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2

同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉片和浸沒在水中的葉片，形態(tài)是不同的?？赡苁怯扇~片所處的環(huán)境因素引起的。1.這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成一樣嗎？

2.兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？

問題·探討

一樣葉呈扁平狀葉呈絲狀4.2基因表達與性狀的關(guān)系

任務(wù)1.請閱讀教材P71-72，分析豌豆粒型不同的原因和人類白化病和囊性纖維化的發(fā)病機理（用文字和箭頭表示），歸納基因控制性狀的兩種方式。SZ-LWH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正常淀粉分支酶正常合成合成淀粉，淀粉含量升高淀粉含量高，有效保持水分，豌豆顯得圓鼓鼓DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶異常，活性大大下降淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮基因酶的合成代謝過程性狀控制控制控制編碼酪氨酸酶的基因正常酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素酪氨酸酶正常表現(xiàn)正常正常人白化病人編碼酪氨酸酶的基因異常酪氨酸不能轉(zhuǎn)化為黑色素酪氨酸酶不能合成缺乏黑色素，表現(xiàn)為白化基因酶的合成代謝過程性狀控制控制控制基因通過控制____的合成來控制___________，進而控制生物體的性狀。結(jié)論1：酶代謝過程間接控制SZ-LWH一、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系白化病的成因SZ-LWH一、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

囊性纖維化的成因囊性纖維化是北美白種人常見的一種遺傳病。該病的病因是基因的堿基序列缺失了3個堿基，使得所編碼的氯離子載體蛋白中少了一個氨基酸，導(dǎo)致細胞對氯離子的轉(zhuǎn)運發(fā)生異常，造成黏液分泌過多，堵塞呼吸道，誘發(fā)感染。正常氣管囊性纖維化氣管SZ-LWH一、基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

囊性纖維化的成因編碼CFTR蛋白的基因_____________CFTR蛋白在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個堿基對苯丙氨酸空間結(jié)構(gòu)氯離子基因還能通過控制蛋白質(zhì)的______而_____控制生物體的_______。結(jié)論2：性狀結(jié)構(gòu)直接直接控制基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)性狀蛋白質(zhì)功能控制控制改變例題.如圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，下列相關(guān)敘述不正確的是（）A.圖中進行①②過程的場所分別是細胞核、核糖體B.鐮狀細胞貧血的直接致病原因是血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的改變C.人體衰老引起白發(fā)的原因是圖中的酪氨酸酶活性下降D.該圖反映了基因都是通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀綠皮P111：學(xué)以致用1題核心●歸納基因酶的合成細胞代謝生物性狀蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生物性狀間接控制直接控制所有的基因都表達嗎？SZ-LWH二、基因的選擇性表達與細胞分化任務(wù)2.根據(jù)課本P72的“思考·討論”，回答下列問題：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，對這3種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結(jié)果如下表所示。（1）這3種細胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？（2）3種細胞中的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？每種細胞只合成3種蛋白質(zhì)中的一種,3種細胞中合成的蛋白質(zhì)種類不完全相同細胞中并不是所有的基因都表達，基因的表達存在選擇性。細胞分化的本質(zhì)就是：基因的選擇性表達。二、基因的選擇性表達與細胞分化

表達的基因的類型表達的基因分類管家基因所有細胞中都表達的一類基因，這類基因指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細胞基本生命活動所必需的。奢侈基因在某類細胞中特異性表達的基因，這類基因表達的產(chǎn)物賦予各種類型細胞特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與功能。細胞的分化SZ-LWH1.細胞分化的標志(1)從細胞水平分析：細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生改變。(2)從亞顯微結(jié)構(gòu)水平分析：細胞器的數(shù)目及細胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能發(fā)生改變。(3)從分子水平分析：①蛋白質(zhì)角度：蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變。②基因角度：基因的選擇性表達，即遺傳信息的執(zhí)行情況不同，這是細胞分化的根本原因。2.細胞分化的“變”與“不變”(1)變：mRNA、蛋白質(zhì)的種類，細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。(2)不變：DNA、tRNA、rRNA的種類，細胞的數(shù)目。核心●歸納例題.（2021·湖南高考改編）細胞內(nèi)不同基因的表達效率存在差異，如圖所示。下列敘述不正確的是（）A.細胞能在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平上調(diào)控基因表達，圖中基因A的表達效率高于基因BB.真核生物核基因表達的①和②過程分別發(fā)生在細胞核和細胞質(zhì)中C.人的mRNA、rRNA和tRNA都是以DNA為模板進行轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物D.②過程中，rRNA中含有與mRNA上密碼子互補配對的反密碼子綠皮P112：學(xué)以致用1題D例題：管家基因是指所有細胞中均要表達的一類基因，其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的，而奢侈基因是指不同類型細胞中特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與功能。如圖是人體三種細胞內(nèi)的部分基因及它們的活動狀態(tài)。下列有關(guān)敘述不正確的是（）A.基因a屬于管家基因B.細胞B為胰島細胞C.與細胞A相比，細胞B中含有較多的高爾基體D.三種細胞成熟后均含有基因a、b、c綠皮P112：學(xué)以致用2題基因的選擇性表達與基因表達的調(diào)控有關(guān)基因什么時候表達基因在哪種細胞中表達基因表達水平的高低SZ-LWH三、表觀遺傳任務(wù)3：請閱讀教材P73-74，分析資料1、資料2，思考討論相關(guān)問題。資料1：柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)及遺傳植株A和植株B體內(nèi)Lcyc基因的堿基序列的相同，為什么花的形態(tài)不同？Lcyc基因Lcyc基因表達Lcyc基因Lcyc基因不表達甲基化柳穿魚花形態(tài)的改變，是因為基因的部分堿基被高度甲基化植株A左右對稱花植株B輻射對稱花Lcyc基因植株ALcyc基因表達Lcyc基因植株BLcyc基因不表達F1植株同時含有來自植株A和植株B的Lcyc基因來自植株A的Lcyc基因能夠表達，來自植株B的Lcyc基因的表達受到抑制；F1的花為什么與植株A相似？甲基化Lcyc基因正常植株A開花時表達Lcyc基因高度

甲基化植株B開花時不表達×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Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因甲基化的·Lcyc基因可遺傳，并控制生物的性狀在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？用流程圖梳理：柳穿魚的花“表觀遺傳”機理。資料2：小鼠毛色受等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性，表現(xiàn)為黃色；a為隱性，表現(xiàn)為黑色體毛。純種黃色小鼠與純種黑色小鼠雜交，子代小鼠基因型為Avya，卻表現(xiàn)出黃色和黑色之間的一系列過渡類型。aaAvyAvy×表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠研究表明，在Avy基因前端有一段特殊堿基序列具有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點。當沒有甲基化時，Avy基因正常表達，小鼠表現(xiàn)為黃色；當發(fā)生甲基化時，甲基化程度越高，該基因表達時受到的抑制越明顯，小鼠體色體毛的顏色就越深。5`3`Avy基因決定基因表達水平的序列F1小鼠的基因型都是Avya，為什么表現(xiàn)出介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型？都表現(xiàn)為基因的堿基序列保持不變，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，進而對表型產(chǎn)生影響。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。資料1、2的結(jié)果：資料1、2的結(jié)論：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。表觀遺傳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。（如同卵雙胞胎、蜂王與工蜂）②組蛋白甲基化、乙?；娶貲NA甲基化修飾③非編碼RNA干擾（例如miRNA）等可遺傳性、可逆性、DNA不變?nèi)蝿?wù)4：根據(jù)上述資料的分析，歸納出表觀遺傳的概念、特點。拓展三種常見的調(diào)控機制類型1.DNA甲基化—抑制基因表達（轉(zhuǎn)錄）DNA甲基化是在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA的CG兩個核苷酸中的胞嘧啶，被選擇性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶，這常見于基因的5'-CG-3'序列。DNA的甲基化可以引起基因不能表達。啟動子：是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點DNA甲基化類型2.組蛋白被修飾—組蛋白甲基化、乙?；刃揎椧矔绊懟虮磉_拓展三種常見的調(diào)控機制組蛋白乙?；菏笵NA從組蛋白“松脫”下來，從而促進轉(zhuǎn)錄。非編碼RNA：不編碼蛋白質(zhì)的RNA。(除tRNA和rRNA)類型3.非編碼RNA—主要抑制翻譯拓展三種常見的調(diào)控機制基因1基因2……基因n身高Ghd7開花生長發(fā)育產(chǎn)量多個基因決定一個性狀一個基因決定多個性狀：不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系另外，生物體的性狀還受

的影響?；蚺c基因、基因與基因表達產(chǎn)物、

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)，精細地調(diào)控著生物體的

。環(huán)境條件基因與環(huán)境性狀基因與性狀間的對應(yīng)關(guān)系SZ-LWH四、基因與性狀的對應(yīng)關(guān)系一個(對)基因決定一個性狀基因1性狀1經(jīng)典遺傳、表觀遺傳、環(huán)境等對表型的影響DNA（基因）mRNA蛋白質(zhì)性狀轉(zhuǎn)錄翻譯體現(xiàn)經(jīng)典遺傳表觀遺傳調(diào)控環(huán)境影響影響2.表觀遺傳：堿基序列不變，引起的性狀變化可遺傳3.環(huán)境變化引起的性狀變化，有的可遺傳，有的不可遺傳。1.經(jīng)典遺傳：堿基序列改變，引起的性狀變化可遺傳包括父母的精神生活、習慣和環(huán)境的改變而引起的身體狀況變化，有可能遺傳給了后代。注意研究表明，吸煙使人體細胞內(nèi)DNA甲基化水平升高，組蛋白也受影響。男性精子中DNA的甲基化水平明顯升高。與社會聯(lián)系（教材P74)有哪些因素會影響DNA的甲基化?例題.純種黃色（HH）小鼠與純種黑色（hh）小鼠雜交，子一代小鼠卻表現(xiàn)出不同的毛色：介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。研究表明，H基因上有一段特殊的堿基序列，該序列有多個位點可發(fā)生甲基化修飾（如圖所示）。當沒有發(fā)生甲基化時，H可正常表達，小鼠為黃色。反之，H基因表達就受到抑制，且發(fā)生甲基化的位點越多，基因表達被抑制的效果越明顯。結(jié)合上述信息，下列敘述錯誤的是（）B.基因型是Hh的小鼠體毛的顏色隨H基因發(fā)生甲基化的位點的增多而加深（黑）C.甲基化修飾導(dǎo)致H基因的堿基的排列順序發(fā)生改變，產(chǎn)生了不同的等位基因D.此實驗表明，基因型與表型之間，并不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系A(chǔ).純種黃色（HH）小鼠與純種黑色（hh）小鼠雜交，正常情況下子一代小鼠的基因型都是Hh綠皮P114：學(xué)以致用1題例題.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，使基因堿基序列發(fā)生改變B.DNA甲基化，會導(dǎo)致mRNA的合成受阻C.DNA甲基化，可能會影響生物的性狀D.DNA甲基化，可能會影響細胞的分化綠皮P116：

第4題例題.蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而來，以蜂王漿為食的幼蟲將發(fā)育成蜂王，而以花粉、花蜜為食的幼蟲將發(fā)育成工蜂，幼蟲發(fā)育成蜂王的機理如圖所示。下列敘述不正確的是（）A.DNA甲基化水平是發(fā)育成蜂王的關(guān)鍵要素C.DNA甲基化水平?jīng)]有使Dnmt3基因的堿基序列發(fā)生改變D.該實例中的由食物引起的表型改變是可以遺傳給后代的B.花粉可通過抑制Dnmt3基因的表達而影響DNA甲基化綠皮P116：

第5題一、概念檢測1.個體的性狀和細胞的分化都取決于基因的表達及其調(diào)控。判斷下列相關(guān)表述是否正確。(1)基因與性狀之間是一一對應(yīng)的關(guān)系。(

)(2)細胞分化產(chǎn)生不同類型的細胞，是因為不同類型的細胞內(nèi)基因的表達存在差異。(

)2.我國科學(xué)家將含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由該受精卵發(fā)育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治療血友病。下列敘述錯誤的是(

)A.這項研究說明人和羊共用一套遺傳密碼B.該羊的乳腺細胞中含有人的凝血因子基因C.該羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因D.該羊的后代也可能含有人的凝血因子基因√×C教材P75：練習與應(yīng)用這種說法有一定的道理?；蛱N含著一定的遺傳信息，可類比成組織者(導(dǎo)演)；蛋白質(zhì)具體參與細胞的各項生命活動，可類比成執(zhí)行者(演員);而性狀則主要是由蛋白質(zhì)參與完成的，可類比成呈現(xiàn)方式(作品)。當然，打比方總會有比得不合理之處，因此，只能說有一定的道理。三者之間的關(guān)系是：基因通過控制蛋白質(zhì)的合成控制生物體的性狀。1.有人說，“基因是導(dǎo)演，蛋白質(zhì)是演員，性狀是演員的表演作品。”你認為這種說法有道理嗎?為什么?請你整理總結(jié)基因、蛋白質(zhì)和性狀三者之間的關(guān)系。第一，基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系，存在多對基因控制一對性狀和一對基因控制多對性狀的情形；第二，核基因在染色體上呈線性排列，因此這些基因有可能位于同源染色體上，導(dǎo)致這些基因控制的性狀不遵循自由組合定律；第三，某些植物進行無性生殖，性狀傳遞也不遵循孟德爾遺傳規(guī)律；第四，個別性狀可能是細胞質(zhì)基因控制或與母本提供的細胞質(zhì)成分有關(guān)?？茖W(xué)實驗必須是可重復(fù)的。重復(fù)實驗是檢查實驗結(jié)果可靠性的唯一方法。生命科學(xué)實驗的可重復(fù)性是有一定前提和條件限制的。2.與孟德爾同時代的一些生物學(xué)家利用某些植物做一些性狀的雜交實驗時，并沒有得出3:1和9:3:3:1的數(shù)量比；孟德爾用山柳菊也未得到與豌豆雜交實驗相同的結(jié)果。為什么？怎樣看待科學(xué)實驗的可重復(fù)性？資料顯示：哺乳動物雌雄個體的體細胞中雖然X染色體數(shù)量不同，但X染色體上的基因所表達的蛋白質(zhì)查的量是平衡的，這個過程稱為劑量補償。雌貓比雄貓多出1條X染色體，由于劑量補償效應(yīng)，在胚胎初期，細胞中的1條X染色體就會隨機發(fā)生固縮失活，形成巴氏小體，而且發(fā)生染色體失活的細胞通過有絲分裂產(chǎn)生的子細胞也保留相同的染色體失活狀態(tài)。對于基因型為XBXO的雌貓，如果體細胞中攜帶黑毛基因B的X染色體失活，XB就不能表達，而另一條X染色體上的XO表達，那么由該細胞增殖而來的皮膚上會長出黃色體毛；同理，如果體細胞中攜帶黃毛基因O的X染色體失活，則XO不表達，XB表達，由該細胞增殖而來的皮膚上就會長出黑色體毛。因此，基因型為XBXO的雌貓會呈現(xiàn)黑黃相間的毛色。教材P75：拓展應(yīng)用3題：（題干略）查閱資料，不要求有標準答案。1.我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在體外實驗條件下，某兩種蛋白質(zhì)可以形成含鐵的桿狀多聚體，這種多聚體能識別外界磁場并自動順應(yīng)磁場方向排列。編碼這兩種蛋白質(zhì)的基因，在家鴿的視網(wǎng)膜中共同表達。請回答下列問題。(1)家鴿視網(wǎng)膜細胞表達這兩種蛋白質(zhì)的基本過程是______________________(2)家鴿的所有細胞是否都含有這兩個基因并進行表達(答“是”或“否”)__，判斷的理由是。教材P78：復(fù)習與提高：二、非選擇題家鴿的所有細胞均由受精卵發(fā)育而來，因此所有的細胞都含有這兩個基因，但這兩個基因只在部分細胞(如視網(wǎng)膜細胞)中特異性表達，不會在所有細胞中都表達。在視網(wǎng)膜細胞的細胞核中，編碼這兩種蛋白質(zhì)的基因分別轉(zhuǎn)錄出相應(yīng)的mRNA，mRNA通過核孔進入細胞質(zhì)，在核糖體上翻譯出蛋白質(zhì)。否無法合成有功能的含鐵的桿狀蛋白質(zhì)多聚體，可能導(dǎo)致家