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23

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：基因通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成來控制性狀的過程，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)胞貧血癥實例一、豌豆圓粒與皺粒性狀對比基因?qū)Ρ蕊枬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_____豌豆失水而皺縮淀粉合成受阻，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______保留水分異常大大降低低外來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、白化病例二：白化病

基因通過控制___________來控制___________，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(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，肺功能嚴(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個堿基苯丙氨酸空間結(jié)構(gòu)氯離子實例四、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(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、基因的表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系1.基因通過控制________來控制_______，進(jìn)而控制生物體的性狀酶的合成代謝過程例如：豌豆的圓粒和皺粒、白化病等2.基因還能通過控制___________來_____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^程，下列敘述不正確的是(

)

A．圖中①②過程發(fā)生的場所分別是細(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^控制酶的合成進(jìn)而控制代謝活動來進(jìn)行的D2.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1.同一個體的不同的體細(xì)胞所含基因相同嗎？相同二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化基因的表達(dá)情況不同（細(xì)胞分化）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，即在個體發(fā)育過程中，不同種類細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同。檢測的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的檢測結(jié)果++

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++－++－－－－－說明：“+”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子，“-”表示檢測未發(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，對這三種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測，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，但只檢測到其中一種基因的mRNA，這一事實說明了什么？ 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，有些蛋白質(zhì)在所有的細(xì)胞中都合成，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。細(xì)胞中并不是所有的基因都表達(dá)，基因會選擇性表達(dá)。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)胞基本生命活動所必需的只在某類細(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、呼吸酶基因例如卵清蛋白基因、胰島素基因、珠蛋白基因3.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)性狀基因表達(dá)調(diào)控基因什么時候表達(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)控的呢？A,B兩種植株，體內(nèi)的Lcyc基因的序列相同植株A：Lcyc基因在開花時表達(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基因在開花時表達(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：柳穿魚花的形態(tài)討論：柳穿魚性狀改變的原因？Lcyc基因部分堿基被高度甲基化（有多個堿基連接甲基基團(tuán)）某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因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，有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點，當(dāng)這些位點沒有甲基化時，Avy基因正常表達(dá)，小鼠表現(xiàn)為黃色。當(dāng)這些位點甲基化后，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，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？甲基化2.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點？①柳穿魚Lcyc基因和小鼠Avy基因的堿基序列沒有變化，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:（1）DNA不變；（2）可遺傳；（3）可逆性；（4）普遍性比如去甲基化時,可恢復(fù)基因的表達(dá)。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

有研究表明：吸煙會使人的體細(xì)

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。

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.表觀遺傳實例【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)敘述錯誤的是(

)A．DNA甲基化，會導(dǎo)致基因堿基序列的改變B．DNA甲基化，會導(dǎo)致mRNA合成受阻C．DNA甲基化，可能會影響生物的性狀D．DNA甲基化，可能會影響細(xì)胞分化隨堂檢測A解析：DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶被選擇性地添加甲基，這不會導(dǎo)致基因堿基序列的改變。①一個性狀可以受到多個基因的影響，例如，人的身高是由多個基因決定的，其中每個基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔?。②一個基因也可以影響多個性狀，例如，我國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)水稻中的Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)不僅參與了開花的調(diào)控，而且對水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用。四、基因與性狀間的對應(yīng)關(guān)系(1)基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系水稻Ghd7基因開花調(diào)控控制生長

發(fā)育產(chǎn)量問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)的針狀葉。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生物體的性狀不完全由基因決定，環(huán)境對性狀也有著重要影響。如后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等對人的身高也有重要作用。

四、基因與性狀間的對應(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錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精確地調(diào)控著生物體的性狀；基因基因表達(dá)產(chǎn)物環(huán)境【例3】長鏈非編碼RNA(lncRN