基因表達(dá)與性狀的關(guān)系教學(xué)

1、基因的表達(dá)必修二 第 4 章第 2 節(jié)基因表達(dá) 性狀的關(guān)系第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系什么是基因表達(dá)？什么是性狀？（P.77）性狀：是生物一生中所表現(xiàn)出來的是生物一生中所表現(xiàn)出來的形態(tài)特征形態(tài)特征和和生理特性生理特性的的總稱。如總稱。如: :人的人的膚色、血型、血壓、高度、臉型等等。膚色、血型、血壓、高度、臉型等等。RNADNA 蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯 生物的性狀并不都是由生物的性狀并不都是由蛋白質(zhì)來表現(xiàn)的，但是來表現(xiàn)的，但是基因只能控制蛋白只能控制蛋白質(zhì)的合成，那么基因是如何控制生物體的質(zhì)的合成，那么基因是如何控制生物體的各種性狀的？的？ 相同的基因相同的基因一定一定控制相同的性狀嗎？控制相同的性狀嗎？

2、 皺粒豌豆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異常淀粉含量降低蔗糖含量升高淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮編碼淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正常淀粉含量升高淀粉含量高，有效保持 水分，豌豆顯得圓鼓鼓活性大大降低Rr基因是否直接控制性狀？實(shí)例1：豌豆的圓粒和皺粒是如何形成的？第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系控制的基因異常酪氨酸酶不能正常合成酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)化為黑色素缺乏黑色素表現(xiàn)為白化病 基因通過控制_合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的_酶的性狀實(shí)例2：白化病是如何形成的？編碼血紅蛋白的基因中一個(gè)堿基變化血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細(xì)胞成鐮

3、刀型容易破裂，患溶血性貧血實(shí)例3：鐮刀形細(xì)胞貧血癥是如何形成的？患者的紅細(xì)胞為鐮刀狀，其攜帶氧的功能只有正常紅細(xì)胞的一半?，F(xiàn)在醫(yī)生可以用定期輸血來阻止患者死亡。但是，迄今為止還沒有能真正治愈的藥物。基因是否直接控制性狀？鐮刀狀紅細(xì)胞鐮刀狀紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞跨膜蛋白（CFTR）基因缺失了3個(gè)堿基結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)蛋白(CFTR(CFTR蛋白蛋白) )異常，異常，導(dǎo)致功能異常導(dǎo)致功能異?；颊咧夤軆?nèi)黏液增多患者支氣管內(nèi)黏液增多黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染實(shí)例4：囊性纖維化是如何形成的？治療方法治療方法基因治療基因治療第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系（間接途徑）（直接途徑）

4、二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化檢測(cè)的3種細(xì)胞卵清蛋白珠蛋白胰島素輸卵管細(xì)胞+ + + + + +- - -紅細(xì)胞+ + + + +- -+ +- -胰島細(xì)胞+ + + + +- - -+ +1.1.分析不同類型細(xì)胞中分析不同類型細(xì)胞中DNADNA和和mRNAmRNA的檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)結(jié)果討論：（討論：（1 1）這）這3 3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系3種細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄出的mRNA不同，說明3種細(xì)胞分別合成各自特有的蛋白質(zhì)。（但有些（但有些蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)在3 3種細(xì)胞中都合成，如呼吸氧化酶、種細(xì)胞中都合成，

5、如呼吸氧化酶、RNARNA聚合酶、聚合酶、ATPATP合成酶等）合成酶等）二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化檢測(cè)的3種細(xì)胞卵清蛋白珠蛋白胰島素輸卵管細(xì)胞+ + + + + +- - -紅細(xì)胞+ + + + +- -+ +- -胰島細(xì)胞+ + + + +- - -+ +1.1.分析不同類型細(xì)胞中分析不同類型細(xì)胞中DNADNA和和mRNAmRNA的檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)結(jié)果討論：討論：（2 2）3 3種細(xì)胞中的種細(xì)胞中的DNADNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測(cè)到其中一種基因的只檢測(cè)到其中一種基因的mRNAmRNA，這一事實(shí)說明了什么？，這一

6、事實(shí)說明了什么？第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系細(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。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化1.1.分析不同類型細(xì)胞中分析不同類型細(xì)胞中DNADNA和和mRNAmRNA的檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)結(jié)果第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系2.2.在不同類型的細(xì)胞中在不同類型的細(xì)胞中，表達(dá)的基因的類型（，表達(dá)的基因的類型（P72P72）(1)(1)管家基因：一類是在：一類是在所所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的基本生命活動(dòng)所必需的(2)(2)奢侈基因：只在某類細(xì)只在某類細(xì)胞中特異性

7、表達(dá)的基因胞中特異性表達(dá)的基因。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化1.1.分析不同類型細(xì)胞中分析不同類型細(xì)胞中DNADNA和和mRNAmRNA的檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)結(jié)果第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系2.2.在不同類型的細(xì)胞中在不同類型的細(xì)胞中，表達(dá)的基因的類型，表達(dá)的基因的類型細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是：基因的選擇性表達(dá)【拓展】細(xì)胞分化過程中的【拓展】細(xì)胞分化過程中的“變變”與與“不變不變”：變化的是：_不變的是：_m mRNARNA、蛋白質(zhì)的種類、細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能、蛋白質(zhì)的種類、細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能DNADNA、tRNAtRNA、rRNArRNA、細(xì)胞的數(shù)目、細(xì)胞的數(shù)目基因的選擇性表達(dá)包括：_等(P73)，這

8、些選擇性與_有關(guān)。(P72)基因什么時(shí)候表達(dá)、在什么細(xì)胞中表達(dá)基因什么時(shí)候表達(dá)、在什么細(xì)胞中表達(dá)、表達(dá)水平的高低表達(dá)水平的高低基因表達(dá)的調(diào)控基因表達(dá)的調(diào)控二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系三、表觀遺傳資料1：柳穿魚的花植株植株A A植株植株B B二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系三、表觀遺傳資料1：柳穿魚的花討論：柳穿魚花的形態(tài)改變的原因？Lcyc基因正常表達(dá)不表達(dá)植株植株A A植株植株B B高度甲基化植株植株A A植株植株B B三、表觀遺傳資料1：柳穿魚的花植株植株A A植株植株B B植株植株A A植株植株B B植株植株A APF1F2植株植株A A植

9、株植株A A植株植株A A植株植株B B植株植株A A三、表觀遺傳資料1：柳穿魚的花植株植株A A植株植株B B植株植株A A植株植株A A植株植株A A植株植株A A植株植株B BPF1F2 植株A的Lcyc基因可正常表達(dá)，故表現(xiàn)為顯性，部分堿基甲基化后表達(dá)被抑制，表現(xiàn)為隱性，F(xiàn)1含有正常的Lcyc基因，故花與植株A相似。F2中少部分植株兩個(gè)基因均與植株B相同，因此花與植株B相似。討論2基因的堿基序列不變，而表型發(fā)生變化植株植株A A（AAAA）（AAAA）（AAAA）（AAAA）（A_A_）（A_A_）（A_A_） （A_A_）表觀遺傳遵循遺傳的基本規(guī)律嗎？第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系資料2：

10、某種老鼠的毛色三、表觀遺傳黃色黃色AvyAvy aa黑色黑色AvyaPF1討論：小鼠性狀改變的原因是什么？小鼠性狀改變的原因是什么？ 在在A Avyvy基因的前端有一段特殊的堿基基因的前端有一段特殊的堿基序列決定該基因表達(dá)水平，有多個(gè)可發(fā)序列決定該基因表達(dá)水平，有多個(gè)可發(fā)生生DNADNA堿基化修飾的位點(diǎn)，堿基化修飾的位點(diǎn)，當(dāng)這些位點(diǎn)當(dāng)這些位點(diǎn)沒有甲基化時(shí)，沒有甲基化時(shí)，A Avyvy基因正常表達(dá)，小鼠基因正常表達(dá)，小鼠表現(xiàn)為黃色；表現(xiàn)為黃色；當(dāng)這些位點(diǎn)當(dāng)這些位點(diǎn)部分堿基甲基化修飾后，表達(dá)就受到抑制。 這段堿基序列這段堿基序列甲基化程度越高，Avy基因表達(dá)受到抑制越明顯，小鼠顏色越深。第2節(jié)基因

11、表達(dá)性狀的關(guān)系三、表觀遺傳資料1：柳穿魚的花植株植株A A植株植株B B資料2：某種老鼠的毛色（3 3）資料資料1 1和資料和資料2 2展示的遺傳現(xiàn)象展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？對(duì)你認(rèn)識(shí)有什么共同點(diǎn)？對(duì)你認(rèn)識(shí)基因和性狀的基因和性狀的關(guān)系有何啟示？關(guān)系有何啟示？ 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(duì)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。 基因的表達(dá)受到很多因素的影響，體現(xiàn)了基因與性狀之間關(guān)系的復(fù)雜性。第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系三、表觀遺傳生物體生物體基因的堿基序列基因的堿基序列保持不變，但保持不變，但基因表達(dá)基因表達(dá)和和表型

12、表型發(fā)生發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。1、概念：2、原因：基因的基因的堿基序列堿基序列保持不變保持不變, ,但部分堿基發(fā)但部分堿基發(fā)生了生了甲基化修飾甲基化修飾, ,抑制了基因的表達(dá)抑制了基因的表達(dá), ,進(jìn)而進(jìn)而對(duì)表型產(chǎn)生影響。對(duì)表型產(chǎn)生影響。3、其他實(shí)例：同卵雙胞胎的微小差異同卵雙胞胎的微小差異同一蜂群中的蜂王和工蜂都由受精卵發(fā)育而同一蜂群中的蜂王和工蜂都由受精卵發(fā)育而來，但形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為截然不同來，但形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為截然不同工蜂工蜂第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系三、表觀遺傳4、特點(diǎn)普遍性：沒有DNA堿基序列的改變。如甲基化時(shí),可影響基因的表達(dá)；去甲基化時(shí),可恢復(fù)基因的表達(dá)。通過有絲

13、分裂或減數(shù)分裂,能在細(xì)胞和個(gè)體間遺傳。普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過程中可遺傳性：DNA不變性：可逆性：第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系三、表觀遺傳【與社會(huì)的聯(lián)系】哪些因素會(huì)影響DNA的甲基化?（P74)吸煙會(huì)使人體細(xì)胞內(nèi)吸煙會(huì)使人體細(xì)胞內(nèi)DNADNA的甲基化水平升高，對(duì)染色體上的組蛋白也會(huì)產(chǎn)生影的甲基化水平升高，對(duì)染色體上的組蛋白也會(huì)產(chǎn)生影響。男性吸煙者精子中響。男性吸煙者精子中DNADNA的甲基化水平升高，精子活力下降。的甲基化水平升高，精子活力下降。除了除了DNADNA甲基化甲基化, ,構(gòu)成構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙?；刃揎椧矔?huì)影響等修飾也會(huì)影響基因的表達(dá)?；虻谋磉_(dá)

14、。你如何基因決定生物的性狀這一觀點(diǎn)?（P74）第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系四、基因與性狀的關(guān)系基因與性狀并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)（線性）（線性）關(guān)系（P74）(1)生物性狀是由基因決定的一個(gè)基因 一種性狀控制多個(gè)基因 一種性狀控制水稻中的水稻中的Ghd7Ghd7基因基因編碼的蛋白質(zhì)編碼的蛋白質(zhì)不僅參與了開花的調(diào)不僅參與了開花的調(diào)控，而且對(duì)水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量控，而且對(duì)水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用都有重要作用。身高是由多個(gè)基因決定的一個(gè)基因 多種性狀控制一因多效多因一效四、基因與性狀的關(guān)系一因多效多因一效水稻中的水稻中的Ghd7Ghd7基因基因編碼的蛋白質(zhì)編碼的蛋白質(zhì)不僅參與了開花的調(diào)不僅參與了

15、開花的調(diào)控，而且對(duì)水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量控，而且對(duì)水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用都有重要作用。第2節(jié)基因表達(dá)性狀的關(guān)系四、基因與性狀的關(guān)系(1)生物性狀是由基因決定的一個(gè)基因 一種性狀控制多個(gè)基因 一種性狀控制如人的身高是由多個(gè)基因決定的。一個(gè)基因 多種性狀控制(2)性狀的表現(xiàn)還受環(huán)境條件的影響。一因多效多因一效基因與性狀并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)（線性）關(guān)系（P74）性狀=基因+環(huán)境條件一般來說，是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明基因與性狀的關(guān)系是怎樣的？剛孵化的殘翅果蠅幼蟲31培養(yǎng)翅長接近正常的果蠅殘翅果蠅25下培養(yǎng)它們產(chǎn)生的后代解釋：果蠅翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受溫度、pH等條件的影響?！舅季S訓(xùn)練】請(qǐng)針對(duì)出現(xiàn)殘翅果蠅的原因提出假說，進(jìn)行解釋。你的假設(shè)是： 殘翅基因控制合成的酶易受溫度影響，殘翅基因控制合成的酶易受溫度影響，2525時(shí)酶的活性受抑制，翅不能時(shí)酶的活性受抑制，翅不能發(fā)育而表現(xiàn)為殘翅。發(fā)育而表現(xiàn)為殘翅。31培養(yǎng)25培養(yǎng)25培養(yǎng)在一定條件下，a基因也可以表現(xiàn)出A的性狀這屬于表觀遺傳嗎？【課堂小結(jié)】基因?qū)π誀畹目刂?.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系（1 1）基因通過控制基因通過控制_的合成來控的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物性狀制代謝過程，進(jìn)而控制生物性狀（2 2）基因通過控制）基因通過控制_的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)直直接接