4.2基因表達與性狀的關(guān)系課件-高一下學(xué)期生物人教版必修24

第2節(jié)

基因表達與性狀的關(guān)系第4章基因的表達學(xué)習(xí)目標核心素養(yǎng)1.概述基因控制生物體性狀的兩種方式，進一步理解基因、蛋白質(zhì)與性狀關(guān)系。2.概述基因選擇性表達與細胞分化的關(guān)系。3．概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象。1.生命觀念：基因控制性狀就是通過遺傳信息的流動來實現(xiàn)的，體現(xiàn)生命的信息觀。2.科學(xué)思維：柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳，讓學(xué)生歸納出表觀遺傳。3.科學(xué)探究：表觀遺傳中小鼠的毛色為什么會出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生分析探究4.社會責(zé)任：吸煙會使人的體細胞內(nèi)DNA甲基化水平提高，影響健康，建議學(xué)生向周圍人群宣傳戒煙的道理，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感神奇的水毛茛

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)。

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細的絲狀葉。討論：1、這兩種形態(tài)的葉，其細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？【答案】這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成是一樣的?！咎崾尽窟@兩種葉形的差異，可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的?；蚺c性狀不一定是一一對應(yīng)的關(guān)系實例一、豌豆圓粒與皺粒性狀對比基因?qū)Ρ鹊矸墼诩毎芯哂斜Ａ羲值淖饔蔑枬M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DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因外來DNA插入一、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼淀粉分支酶的基因指導(dǎo)合成DNA中插入了一段外來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____

基因酶代謝過程性狀高淀粉分支淀粉能______保留水分異常降低低外來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。實例二、白化病

基因通過控制___________來控制___________，進而控制生物體的性狀控制酪氨酸酶的基因異常機體無法將______轉(zhuǎn)變?yōu)開_____________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，常于幼年時死于肺部感染囊性纖維病患者CFTR蛋白（一種轉(zhuǎn)運蛋白）異常編碼CFTR蛋白的基因_____________CFTR蛋白在第508位缺少________CFTR蛋白轉(zhuǎn)運_______的功能異常支氣管黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量繁殖，肺功能嚴重受損CFTR蛋白________發(fā)生變化缺失3個堿基苯丙氨酸空間結(jié)構(gòu)氯離子實例四、人鐮狀細胞貧血癥正常紅細胞鐮狀紅細胞（易破裂）例四：鐮刀型細胞貧血癥（5.1）編碼血紅蛋白的基因中一個堿基對變化血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細胞成鐮刀型，運輸O2能力降低容易破裂，患溶血性貧血基因還能通過控制______________來_____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、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系歸納總結(jié)1、基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。例1豌豆的圓粒和皺粒、例2白化病2、基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。例3囊性纖維病、例4鐮狀細胞貧血癥性狀控制控制酶的合成細胞代謝蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)間接直接基因如圖表示基因與性狀之間的關(guān)系示意圖，據(jù)圖回答下列問題：(1)過程①和②分別代表什么過程？兩者合稱是什么？

(2)囊性纖維化患者肺功能嚴重受損，其患病的直接原因和根本原因是什么？①代表轉(zhuǎn)錄，②代表翻譯，兩者合稱基因的表達。囊性纖維化的直接原因是CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常；根本原因是編碼CFTR蛋白的基因缺失了3個堿基。隨堂練習(xí)

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

同一個體的不同的體細胞所含基因相同嗎？相同

生物體多種性狀的形成，都是以細胞分化為基礎(chǔ)的。二、基因的選擇性表達與細胞分化科學(xué)家提取了雞的輸卵管細胞、紅細胞（有細胞核）和胰島細胞，對著三種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結(jié)果如下：閱讀下列材料（課本中72頁思考和討論的內(nèi)容），回答問題：(1)這三種細胞的基因組成是否相同？它們合成的蛋白質(zhì)種類是否相同？這三種細胞都屬于同一個體的體細胞，是受精卵經(jīng)過有絲分裂而來的，因此基因組成相同，但合成的蛋白質(zhì)種類不完全相同，直接原因是mRNA不同。分析不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果思考.討論檢測的3種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細胞紅細胞胰島細胞++++++++++++------（2）三種細胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因，但是都只檢測到了一種基因的mRNA，這說明了什么？說明在高度分化的體細胞中，基因是選擇性表達的。（3）三種細胞中的mRNA種類相同嗎？tRNA和rRNA呢？同種生物的不同細胞中，mRNA的種類和數(shù)量一般是不相同的，但tRNA和rRNA的種類一般沒有差異。（4）是不是這三類細胞中表達的基因完全不相同？如不是，請舉例說明。不是?？刂萍毎旧顒拥幕蛟谒屑毎卸寄鼙磉_，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等。1．細胞分化的實質(zhì)：____________________。2．表達的基因的類型(1)在所有細胞中都能表達的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是____________________

__________________如核糖體蛋白基因、

ATP合成酶基因。(2)只在某類細胞中特異性表達的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。3．細胞分化的標志4．細胞分化的“不變”與“變”基因的選擇性表達維持細胞基本生命活動所必需的蛋白質(zhì)二、基因的選擇性表達與細胞分化歸納總結(jié)管家基因

奢侈基因

分子水平：合成某種細胞特有的蛋白質(zhì)。細胞水平：形成不同種類的細胞。

①不變細胞的數(shù)目DNA、tRNA、rRNA②變mRNA、蛋白質(zhì)的種類細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能性狀基因表達的調(diào)控基因什么時候表達在哪種細胞中表達表達水平的高低直接影響基因的選擇性表達與（

）有關(guān)?；虮磉_的調(diào)控基因的選擇性表達是怎樣調(diào)控的？1、柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)的遺傳柳穿魚植株A柳穿魚植株B性狀表現(xiàn)開兩側(cè)對稱花開輻射對稱花Lcyc基因測序結(jié)果Lcyc基因表達情況檢測Lcyc基因甲基化檢測雜交實驗柳穿魚形態(tài)改變的原因:三、表觀遺傳：植株A植株B植株A植株B×F1（自交）F2Lcyc基因的部分堿基被高度甲基化植株A和植株B堿基組成及序列一樣，沒有差異表達不表達與植株A相比，植株B的Lcyc基因高度甲基化（Lcyc基因有多個堿基連接甲基基團）植株A和植株B雜交，F(xiàn)1的花與植株A相似，F(xiàn)1自交的F2中絕大部分植株的花與植株A的相似，少部分植株的花與植株B的相似。2、小鼠毛色的遺傳小鼠性狀改變的原因是什么？子一代小鼠基因型子一代小鼠表型Avy基因甲基化檢測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子一代均為Avya不同小鼠表現(xiàn)出介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型毛色越深的小鼠，Avy基因甲基化程度越高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水平，有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點，當這些位點沒有甲基化時，Avy基因正常表達，小鼠表現(xiàn)為黃色。當這些位點甲基化后，Avy基因的表達就受到抑制。小鼠毛色的改變原因：AVY基因的前端有一段影響AVY基因表達的特殊的堿基序列被甲基化。①上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？

②資料1中，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？發(fā)生在基因或基因前端的甲基化修飾均導(dǎo)致相關(guān)基因的表達受抑制F1植株同時含有來自植株A和植株B的Lcyc基因；

植株A的Lcyc基因能夠表達，表現(xiàn)為顯性；植株B的Lcyc基因由于部分堿基被甲基化,基因表達受到抑制，表現(xiàn)為隱性；

因此同時含有這兩個基因的F1中，花與植株A相似；

F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個來自植株B的Lcyc基因，由于該基因的部分堿基被甲基化，表達均受到抑制，因此，這部分植株的花與植株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？

1.基因的堿基序列_________2.部分堿基發(fā)生了____________，______了基因的表達，進而對表型產(chǎn)生了影響；3.這種DNA甲基化修飾還可以______________，

使后代出現(xiàn)同樣的表型；沒有變化甲基化修飾抑制遺傳給后代1.概念：生物體基因的堿基序列________，但________和_____發(fā)生__________的現(xiàn)象；保持不變基因表達表型可遺傳變化2.常見的調(diào)控機制：DNA甲基化修飾；*主要抑制轉(zhuǎn)錄；相關(guān)信息：除了DNA甲基化，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙酰化等修飾也會影響基因的表達；3.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；4.特點（1）可遺傳：基因表達和表型可以遺傳給后代。（2）不變性：基因的堿基序列保持不變。（3）可逆性：DNA的甲基化修飾可以發(fā)生可逆性變化，即可以被修飾的DNA可以發(fā)生去甲基化。三、表觀遺傳：（3）一般是影響到基因的轉(zhuǎn)錄過程，進而影響蛋白質(zhì)的合成。理解表觀遺傳注意三個問題（1）不遵循孟德爾遺傳規(guī)律；（2）可以通過有絲分裂和減數(shù)分裂傳遞被修飾的基因；DNA甲基化修飾5`3`3`5`CGGC5`3`3`5`CGGCCH3CH3胞嘧啶甲基化通常是胞嘧啶發(fā)生甲基化修飾甲基化通常是抑制基因表達知識拓展Ⅲ.除了DNA甲基化，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙酰化等修飾也會影響基因的表達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染色體上組蛋白的修飾（如甲基化、乙酰化等）非編碼RNA調(diào)控：結(jié)果常常會導(dǎo)致基因沉默非編碼RNA：不編碼蛋白質(zhì)的RNA表觀遺傳實例表觀遺傳現(xiàn)象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。蜂王工蜂持續(xù)獲得蜂王漿健康提示：

吸煙會使人的體細胞內(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，還有研究發(fā)現(xiàn)，吸煙可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高；但是若這些不良習(xí)慣被消除，這些表觀遺傳的改變又會逐漸減弱甚至消失；

該種情況屬于表型模擬表型模擬不會遺傳，影響的是酶的活性等；表觀遺傳可以遺傳，影響基因的表達等；表型模擬和表觀遺傳：（1）翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)（2）酶是在基因指導(dǎo)下合成的（3）酶的活性受溫度、pH等條件影響。（1）相同點：（2）不同點：都可以由環(huán)境改變引起的性狀改變，遺傳物質(zhì)都沒有改變。1.多因一效：2.一因多效：3.一因一效：一個性狀可以受到多個基因的影響一個基因可以影響多個性狀多因一效一因多效一因一效同時，生物體的性狀也不完全是