表達(dá)水平，這段堿基序列具有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)。當(dāng)這些位點(diǎn)沒(méi)有甲基化時(shí)，Avy基因正常表達(dá)，小鼠表現(xiàn)為黃色；當(dāng)這些位點(diǎn)甲基化后，Avy基因的表達(dá)受到抑制。甲基化程度越高，抑制作用越明顯，小鼠體毛顏色越深。DNA甲基化：在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用下，在基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶5號(hào)碳位共價(jià)鍵結(jié)合一個(gè)甲基基團(tuán)。盡管甲基化修飾有多種方式，但大多發(fā)生在基因啟動(dòng)子區(qū)CpG島上，DNA的啟動(dòng)子甲基化后的其中一種機(jī)制可能吸引其他蛋白質(zhì)與啟動(dòng)子結(jié)合，這樣RNA聚合酶便不能結(jié)合上去，該基因不能轉(zhuǎn)錄。上述實(shí)例表明，甲基化修飾會(huì)抑制基因的表達(dá)，進(jìn)而對(duì)表型產(chǎn)生影響。并且甲基化修飾可以遺傳給后代。表觀遺傳：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因的表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳的變化。大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響。例如人的身高一個(gè)基因可以影響多個(gè)性狀。例如我國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)水稻的Ghd基因編碼的蛋白質(zhì)不僅參與了開(kāi)花的調(diào)控，而且對(duì)水稻的生長(zhǎng)、發(fā)育、產(chǎn)量都有重要作用。生物體的性狀也不是完全由基因決定的，環(huán)境也起著影響作用。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)。1.這兩種形態(tài)的葉，