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(1)3

第4章基因的表達(dá)第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系問(wèn)題探討同一株水毛茛，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)。裸露在空氣中的葉浸在水中的葉1.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)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？討論：一樣環(huán)境因素水毛茛一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系圓粒豌豆皺粒豌豆基因酶的合成生物體的性狀編碼

的基因被插入的DNA序列打亂

異常，活性大大降低

合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆由于

，

而皺縮淀粉分支酶淀粉分支酶淀粉失水代謝過(guò)程插入外來(lái)DNA實(shí)例一：皺粒豌豆的形成控制控制控制一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例二：白化病基因酶的合成代謝過(guò)程控制控制控制編碼

的基因異常不能合成

。

不能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

。表現(xiàn)出

癥狀酪氨酸酶酪氨酸酶酪氨酸黑色素白化生物體的性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例一：皺粒豌豆的形成實(shí)例二：白化病以上實(shí)例說(shuō)明基因是如何控制性狀的？基因控制性狀方式(一)基因通過(guò)控制

,來(lái)控制

，進(jìn)而控制

。酶的合成代謝過(guò)程生物體的性狀間接控制氯離子稀薄的黏液ATPH2O正常功能的CFTR蛋白粘稠的分泌物不斷積累異常關(guān)閉的CFTR蛋白一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例三：囊性纖維化囊性纖維化是北美白種人中常見的一種遺傳病，患者支氣管被異常的粘液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染。一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例三：囊性纖維化正常氣管囊性纖維化氣管編碼CFTR蛋白(一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)的基因缺失

個(gè)堿基CFTR蛋白在第508位缺少

。

，空間結(jié)構(gòu)改變CFTR轉(zhuǎn)運(yùn)

的功能異常，導(dǎo)致患者支氣管粘液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量繁殖，最終使肺功能嚴(yán)重受損。3苯丙氨酸氯離子基因蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)生物體的性狀控制直接控制70%一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例四：鐮狀細(xì)胞貧血正常的紅細(xì)胞鐮狀紅細(xì)胞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)胞呈彎曲的鐮刀狀，容易破裂，運(yùn)輸O2能力降低，使人患溶血性貧血基因蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)生物體的性狀控制直接控制一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例三：囊性纖維化(70%)實(shí)例四：鐮狀細(xì)胞貧血以上實(shí)例說(shuō)明基因是如何控制性狀的？基因控制性狀方式(二)基因通過(guò)控制

,直接控制

。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)生物體的性狀直接控制1、下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^(guò)程，下列敘述錯(cuò)誤的是（）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．鐮狀細(xì)胞貧血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)增多的主要原因是圖中的酪氨酸酶的活性下降D．該圖只反映了基因?qū)π誀畹目刂剖峭ㄟ^(guò)控制酶的合成進(jìn)而控制代謝活動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的美在課堂P107“典例”D課堂小測(cè)2、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（）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美在課堂P107“跟蹤訓(xùn)練3”B課堂小測(cè)同一生物體中不同類型的細(xì)胞，基因都是相同的，而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同，這是為什么呢？思考?討論思考?討論分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果科學(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3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mRNA輸卵管細(xì)胞++++--紅細(xì)胞+++-+-胰島細(xì)胞+++--+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1：這3種細(xì)胞中含有的mRNA和蛋白質(zhì)

（填“相同”“不同”或“不完全相同”）不完全相同思考?討論分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果科學(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3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mRNA輸卵管細(xì)胞++++--紅細(xì)胞+++-+-胰島細(xì)胞+++--+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的原因是

?；虻倪x擇性表達(dá)二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化管家基因：所有細(xì)胞均表達(dá)，維持生命活動(dòng)所必需的。奢侈基因：指不同類型細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與功能。例子：ATP合成酶基因、呼吸酶基因、核糖體合成酶基因例子：卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因、血紅蛋白基因注：奢侈基因表達(dá)說(shuō)明細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生分化1、基因的分類二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化2、細(xì)胞分化的本質(zhì)：胚胎干細(xì)胞細(xì)胞分裂細(xì)胞分化肌肉細(xì)胞紅細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞上皮細(xì)胞受精卵受精卵基因ACDEB胚胎干細(xì)胞基因ACDEBACDEBACDEBACDEBACDEB體細(xì)胞基因管家基因：E奢侈基因：A、B、C、D基因的選擇性表達(dá)基因的選擇性表達(dá)與

有關(guān)?；虮磉_(dá)的調(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3、ACC合成酶是植物體內(nèi)乙烯合成的限速酶。下表是科學(xué)家以番茄ACC合成酶基因?yàn)樘结?，研究番茄果?shí)不同成熟階段及不同組織中該基因的表達(dá)情況。下列分析正確的是（）A．該基因的表達(dá)水平在不同的組織和果實(shí)成熟的不同階段無(wú)差異B．橙紅和亮紅的果實(shí)細(xì)胞中該基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物可能相對(duì)較多C．綠果、雌蕊、葉片和根中無(wú)該基因及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，體現(xiàn)了細(xì)胞的基因選擇性表達(dá)D．果實(shí)中該基因表達(dá)水平高于葉片，說(shuō)明前者的分化程度高于后者 美在課堂P108“典例1”B課堂小測(cè)4、脊椎動(dòng)物的一些基因活性與其周圍特定胞嘧啶的甲基化有關(guān)，甲基化使基因失活，相應(yīng)的非甲基化能活化基因的表達(dá)，以下推測(cè)正確的是（）A．肝細(xì)胞和胰島B細(xì)胞的呼吸酶基因均處于甲基化狀態(tài)B．肝細(xì)胞和胰島B細(xì)胞的胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)C．肝細(xì)胞的呼吸酶基因和胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)D．胰島B細(xì)胞的呼吸酶基因和胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài) 美在課堂P108“跟蹤訓(xùn)練1”D課堂小測(cè)三、表觀遺傳【資料1】柳穿魚是一種園林花卉。下圖所示的兩株柳穿魚，除了花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，其他方面基本相同。植株A植株B與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)（兩種花的Lcyc基因序列相同）調(diào)控柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)控制GC3’5’GC3’5’Lcyc基因高度甲基化開花時(shí)表達(dá)開花時(shí)不表達(dá)GC3’5’GC3’5’CH3CH3未甲基化甲基化這種DNA的甲基化修飾導(dǎo)致的表型的變化可以遺傳嗎？三、表觀遺傳植株A植株B大部分少部分×

PF1F2【資料1】科學(xué)家將這兩個(gè)植株作為親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1的花與植株A的相似，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。討論1：F1的花為什么與植株A的相似？F1植株同時(shí)含有來(lái)自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能夠表達(dá)，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(dá)受到抑制，表現(xiàn)為隱性。因此，同時(shí)含有這兩個(gè)基因的F1中，F(xiàn)1的花與植株A的相似。三、表觀遺傳植株A植株B大部分少部分×

PF1F2討論2：在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個(gè)來(lái)自植株B的Lcyc基因，由于該基因的部分堿基被甲基化，基因表達(dá)受到抑制，

表現(xiàn)為隱性。因此，這部分植株的花與植株B的相似?！举Y料1】科學(xué)家將這兩個(gè)植株作為親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1的花與植株A的相似，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。DNA的甲基化修飾導(dǎo)致的表型的變化可以遺傳三、表觀遺傳【資料2】某種實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色受一對(duì)等位基因Avy和a控制，Avy為顯性基因，表現(xiàn)黃色體毛，a為隱性基因，表現(xiàn)黑色體毛?！罰F1AvyAvy（黃色）aa（黑色）Avya（?色）表現(xiàn)不同毛色，介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類型黃色顏色越深甲基化程度越高甲基化Avy基因甲基化抑制Avy基因調(diào)控抑制越明顯CH3三、表觀遺傳討論3：上述資料中，柳穿魚花和小鼠性狀改變的原因是什么？柳穿魚花：Lcyc基因的部分堿基被高度甲基化；小鼠毛色：Avy基因的前端有一段影響Avy基因表達(dá)的特殊的堿基序列被甲基化。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(dá)受到抑制，進(jìn)而影響性狀。討論4：上述兩個(gè)例子展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？這對(duì)你認(rèn)識(shí)基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？?jī)蓚€(gè)例子展示的遺傳現(xiàn)象都表現(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(dá)，進(jìn)而對(duì)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。三、表觀遺傳1、定義生物體基因的堿基序列

，但基因表達(dá)和表型發(fā)生

變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。保持不變可遺傳2、特點(diǎn)①基因的堿基序列不變(遺傳物質(zhì)不變)；②可遺傳性；③普遍性；3、實(shí)例④可逆性(可以去甲基化)基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異；一個(gè)蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而來(lái)的，但它們?cè)谛螒B(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同；吸煙會(huì)使人的體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高。不符合孟德爾遺傳規(guī)律課外擴(kuò)展常見的調(diào)控機(jī)制1、DNA甲基化GGC3’5’3’5’CH3CH3ATGCTACTAGCGCAT主要抑制轉(zhuǎn)錄2、染色體的組蛋白甲基化、乙?；?、非編碼RNA干擾主要抑制翻譯如：miRNA、siRNA、piRNA四、基因與性狀的關(guān)系①一個(gè)基因決定一個(gè)性狀如紅綠色盲、白化病等單基因遺傳病。②一個(gè)基因可以影響多個(gè)性狀如研究發(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(duì)水稻的生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要的作用。③一個(gè)性狀受到多個(gè)基因的影響基因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?。環(huán)境通過(guò)改變遺傳物質(zhì)(如基因突變，染色體變異等)，使性狀發(fā)生改變。通過(guò)表觀遺傳，導(dǎo)致產(chǎn)生性狀差異。并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系(內(nèi)因)(外因)生物的性狀不完全是由基因決定的，環(huán)境對(duì)性狀也有的重要的影響5、科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，讓雌性小鼠攝入高脂肪的食物，它們第3代中的雌性會(huì)出現(xiàn)體型變大和對(duì)胰島素敏感度下降的現(xiàn)象。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．親代小鼠攝入高脂肪的食物后體型可能會(huì)變大B．由于環(huán)境變化引起的性狀改變也能遺傳給后代C．親代小鼠攝入高脂肪的食物后，DNA序列一定發(fā)生了改變D．親代小鼠的生活經(jīng)歷可能通過(guò)DNA序列以外的方式傳給后代美在課堂P108“典例2”C課堂小測(cè)6、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