【課件】基因表達(dá)與性狀的關(guān)系【備課一點通】高一生物下學(xué)期特色課件（人教版2019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

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)。討論：1.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎？2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？一樣環(huán)境問題探討01基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實例一：豌豆的圓粒與皺粒編碼淀粉分支酶基因正常淀粉分支酶正常合成蔗糖合成為淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保持水分，豌豆顯得圓鼓鼓的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一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實例二：人的白化病編碼酪氨酸酶的基因正常酪氨酸酶正常合成酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏赜泻谏乇憩F(xiàn)正常編碼酪氨酸酶的基因異常酪氨酸酶不能合成酪氨酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏厝狈谏乇憩F(xiàn)為白化病一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因酶代謝過程性狀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一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼酪氨酸酶的基因異常酪氨酸酶不能合成酪氨酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏厝狈谏乇憩F(xiàn)為白化病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。常染色體隱性遺傳病一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實例三：囊性纖維化CFTR蛋白轉(zhuǎn)運氯離子的功能異常編碼CFTR蛋白的基因缺失3個堿基CFTR蛋白在508位缺少苯丙氨酸支氣管黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量繁殖，肺功能受損CFTR蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化血紅蛋白基因堿基序列發(fā)生改變血紅蛋白蛋白結(jié)構(gòu)異常紅細(xì)胞形狀變?yōu)殓牭稜?，易破裂使人患溶血性貧血，多在幼年期死亡基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)性狀表現(xiàn)一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實例四：鐮刀型細(xì)胞貧血病基因酶細(xì)胞代謝生物性狀結(jié)構(gòu)蛋白生物性狀蛋白質(zhì)間接作用直接作用一、基因的表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系1.基因通過控制

來控制

，進(jìn)而控制生物體的性狀。酶的合成代謝過程2.基因還能通過控制

來

控制生物體的性狀。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接02基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化1.同一生物體不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA相同嗎？P72（1）同種生物的不同類型細(xì)胞中DNA是一樣的。（2）同種生物的不同類型細(xì)胞中mRNA、蛋白質(zhì)是不完全一樣的。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

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，對這三種細(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胰島素基因mRNA輸卵管細(xì)胞紅細(xì)胞胰島細(xì)胞++++++++++---+---+這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？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，但只檢測到了其中一種基因的mRNA證明事實說明了什么？3種細(xì)胞中有表達(dá)情況相同的基因嗎？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﹡討論這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？3種基因轉(zhuǎn)錄的mRNA分別出現(xiàn)在3種細(xì)胞中，表明每種細(xì)胞只合成3種蛋白質(zhì)中的一種，因此這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類不完全相同。3種細(xì)胞中有表達(dá)情況相同的基因嗎？雖然有一些特定功能的蛋白質(zhì)，只在特定的細(xì)胞中合成，但也有些蛋白質(zhì)在所有的細(xì)胞中都合成，比如ATP合成酶基因、細(xì)胞呼吸酶基因、核糖體蛋白基因等。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，但只檢測到了其中一種基因的mRNA證明事實說明了什么？這一事實說明細(xì)胞中并不是所有的基因都表達(dá)，基因的表達(dá)存在選擇性。思考﹡討論細(xì)胞中表達(dá)的基因管家基因奢侈基因在所有細(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)胞基本生命活動所必須的；RNA聚合酶基因，核糖體蛋白基因等；只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，這類基因表達(dá)會使細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生穩(wěn)定的差異；胰島素基因，卵清蛋白基因等；二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)基因什么時候表達(dá)、在哪種細(xì)胞中表達(dá)以及表達(dá)水平的高低，都與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。問題：在細(xì)胞分化的過程中，下列哪些物質(zhì)會發(fā)生改變？DNA、2tRNA、3rRNA、4mRNA、5蛋白質(zhì)的種類1.細(xì)胞分化的“不變”與“變”DNA、tRNA、rRNA的種類

①不變細(xì)胞的數(shù)目②變mRNA、蛋白質(zhì)的種類細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化03表觀遺傳A,B兩種植株，體內(nèi)的Lcyc基因的序列相同植株A：Lcyc基因在開花時表達(dá)植株B：Lcyc基因不表達(dá)植株A植株B資料1：柳穿魚花的形態(tài)討論1：柳穿魚性狀改變的原因？植株B的Lcyc基因被高度甲基化（有多個堿基連接甲基基團）思考﹡討論Lcyc基因正常植株A開花時表達(dá)Lcyc基因高度

甲基化植株B開花時不表達(dá)×（雜交）F1（自交）F2討論2：F1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？

植株A的Lcyc基因在開花時表達(dá),可看成為顯性基因,而植株B的該基因不表達(dá),可看成為隱性基因。兩植株雜交,F1表現(xiàn)顯性性狀,F2出現(xiàn)類似性狀分離的現(xiàn)象。類似于AA×aa→Aa→A

、aa。

思考﹡討論小鼠的毛色受一對等位基因控制：Avy是顯性基因，表現(xiàn)為黃色體毛；a為隱性基因，表現(xiàn)為黑色體毛。純種黃色×純種黑色→F1：基因型為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。資料2：小鼠毛色的遺傳討論：小鼠性狀改變的原因是什么？因為AVY基因的前端有一段影響AVY基因表達(dá)的特殊的堿基序列被甲基化修飾，AVY基因表達(dá)受到抑制。思考﹡討論討論3：資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點？

柳穿魚Lcyc基因和小鼠Avy基因的堿基序列沒有變化，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達(dá)，進(jìn)而對表型產(chǎn)生影響。這種DNA甲基化修飾可以遺傳給后代，使后代出現(xiàn)同樣的表型。討論4：這對你認(rèn)識基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？

兩生物體的基因相同,其性狀表現(xiàn)也不一定相同,即生物體的性狀不完全是由基因決定的。思考﹡討論1.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。三、表觀遺傳2.發(fā)生時期：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。舉例：基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異就與甲基化有關(guān)蜂王工蜂基因甲基化決定了蜜蜂發(fā)育成工蜂還是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的3.常見的調(diào)控機制：①DNA甲基化修飾(主要抑制轉(zhuǎn)錄)三、表觀遺傳5`3`3`5`CGGC5`3`3`5`CGGCCH3CH3胞嘧啶甲基化②染色體組蛋白甲基化、乙酰化等修飾（影響基因表達(dá)）DNA組蛋白甲基化組蛋白甲基化示意圖③非編碼RNA非編碼RNA：不編碼蛋白質(zhì)的RNA。(除tRNA和rRNA)DNADNAmRNA非編碼RNA蛋白質(zhì)阻止翻譯(抑制基因表達(dá))互補配對如下圖所示的一種非編碼RNA（主要抑制翻譯）三、表觀遺傳與社會的聯(lián)系

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，請查閱相關(guān)資料，結(jié)合表觀遺傳、煙草煙霧中含有的化學(xué)物質(zhì)及其危害等知識，向親友和周圍人群深入宣傳戒煙的道理?；蛲ㄟ^其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來控制性狀。細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的。細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，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。三、表觀遺傳04基因與性狀的關(guān)系基因與性狀的關(guān)系大多數(shù)生物性狀是由一對(個)基因控制的；生物體有一些性狀是由多對（個）基因控制的；有的基因也可以影響多個性狀；生物體的性狀由基因決定，也受環(huán)境影響；1234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。這種相互作用形成一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)的調(diào)控著生