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

4.2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系滬科版P28橘

枳橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實(shí)味不同。所以然者何，水土異也。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)。新課引入基因與性狀不一定是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系復(fù)制蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯基因（DNA）復(fù)制RNA逆轉(zhuǎn)錄中心法則圖解生物的性狀蛋白質(zhì)如何體現(xiàn)生物性狀環(huán)境條件如何影響生物性狀新課引入基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因代謝過(guò)程性狀表現(xiàn)酶合成淀粉編碼淀粉分支酶的基因指導(dǎo)合成促使_________酶淀粉含量____

高淀粉分支淀粉能______保留水分DNA中插入了一段外來(lái)DNA序列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____而皺縮淀粉含量___異常降低低失水圓粒豌豆皺粒豌豆基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系白化病控制酪氨酸酶的基因異常機(jī)體無(wú)法將酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏乩野彼崦覆荒苷：铣善つw、毛發(fā)缺乏黑色素，表現(xiàn)白化癥狀酪氨酸酶的基因酪氨酸酶mRNA酪氨酸中間產(chǎn)物黑色素轉(zhuǎn)錄翻譯基因通過(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基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系CFTR蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的功能異常編碼CFTR蛋白的基因缺失3個(gè)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)殓牭稜睿灼屏咽谷嘶既苎载氀?，多在幼年期死亡基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)性狀表現(xiàn)基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系轉(zhuǎn)錄作為酶來(lái)控制代謝過(guò)程翻譯蛋白質(zhì)基因RNA性狀蛋白質(zhì)直接參與生命活動(dòng)間接控制：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；直接控制：基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀；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(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：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(cè)到了其中一種基因的mRNA證明事實(shí)說(shuō)明了什么？3種細(xì)胞中有表達(dá)情況相同的基因嗎？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。基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化這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(cè)到了其中一種基因的mRNA證明事實(shí)說(shuō)明了什么？這一事實(shí)說(shuō)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?；虻倪x擇性表達(dá)與細(xì)胞分化細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)?；蚴裁磿r(shí)候表達(dá)、在什么條件下表達(dá)、在哪些細(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)。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；只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，這類基因表達(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；表觀遺傳材料1：純合黃色小鼠（AvyAvy）與純合黑色小鼠（aa）雜交，F(xiàn)1（Avya）代沒(méi)有表現(xiàn)出黃色，反而呈現(xiàn)出介于黃、黑色的一系列過(guò)渡類型。親本F1為何基因型相同（Avya）的F1小鼠會(huì)產(chǎn)生不同的毛色性狀？決定Avy基因差異表達(dá)的因素是什么？AvyAvyaa×Avya首先，F(xiàn)1小鼠均處于相同的培養(yǎng)條件下，目的是

；再者，測(cè)序結(jié)果顯示不同F(xiàn)1小鼠的Avy基因完全一致，目的是

；AvyAvyaa×Avya排除環(huán)境因素對(duì)性狀的影響排除了基因突變發(fā)生親本F1第三，早在20世紀(jì)80年代，已經(jīng)證實(shí)，哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的DNA甲基化水平會(huì)影響基因的轉(zhuǎn)錄水平，且兩者呈負(fù)相關(guān)。推測(cè)：F1的表型與Avy基因的甲基化水平有關(guān)。表觀遺傳在環(huán)境和基因都一致的前提下，科學(xué)家們檢測(cè)了F1小鼠的甲基化水平。不同F(xiàn)1小鼠的甲基化水平呈現(xiàn)出差異。確切來(lái)說(shuō)，是Avy

基因上游調(diào)控序列的甲基化水平不同，間接影響了Avy

基因的表達(dá)。調(diào)控序列的甲基化程度越低，Avy

基因的表達(dá)量越高，小鼠毛色越黃。該結(jié)果證實(shí)了DNA甲基化在小鼠體內(nèi)也發(fā)揮著（與體外）類似的調(diào)控作用，拓展了人們對(duì)“基因控制性狀”的認(rèn)知。這意味著在基因（堿基序列）不變的前提下，表觀遺傳也能導(dǎo)致性狀的改變。表觀遺傳材料2：柳穿魚(yú)是一種園林花卉，不同株開(kāi)的花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，其他方面都相同。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，柳穿魚(yú)的花形態(tài)結(jié)構(gòu)不同與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。它們體內(nèi)基因序列的相同只是植株A的Lcyc基因再開(kāi)花時(shí)表達(dá)，植株B的Lcyc基因不表達(dá)。研究表明Lcyc基因不表達(dá)的原因是它被高度甲基化有關(guān)，科學(xué)家將植株A和植株B雜交，F(xiàn)1代花和A相似，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2絕大部分植株的花與植株B相似。表觀遺傳Lcyc基因正常植株

A開(kāi)花時(shí)表達(dá)Lcyc基因高度甲基化植株

B開(kāi)花時(shí)不表達(dá)×F1F2?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相似表觀遺傳表觀遺傳材料3：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，為什么發(fā)育結(jié)果不同呢？從外在看因?yàn)榉渫跤紫x(chóng)吃的是蜂王漿，住的是大蜂巢，從內(nèi)在看，蜂王漿、大蜂巢等減少了基因甲基化，使幼蟲(chóng)得以發(fā)育成蜂王，而工蜂幼蟲(chóng)的甲基化太高只能發(fā)育成工蜂，體型、生殖能力都有差別。蜂王工蜂表觀遺傳材料4：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)。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，叫做表觀遺傳。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；這種表型改變有多種機(jī)制，除了DNA甲基化外，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化，乙?；刃揎棥⒎蔷幋aRNA調(diào)控、基因組印記也會(huì)影響基因的表達(dá)。這種調(diào)控方式，往往通過(guò)有絲分裂延續(xù)，若發(fā)生在生殖細(xì)胞中則會(huì)影響下一代的性狀。表觀遺傳與社會(huì)的聯(lián)系

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，請(qǐng)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(shí)，向親友和周圍人群深入宣傳戒煙的道理?；蛲ㄟ^(guò)其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)來(lái)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(shí)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。影響性狀的因素基因1基因2……基因400身高Ghd7開(kāi)花生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)量多個(gè)基因決定一個(gè)性狀一個(gè)基因決定多個(gè)性狀基因與性狀不一定是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系殘翅果蠅翅長(zhǎng)接近正常的果蠅影響性狀的因素長(zhǎng)翅果蠅幼蟲(chóng)25℃培養(yǎng)

31℃培養(yǎng)殘翅果蠅在25℃培養(yǎng)下，產(chǎn)生的后代仍然是長(zhǎng)翅