基因表達與性狀的關系 高一下學期生物人教版必修2

第四章

基因的表達第二節(jié)

基因表達與性狀的關系新人教版·必修二問題探討這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成一樣嗎？同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現出了兩種不同的形態(tài)。討論可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的。這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成是一樣的。這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？一、基因表達產物與性狀的關系DNARNA蛋白質轉錄翻譯體現性狀基因如何通過表達產物控制生物性狀的？一、基因表達產物與性狀的關系淀粉分支酶正常，活性較高淀粉分支酶異常，活性降低淀粉合成受阻淀粉分支酶基因正常插入DNA序列①圓粒豌豆皺粒豌豆的形成機制淀粉含量低，失水皺縮淀粉含量高，有效保留水分淀粉合成正常表現白化癥狀酪氨酸酶基因酪氨酸酶表達酪氨酸黑色素催化酪氨酸酶基因突變不能合成酪氨酸酶導致酪氨酸無黑色素×受阻一、基因表達產物與性狀的關系②白化病的成因一、基因表達產物與性狀的關系酒精（乙醇）乙醇脫氫酶乙醛乙醛脫氫酶乙酸（醋酸）CO2、H2O等乙醇脫氫酶相關基因乙醛脫氫酶相關基因喝酒上臉（臉紅）酒精中毒（臉白）酒量好乙醛有毒，擴張血管一、基因表達產物與性狀的關系為什么酒量差的人好像訓練后好像酒量提高了？酒量差的人肝臟不能有效將酒精分解，長期喝酒訓練后，機體會做出調整，讓酒精充滿整個身體以稀釋酒精，達到酒量變大的假象。但長期以往對身體的危害很大！一、基因表達產物與性狀的關系基因控制性狀方式(一)1、豌豆的圓粒和皺粒2、人的白化癥分析性狀表現以上實例說明基因是如何控制性狀的？基因通過控制___________，來控制____________，進而控制_______________。酶的合成代謝過程生物體的性狀間接控制一、基因表達產物與性狀的關系③囊性纖維化病的發(fā)病原因囊性纖維化是北美白種人中常見的一種遺傳病，患者支氣管被異常的粘液堵塞，常于幼年時死于肺部感染。CFTR蛋白轉運氯離子功能異常CFTR基因正常CFTR基因缺失3個堿基對CFTR蛋白缺少一個氨基酸CFTR蛋白結構異常一、基因表達產物與性狀的關系③囊性纖維化病的發(fā)病原因管腔受阻，細菌繁殖，肺部感染患者者支氣管內黏液增多血紅蛋白基因正常血紅蛋白正常紅細胞正常(圓餅狀)血紅蛋白基因突變血紅蛋白異常紅細胞異常(鐮刀狀)容易破裂，運輸氧氣能力降低，使人患溶血型貧血一、基因表達產物與性狀的關系④鐮狀紅細胞貧血癥的發(fā)病原因一、基因表達產物與性狀的關系基因控制性狀方式(二)分析性狀表現以上實例說明基因是如何控制性狀的？基因通過控制______________，直接控制_______________。蛋白質的結構生物體的性狀直接控制3、囊性纖維病4、鐮狀細胞貧血思考

討論生物體多種性狀的形成，都是以細胞分化為基礎的。同一生物體中不同類型的細胞，基因都是相同的，而形態(tài)、結構和功能卻各不相同，這是為什么呢？受精卵上皮細胞神經細胞心肌細胞紅細胞細胞分化?二、基因的選擇性表達與細胞分化分析不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果檢測的3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+++--+說明：“+”表示檢測發(fā)現相應的分子，“-”表示檢測未發(fā)現相應的分子思考1：輸卵管細胞中存在的蛋白質是___________（卵清蛋白/珠蛋白/胰島素），依據是_________________________________________________________________。卵清蛋白輸卵管細胞中檢測到了卵清蛋白mRNA，說明卵清蛋白正在表達二、基因的選擇性表達與細胞分化分析不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果檢測的3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+++--+說明：“+”表示檢測發(fā)現相應的分子，“-”表示檢測未發(fā)現相應的分子思考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的原因是

。基因的選擇性表達二、基因的選擇性表達與細胞分化分析不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果檢測的3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+++--+說明：“+”表示檢測發(fā)現相應的分子，“-”表示檢測未發(fā)現相應的分子思考：3種細胞中能_____（能/不能）檢測到核糖體蛋白相關基因的mRNA能核糖體蛋白是活細胞維持生命必須的，核糖體蛋白基因在活細胞中都會表達1.細胞分化的本質：基因的選擇性表達2.細胞中表達的基因分類：管家基因奢侈基因在所有細胞中都表達的基因，指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必須的。只在某類細胞中特異性表達的基因，這類基因表達會使細胞在形態(tài)、結構和功能上產生穩(wěn)定的差異。二、基因的選擇性表達與細胞分化如ATP合成酶基因、核糖體蛋白基因、呼吸酶基因等如胰島素基因、血紅蛋白基因等。注：奢侈基因表達說明細胞已經發(fā)生分化思考：基因的選擇性表達如何實現？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基因表達的調控的內容調控基因是否表達調控基因表達多少這與基因表達的調控有關。表觀遺傳就是一種非常重要的基因表達調控手段三、表觀遺傳三、表觀遺傳柳穿魚是一種園林花卉。如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。

柳川魚花的形態(tài)結構與Lcyc基因的表達直接相關。如圖所示的兩株柳穿魚，它們體內的Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開花時表達，植株B的Lcyc基因不表達。

研究表明，植株B的Lcyc基因不表達的原因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多個堿基連接甲基基團）。資料1：柳穿魚花形態(tài)結構的遺傳植株A植株BLcyc基因Lcyc基因甲基化程度低開花時Lcyc基因表達Lcyc基因Lcyc基因甲基化程度高開花時Lcyc基因不表達堿基序列相同甲基化程度不同表達情況不同植株A植株B三、表觀遺傳GC3’5’GC3’5’GC3’5’GC3’5’CH3CH3未甲基化甲基化柳穿魚花的形態(tài)結構三、表觀遺傳植株A植株B大部分少部分×

PF1F2【資料1】科學家將這兩個植株作為親本進行雜交，F1的花與植株A的相似，F1自交的F2中絕大部分植株的花與植株A的相似，少部分植株的花與植株B的相似討論1：F1的花為什么與植株A的相似？討論2：在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似Lcyc.LcycLcyc(甲).Lcyc(甲)Lcyc

.Lcyc(甲)1Lcyc

.Lcyc2Lcyc

.Lcyc(甲)1Lcyc(甲).Lcyc(甲)DNA的甲基化修飾導致的表型的變化可以遺傳三、表觀遺傳【資料2】某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a控制，Avy為顯性基因，表現黃色體毛，a為隱性基因，表現黑色體毛。F1P×aa黃色鼠黑色鼠介于黃和黑之間的一系列過渡類型Avy

aAvyAvy無甲基化Avy基因不受抑制黃色鼠Avy基因高表達不同程度的甲基化Avy基因受不同抑制Avy基因低表達介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型甲基化的程度最高Avy基因受抑制最高黑色鼠Avy基因不表達Avy基因調控CH3三、表觀遺傳1、定義生物體基因的堿基序列

，但基因表達和表型發(fā)生________

變化的現象，叫作表觀遺傳。保持不變可遺傳2、特點①基因的堿基序列不變(遺傳物質不變)②可遺傳性④普遍性③可逆性(可以去甲基化)表觀遺傳現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。不符合孟德爾遺傳規(guī)律①基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異就與表觀遺傳有關。②一個蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而來的，但它們在形態(tài)、結構、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。持續(xù)吃蜂王漿幼蟲期只吃三天蜂王漿蜂王工蜂③有研究表明，吸煙會使人的體細胞內DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產生影響。不僅如此，還有研究發(fā)現，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。三、表觀遺傳課外擴展常見的調控機制1、DNA甲基化主要抑制轉錄2、染色體的組蛋白甲基化、乙酰化3、非編碼RNA干擾主要抑制翻譯如：miRNA、siRNA、piRNA四、基因與性狀的關系

③多對等位基因控制一個性狀?；蚝托誀钪g不都是一一對應的關系

①一對等位基因控制一個性狀。

②一對等位基因控制多個性狀。水稻中的Ghd7基因調控水稻開花調控生長發(fā)育影響水稻產量編碼的蛋白質如白化病等單基因遺傳病。④生物的性狀還受環(huán)境條件的影響，是生物的基因和環(huán)境條件共同作用的結果。(表型=基因型+環(huán)境條件)經典遺傳、表觀遺傳、環(huán)境等對性狀的影響DNAmRNA蛋白質性狀轉錄翻譯體現經典遺傳表觀遺傳調控環(huán)境影響影響2.表觀遺傳：堿基序列不變，引起的性狀變化可遺傳3.僅由環(huán)境變化引起的性狀變化，不可遺傳1.經典遺傳：堿基序列改變，引起的性狀變化可遺傳四、基因與性狀的關系基因與性狀的關系并不都是簡單的線性關系，基因與基因、基因與基因產物、基因與環(huán)境之間存在復雜的相互關系，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡。生物體能有序地生長、發(fā)育和繁殖，是基因表達調控的結果。性狀是基因和環(huán)境相互作用的產物。四、基因與性狀的關系白化病和黑尿病都是因