【課件】4.2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系課件2021-2022學(xué)年高一下學(xué)期生物人教版必修2

基因表達(dá)與性狀的關(guān)系問(wèn)題探討空氣中的葉浸在水中中的葉

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？葉呈扁平狀葉呈絲狀這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成是一樣的。這兩種葉形的差異，可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系圓粒豌豆皺粒豌豆(1)一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼淀粉分支酶的基因

淀粉分支酶蔗糖淀粉

鎖水強(qiáng)飽滿(mǎn)（圓粒）基因序列被打亂

淀粉分支酶異常蔗糖淀粉

插入一段DNA序列活性大大降低（含量降低）細(xì)胞失水皺縮（皺粒）實(shí)例1：豌豆的圓粒與皺粒(1)一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例2：人的白化病酪氨酸酶基因

酪氨酸酶酪氨酸黑色素

正常酪氨酸酶基因異常

酪氨酸酶酪氨酸黑色素（無(wú)）(1)編碼淀粉分支酶的基因

淀粉分支酶蔗糖淀粉

鎖水強(qiáng)酪氨酸酶基因

酪氨酸酶酪氨酸黑色素

正常一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系代謝過(guò)程合成代謝過(guò)程合成生物性狀生物性狀基因通過(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(1)一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系其他實(shí)例：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(guān)基因乙醛脫氫酶相關(guān)基因乙醛有毒，擴(kuò)張血管酒精（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(guān)基因乙醛脫氫酶相關(guān)基因一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系乙醛增多，乙醛有毒，擴(kuò)張血管喝酒上臉（臉紅）酒精中毒（臉白）酒量好一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系為什么酒量差的人好像訓(xùn)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(zhǎng)期喝酒訓(xùn)練后，機(jī)體會(huì)做出調(diào)整，讓酒精充滿(mǎn)整個(gè)身體以稀釋酒精，達(dá)到酒量變大的假象。但長(zhǎng)期以往對(duì)身體的危害很大！囊性纖維化是北美白種人中常見(jiàn)的一種遺傳病，患者支氣管被異常的粘液堵塞，常于幼年時(shí)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(2)一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼CFTR蛋白的基因缺失3個(gè)堿基編碼CFTR蛋白的基因第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白片段CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常CFTR蛋白功能異常囊性纖維化CFTR蛋白作用原理分析ATPADP功能正常的CFTR蛋白H2O異常關(guān)閉的CFTR蛋白稀薄的黏液氯離子黏稠的分泌物不斷積累(2)一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼CFTR蛋白的基因缺失3個(gè)堿基編碼CFTR蛋白的基因第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白片段CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常CFTR蛋白功能異常囊性纖維化基因還能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀生物性狀(2)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1.基因通過(guò)控制

來(lái)控制

，進(jìn)而控制生物體的性狀。酶的合成代謝過(guò)程2.基因還能通過(guò)控制

來(lái)

控制生物體的性狀。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系——小結(jié)基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化胰島細(xì)胞血細(xì)胞輸卵管細(xì)胞同一個(gè)人的這些細(xì)胞遺傳物質(zhì)相不相同？形態(tài)和功能為什么不同？相同基因的選擇性表達(dá)檢測(cè)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mRNA輸卵管細(xì)胞++++-紅細(xì)胞+++-+-胰島細(xì)胞+++--+

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(duì)這三種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如下表所示：二.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化說(shuō)明：“+”表示檢測(cè)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子，“-”表示檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。卵清蛋白基因珠蛋白基因胰島素基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---其他基因均相同輸卵管細(xì)胞：（假設(shè)所有基因都位于一個(gè)DNA上）卵清蛋白mRNA卵清蛋白基因珠蛋白基因胰島素基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---其他基因均相同珠蛋白mRNA紅細(xì)胞：（假設(shè)所有基因都位于一個(gè)DNA上）（未表達(dá)）（未表達(dá)）（未表達(dá)）（未表達(dá)）卵清蛋白基因珠蛋白基因胰島素基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---其他基因均相同胰島素mRNA胰島細(xì)胞：（假設(shè)所有基因都位于一個(gè)DNA上）（未表達(dá)）（未表達(dá)）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。細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是？基因的選擇性表達(dá)二.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化——小結(jié)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(dòng)所必須的；RNA聚合酶基因，核糖體蛋白基因等；只在某類(lèi)細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，這類(lèi)基因表達(dá)會(huì)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；細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)“基因什么時(shí)候表達(dá)、在哪種細(xì)胞中表達(dá)以及表達(dá)水平的高低如何？”預(yù)習(xí)下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)：表觀遺傳如圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^(guò)程，分析可知（）A.基因1和基因2一般不會(huì)出現(xiàn)在人體內(nèi)的同一個(gè)細(xì)胞中B.圖中①過(guò)程需RNA聚合酶的催化，②過(guò)程需tRNA的協(xié)助C.④⑤過(guò)程的結(jié)果存在差異的根本原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同D.過(guò)程①②③④⑤表明基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制生物體性狀練一練B有人把分化細(xì)胞中表達(dá)的基因形象地分為“管家基因”和“奢侈基因”?！肮芗一颉痹谒屑?xì)胞中表達(dá)，是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的；而“奢侈基因”只在特定組織細(xì)胞中表達(dá)。下列屬于“奢侈基因”表達(dá)產(chǎn)物的是()A.ATP水解酶 B.RNA聚合酶 C.膜蛋白 D.血紅蛋白練一練D某基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---對(duì)應(yīng)的mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)酶代謝性狀性狀結(jié)構(gòu)性狀是由基因決定的！但是不是只由基因決定呢？吸煙酗酒暴食熬夜不良生活習(xí)慣我只對(duì)自己造成影響，不改變遺傳物質(zhì)，所以對(duì)下一代沒(méi)有影響！1.上述資料中，柳穿魚(yú)和小鼠性狀改變的原因是什么？2.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？3.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？這對(duì)你認(rèn)識(shí)基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？閱讀課本73頁(yè)思考討論，并思考以下問(wèn)題：資料一信息梳理：柳穿魚(yú)花的形態(tài)結(jié)構(gòu)Lcyc基因的表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）植株A植株B

直接相關(guān)基因不相同同開(kāi)花時(shí)表達(dá)不表達(dá)（甲基化）：資料一信息梳理：（甲基化）：DNA甲基化是指在基因組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)（了解）資料一信息梳理：F1F2P植株A植株B×與植株A相似少部分B絕大部分A（自交）DNA甲基化抑制了基因的表達(dá)！CA……UCCCUAAGGAUAGCCAUCCCAGAUG資料一信息梳理——補(bǔ)充--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)不編碼mRNA不編碼mRNA(編碼mRNA)啟動(dòng)子終止子啟動(dòng)子：?jiǎn)?dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合和開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列終止子：給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列RNA聚合酶資料一信息梳理——補(bǔ)充--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)(編碼mRNA)啟動(dòng)子終止子啟動(dòng)子：?jiǎn)?dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合和開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列終止子：給予RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列CA……UCCCUAAGGAUAGCCAUCCCAGAUG轉(zhuǎn)錄mRNA資料一信息梳理——補(bǔ)充--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)(編碼mRNA)啟動(dòng)子終止子CA……UCCCUAAGGAUAGCCAUCCCAGAUG轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯蛋白質(zhì)若DNA甲基化后又會(huì)怎樣呢？資料一信息梳理——補(bǔ)充--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)啟動(dòng)子終止子CH3CH3DNA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)與之結(jié)合，這樣RNA聚合酶便不能結(jié)合上去，該基因不能轉(zhuǎn)錄，則不能表達(dá)！--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）啟動(dòng)子終止子--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---啟動(dòng)子終止子CH3CH31.這兩種基因的堿基序列有沒(méi)有改變？沒(méi)有2.這兩種基因都表達(dá)了嗎？甲基化的基因未表達(dá)3.DNA甲基化可以遺傳嗎？可以，柳穿魚(yú)花的實(shí)驗(yàn)可以證明植株A植株BF1F2P植株A植株B×與植株A相似少部分B絕大部分A（自交）--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---基因（Lcyc基因）啟動(dòng)子終止子--ATGCATGCAT……CGATCGTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GCTAGCATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---啟動(dòng)子終止子CH3CH3表觀遺傳：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，叫作表觀遺傳。（教材P74頁(yè)）資料二信息梳理你能用表觀遺傳的觀點(diǎn)解釋資料二出現(xiàn)的現(xiàn)象嗎？資料二信息梳理一.表觀遺傳（2）除了DNA甲基化，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙?；刃揎椧矔?huì)影響基因的表達(dá)。（教材P74，相關(guān)信息）組蛋白甲基化后，會(huì)使DNA纏繞在組蛋白上更緊，這樣DNA不能解開(kāi)雙鏈從而不能轉(zhuǎn)錄，基因不能表達(dá)！組蛋白甲基化后，也可以移除，這樣DNA就又可以轉(zhuǎn)錄了！一.表觀遺傳所以組蛋白修飾沒(méi)有DNA甲基化穩(wěn)定?。?）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(bǔ)配對(duì)如下圖所示的一種非編碼RNA（主要抑制翻譯）一.表觀遺傳一.表觀遺傳——小結(jié)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，叫作表觀遺傳。（教材P74頁(yè)）2.種類(lèi)DNA甲基化組蛋白甲基化、乙酰化等非編碼RNA（穩(wěn)定）（不穩(wěn)定）（了解）二.表觀遺傳與生活的聯(lián)系吸煙酗酒暴食熬夜不良生活習(xí)慣我只對(duì)自己造成影響，不改變遺傳物質(zhì)，所以對(duì)下一代沒(méi)有影響！二.表觀遺傳與生活的聯(lián)系與社會(huì)的聯(lián)系吸煙會(huì)使人體細(xì)胞內(nèi)DNA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。環(huán)境DNA甲基化誘發(fā)二.表觀遺傳與生活的聯(lián)系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)三.基因與性狀的關(guān)系大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。1.性狀與基因也存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響如高莖由高莖基因D控制，矮莖由矮莖基因d控制如人的身高是由多個(gè)基因決定的，其中每個(gè)基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔?。?基因與性狀的關(guān)系大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。1.性狀與基因也存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響3.一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀水稻中的Ghd7基因開(kāi)花生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)量三.基因與性狀的關(guān)系大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。1.性狀與基因也存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響3.一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀4.性狀可由基因與環(huán)境共同決定性狀三