基因表達(dá)與性狀的關(guān)系課件【知識(shí)精講+拓展訓(xùn)練】 高一下學(xué)期生物人教版必修2

第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系本節(jié)課聚集：1.基因如何控制生物體的性狀2.細(xì)胞分化與基因表達(dá)有什么關(guān)系3.表觀遺傳如何控制基因表達(dá)概念：基因通過(guò)指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成來(lái)控制性狀的過(guò)程，叫做基因的表達(dá)?；虻谋磉_(dá)（轉(zhuǎn)錄＋翻譯）基因蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯性狀

？

基因的表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)是如何影響生物性狀的呢？一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系請(qǐng)閱讀P71-72，從基因的角度解釋以下現(xiàn)象：1.豌豆的圓粒和皺粒2.人的白化癥3.囊性纖維病4.鐮刀型細(xì)胞貧血癥實(shí)例一、豌豆圓粒與皺粒性狀對(duì)比基因?qū)Ρ鹊矸墼诩?xì)胞中具有保留水分的作用飽滿水分多皺縮失水含有編碼淀粉分支酶的基因插入了一段外來(lái)DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因外來(lái)DNA插入編碼淀粉分支酶的基因指導(dǎo)

合成DNA中插入了一段外來(lái)DNA序列促使蔗糖合成淀粉引起打亂了編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶出現(xiàn)____，活性_____豌豆水分較少而皺縮淀粉含量______________酶淀粉含量____

基因酶代謝過(guò)程性狀高淀粉分支

淀粉能______保留水分異常降低低外來(lái)DNA插入白化病患者體內(nèi)缺乏黑色素，全身皮膚呈乳白或粉紅色，毛發(fā)為白或淡黃色。實(shí)例二、白化病例二：白化病

基因通過(guò)控制___________來(lái)控制___________，進(jìn)而控制生物體的性狀控制酪氨酸酶的基因異常機(jī)體無(wú)法將______轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)_____________不能正常合成皮膚、毛發(fā)缺乏黑色素，表現(xiàn)_______結(jié)論1：酶的合成代謝過(guò)程這是一種間接控制途徑酪氨酸酶黑色素白化癥狀基因酶代謝過(guò)程性狀表現(xiàn)酪氨酸直接原因根本原因正常氣管囊性纖維化氣管實(shí)例三、囊性纖維化囊性纖維病患者支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染囊性纖維病患者CFTR蛋白（一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白）異常例三：囊性纖維病編碼CFTR蛋白的基因_____________CFTR蛋白在第508位缺少________CFTR蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)_______的功能異常支氣管黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量繁殖，肺功能?chē)?yán)重受損基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)性狀表現(xiàn)CFTR蛋白________發(fā)生變化缺失3個(gè)堿基苯丙氨酸空間結(jié)構(gòu)氯離子實(shí)例四、人鐮刀型細(xì)胞貧血癥正常紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞（易破裂）例四：鐮刀型細(xì)胞貧血癥（5.1）編碼血紅蛋白的基因中一個(gè)堿基對(duì)變化血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細(xì)胞成鐮刀型，運(yùn)輸O2能力降低容易破裂，患溶血性貧血基因還能通過(guò)控制______________來(lái)_____控制生物體的性狀這是一種直接控制途徑結(jié)論2：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接基因性狀表現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一、基因的表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系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)程例如：豌豆的圓粒和皺粒、白化病等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)直接例如：囊性纖維病、鐮刀型細(xì)胞貧血癥等性狀控制酶的合成細(xì)胞代謝基因性狀控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)直接基因間接1.下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^(guò)程，下列敘述不正確的是(

)

A．圖中①②過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的核糖體B．鐮刀型細(xì)胞貧血癥致病的根本原因是基因發(fā)生了改變C．人體衰老引起白發(fā)的主要原因是圖中的酪氨酸酶的活性下降D．該圖反映了基因?qū)π誀畹目刂贫际峭ㄟ^(guò)控制酶的合成進(jìn)而控制代謝活動(dòng)來(lái)進(jìn)行的D2.下圖為脈孢霉體內(nèi)精氨酸的合成途徑示意圖，從圖中可得出的是(

)

A．一種物質(zhì)的合成只受一個(gè)基因的控制B．基因可通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝，進(jìn)而控制生物性狀C．若基因②不表達(dá)，則基因③和④也不表達(dá)D．若基因③不存在，則瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸B

為什么形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻不相同？紅細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞纖維原細(xì)胞平滑肌細(xì)胞骨細(xì)胞脂肪細(xì)胞橫紋肌細(xì)胞小腸上皮細(xì)胞

同一個(gè)體的不同的體細(xì)胞所含基因相同嗎？相同二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

生物體多種性狀的形成，都是以細(xì)胞分化為基礎(chǔ)的。1.細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，即在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，不同種類細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同。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)胞分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果++

+++

+++

++－++－－－－－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)的分子思考.討論

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)著三種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如下：1.這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？2.

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(cè)到其中一種基因的mRNA，這一事實(shí)說(shuō)明了什么？ 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，雖然有些蛋白質(zhì)在所有的細(xì)胞中都合成(管家蛋白)，但也有一些特定功能的蛋白質(zhì)只在特定的細(xì)胞中合成(奢侈蛋白)。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。2.不同細(xì)胞內(nèi)表達(dá)基因的分類二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化管家基因奢侈基因在所有細(xì)胞中都穩(wěn)定表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的蛋白質(zhì)只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因例如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因例如卵清蛋白基因、胰島素基因3.細(xì)胞分化的標(biāo)志：分子水平：合成某種細(xì)胞特有的蛋白質(zhì)。細(xì)胞水平：形成不同種類的細(xì)胞。4.細(xì)胞分化的“不變”與“變”DNA、

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tRNA、rRNA隨堂練習(xí)1.圖中_________是奢侈基因，____是管家基因；2.圖中_____最可能是ATP合成酶基因；3.圖中_______最可能是胰島素基因；4.神經(jīng)細(xì)胞有沒(méi)有胰島素基因？_______

神經(jīng)細(xì)胞能不能產(chǎn)生胰島素？_______

原因是_______________；甲乙丙丁丁甲有不能基因的選擇性表達(dá)D2.同一生物體內(nèi)的不同組織細(xì)胞之間，不同的是(

)A.染色體上的基因 B.細(xì)胞質(zhì)中的tRNAC.遺傳密碼的種類 D.細(xì)胞質(zhì)中的mRNA3.下列有關(guān)細(xì)胞分化的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．造血干細(xì)胞分化形成白細(xì)胞的過(guò)程是不可逆的B．分化后的不同組織細(xì)胞中蛋白質(zhì)種類完全不同C．細(xì)胞分化有利于提高多細(xì)胞生物各種生理功能的效率D．老年人體內(nèi)仍然存在著具有分裂和分化能力的細(xì)胞B4.如圖為人體某早期胚胎細(xì)胞所經(jīng)歷的生長(zhǎng)發(fā)育階段示意圖，圖中甲、乙、丙、丁、戊為各個(gè)時(shí)期的細(xì)胞，a、b表示細(xì)胞所進(jìn)行的生理過(guò)程。下列敘述正確的是(

)①a過(guò)程是有絲分裂，b過(guò)程是細(xì)胞分化②乙和丙的染色體組成不同③丁與戊因遺傳物質(zhì)不同而發(fā)生分化④甲、丁、戊中的蛋白質(zhì)不完全相同A．①②

B．①④C．③④ D．②③④B1.下表是人體內(nèi)的紅細(xì)胞(未成熟)、胰島B細(xì)胞、漿細(xì)胞（與合成抗體有關(guān)）內(nèi)所含有的核基因及這些基因表達(dá)的情況(“＋”表示該基因能表達(dá)，“－”表示該基因未表達(dá))。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(

)A.①②③均表示“＋”B．此表說(shuō)明細(xì)胞分化導(dǎo)致基因的選擇性表達(dá)C．三種細(xì)胞中mRNA和蛋白質(zhì)種類完全不同D．三種細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同的根本原因是核基因種類不完全相同細(xì)胞血紅蛋白基因胰島素基因抗體基因有氧呼吸酶基因紅細(xì)胞＋－－＋胰島B細(xì)胞－①－＋漿細(xì)胞－－②③A總結(jié)1.基因通過(guò)其表達(dá)產(chǎn)物——

來(lái)控制性狀2.細(xì)胞分化是

的結(jié)果蛋白質(zhì)基因選擇性表達(dá)基因性狀酶的合成細(xì)胞代謝蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)①本質(zhì)

②分類

③標(biāo)志

④變與不變性狀基因表達(dá)調(diào)控基因什么時(shí)候表達(dá)在哪種細(xì)胞中表達(dá)表達(dá)水平的高低直接影響基因的選擇性表達(dá)與（

）有關(guān)。基因表達(dá)的調(diào)控基因的選擇性表達(dá)是怎樣調(diào)控的？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(kāi)花時(shí)表達(dá)植株B：Lcyc基因不表達(dá)植株A植株B三、表觀遺傳資料一：柳穿魚(yú)花的形態(tài)植株A植株B×F1（自交）F2絕大部分植株的花與植株A相似少部分植株的花與植株B相似討論：柳穿魚(yú)性狀改變的原因？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(kāi)花時(shí)表達(dá)植株B：Lcyc基因不表達(dá)植株A植株B三、表觀遺傳資料一：柳穿魚(yú)花的形態(tài)討論：柳穿魚(yú)性狀改變的原因？Lcyc基因被高度甲基化（有多個(gè)堿基連接甲基基團(tuán)）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)出不同的毛色。AvyAvyaa×F1Avya資料2：小鼠的毛色遺傳（介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類型）5`3`Avy基因特殊堿基序列在Avy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)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)就受到抑制。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。思考*討論

柳穿魚(yú)花形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳1.上述資料中，柳穿魚(yú)和小鼠性狀改變的原因是什么？甲基化3.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？①柳穿魚(yú)Lcyc基因和小鼠Avy基因的堿基序列沒(méi)有變化，②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。③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。三、表觀遺傳1.概念：

生物體基因的堿基序列

________，但________和_____發(fā)生

__________的現(xiàn)象；保持不變基因表達(dá)表型可遺傳變化2.特點(diǎn):（1）DNA不變；（2）可遺傳；（3）可逆性；（4）普遍性比如去甲基化時(shí),可恢復(fù)基因的表達(dá)。表觀遺傳實(shí)例表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過(guò)程中。蜂王工蜂持續(xù)獲得蜂王漿

表觀遺傳實(shí)例

有研究表明：吸煙會(huì)使人的體細(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。

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。①DNA甲基化修飾5`3`3`5`CGGC5`3`3`5`CGGCCH3CH3胞嘧啶甲基化3.三種常見(jiàn)的調(diào)控機(jī)制*主要抑制轉(zhuǎn)錄組蛋白是組成染色質(zhì)的主要蛋白質(zhì)DNA組蛋白甲基化組蛋白甲基化示意圖②染色體上組蛋白的修飾（如甲基化、乙酰化等）非編碼RNA：不編碼蛋白質(zhì)的RNA。DNAmRNA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)③非編碼RNA干擾（例如miRNA）*主要抑制翻譯【例1】在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被選擇性地添加甲基導(dǎo)致DNA甲基化，進(jìn)而使染色質(zhì)高度螺旋化，因此失去轉(zhuǎn)錄活性。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)A．DNA甲基化，會(huì)導(dǎo)致基因堿基序列的改變B．DNA甲基化，會(huì)導(dǎo)致mRNA合成受阻C．DNA甲基化，可能會(huì)影響生物的性狀D．DNA甲基化，可能會(huì)影響細(xì)胞分化隨堂檢測(cè)A問(wèn)題探討同一株水毛茛裸露在空氣中的葉和浸泡在水中的葉表現(xiàn)出兩種不同的形態(tài)。2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？1.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎？討論浮在水面上的葉子是寬闊的五邊形或者手掌形，而沉在水中的葉子則變成了細(xì)細(xì)的絲狀葉。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。①一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響，例如，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?。②一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀，例如，我國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)水稻中的Ghd7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)育和產(chǎn)量都有重要作用。四、基因與性狀間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系水稻Ghd7基因開(kāi)花調(diào)控控制生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)量①生物體的性狀不完全由基因決定，環(huán)境對(duì)性狀也有著重要影響。如后天的營(yíng)養(yǎng)和體育鍛煉等對(duì)人的身高也有重要作用。

四、基因與性狀間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(2)性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果

總結(jié)：表型=基因+環(huán)境基因與_____，基因與_____________，基因與______之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精確地調(diào)控著生物體的性狀?；蚧虮磉_(dá)產(chǎn)物環(huán)境思維訓(xùn)練:請(qǐng)針對(duì)出現(xiàn)殘翅果蠅的原因提出假說(shuō)，進(jìn)行解釋。剛孵化的殘翅果蠅幼蟲(chóng)31℃培養(yǎng)翅長(zhǎng)接近正常的果蠅殘翅果蠅25℃下培養(yǎng)它們產(chǎn)生的后代①果蠅翅的發(fā)育是經(jīng)過(guò)酶催化的反應(yīng)②酶是在基因控制下合成的③酶的活性受溫度、pH等條件的影響一般來(lái)說(shuō)，性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果。思維訓(xùn)練

提出假說(shuō)

遺傳學(xué)家曾做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：果蠅幼蟲(chóng)正常的培養(yǎng)溫度為25℃，將剛孵化的殘翅果蠅幼蟲(chóng)放在31℃的環(huán)境中培養(yǎng)，得到了一些翅長(zhǎng)接近正常的果蠅成蟲(chóng)，這些翅長(zhǎng)接近正常的果蠅在正常環(huán)境溫度下產(chǎn)生的后代仍然是殘翅果蠅。請(qǐng)針對(duì)高溫培養(yǎng)殘翅果蠅幼蟲(chóng)得到翅長(zhǎng)接近正常的果蠅成蟲(chóng)的原因提出假說(shuō)，進(jìn)行解釋。①果蠅翅的發(fā)育是經(jīng)過(guò)酶催化的反應(yīng)②酶是在基因控制下合成的③酶的活性受溫度、pH等條件的影響性狀是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果。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）基因通過(guò)控制____的合成來(lái)控制生物代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物性狀（2）基因通過(guò)控制_________的結(jié)構(gòu)直接控制生物性狀（3）某種性狀可受多個(gè)基因控制（4）性狀表現(xiàn)也受生存環(huán)境的影響3.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)生可遺傳變化酶蛋白質(zhì)2.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化【例2】長(zhǎng)鏈非編碼RNA(lncRNA)是長(zhǎng)度大于200個(gè)堿基，具有多種調(diào)控功能的一類RNA分子。如圖表示細(xì)胞中l(wèi)ncRNA的產(chǎn)生及發(fā)揮調(diào)控功能的幾種方式，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)細(xì)胞核內(nèi)各種RNA的合成都以___為原料，催