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)2

第2節(jié)

基因表達(dá)與性狀的關(guān)系第四章基因的表達(dá)生物必修二遺傳與進化基因控制性狀思考1：基因如何控制生物的性狀？一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系淀粉含量低，失水皺縮淀粉含量高，有效保留水分淀粉分支酶正常，活性較高淀粉分支酶異常，活性降低淀粉合成受阻淀粉合成正常淀粉分支酶基因正常插入DNA序列實例1：圓粒豌豆和皺粒豌豆的成因一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系膚色正常白化病酪氨酸酶基因酪氨酸酶表達(dá)酪氨酸黑色素催化酪氨酸酶基因突變酪氨酸酶缺乏導(dǎo)致酪氨酸無黑色素×受阻實例2：白化病的成因?qū)嵗?和實例2表明：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課外拓展為什么飲酒后有些人酒后會表現(xiàn)出“臉紅”，有些人飲酒后會“臉白”？?喝酒“臉紅”的人有高效的乙醇脫氫酶，而沒有乙醛脫氫酶?喝酒“臉白”的人（酒精中毒）的人是因為兩種酶都缺乏?千杯不醉的人體內(nèi)兩種酶含量都很高酒精（乙醇）乙醛乙酸乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶相關(guān)基因乙醛有毒擴張血管，導(dǎo)致臉紅乙醛脫氫酶乙醛脫氫酶相關(guān)基因課外拓展為什么酒量差的人訓(xùn)練后酒量提高了？酒量差的人肝臟不能有效將酒精分解，長期喝酒訓(xùn)練后，機體會做出調(diào)整，讓酒精充滿整個身體以稀釋酒精，達(dá)到酒量變大的假象。但長期以往對身體的危害很大!一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實例3：囊性纖維化病的發(fā)病原因CFTR蛋白基因缺失了3個堿基→CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異?！鶦FTR蛋白轉(zhuǎn)運氯離子功能異?！颊哒咧夤軆?nèi)黏液增多→黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染。CFTR基因正常CFTR基因缺失3個堿基對CFTR蛋白缺少一個氨基酸CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常實例3和實例4表明：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一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實例4：鐮狀紅細(xì)胞貧血癥的發(fā)病原因血紅蛋白基因正常血紅蛋白正常紅細(xì)胞正常(圓餅狀)血紅蛋白基因突變血紅蛋白異常紅細(xì)胞異常(鐮刀狀)實例3和實例4表明：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一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系間接控制直接控制表達(dá)基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因結(jié)構(gòu)蛋白酶或激素細(xì)胞結(jié)構(gòu)細(xì)胞代謝生物性狀生物性狀實例3：囊性纖維化病(CFTR基因缺失3個堿基對)實例1：皺粒豌豆（淀粉分支酶基因中插入外來DNA片段）實例2：白化?。ɡ野彼崦富蛲蛔儯纠?】著色性干皮癥是一種遺傳病,起因于DNA損傷。深入研究后發(fā)現(xiàn)患者體內(nèi)缺乏DNA修復(fù)酶,DNA損傷后不能修復(fù)而引起突變。這說明一些基因(

)A.是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B.是通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),進而直接控制生物體的性狀C.是通過控制酶的合成,進而直接控制生物體的性狀D.可以直接控制生物體的性狀,發(fā)生改變后生物體的性狀隨之改變隨堂練習(xí)A【例2】人體內(nèi)苯丙酮酸過多可引起苯丙酮尿癥,下圖表示人體內(nèi)苯丙氨酸的代謝途徑,據(jù)圖分析錯誤的是()A.基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿癥B.由苯丙氨酸合成黑色素需要多個基因控制C.該圖說明基因可通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀D.基因2突變而缺乏酶2將導(dǎo)致人患白化病隨堂練習(xí)C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】分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果檢測的細(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+++——+討論這3種細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？一些特定功能的蛋白質(zhì)只在特定的細(xì)胞中合成。比如......【思考

討論】分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果檢測的細(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+++——+討論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，但只檢測到了其中一種基因的mRNA證明事實說明了什么?這一事實說明細(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【思考

討論】分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果檢測的細(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+++——+討論3.3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合酶基因、細(xì)胞呼吸酶基因、核糖體蛋自基因等二.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化細(xì)胞分化：在個體發(fā)育中，一個或一群細(xì)胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程管家基因：指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動所必須的，在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，例如ATP合成酶基因、核糖體蛋白基因等。奢侈基因：組織特異性基因，是指不同類型細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，奢侈基因的產(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。例如卵清蛋白基因等細(xì)胞分化本質(zhì)：基因選擇性表達(dá)二.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化在所有細(xì)胞中表達(dá)的:在特定細(xì)胞中表達(dá)的:表達(dá)基因的分類:①核糖體蛋白基因

②ATP合成酶基因

③血紅蛋白基因④卵清蛋白基因

⑤呼吸酶基因

⑥胰島素基因⑦抗體基因

⑧唾液淀粉酶基因

⑨肌動蛋白基因基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低是如何受到調(diào)控的呢?①②⑤③④⑥⑦③⑨二.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化遺傳物質(zhì)(DNA)相同細(xì)胞生理功能不同mRNA有差異蛋白質(zhì)有差異細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)不同細(xì)胞器種類和數(shù)量差異基因的選擇性表達(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)追問：基因在何時表達(dá)？在哪種細(xì)胞中表達(dá)？表達(dá)水平的高低是如何調(diào)節(jié)的？三.表觀遺傳柳穿魚是一種園林花卉。如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。

柳川魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。如圖所示的兩株柳穿魚，它們體內(nèi)的Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開花時表達(dá)，植株B的Lcyc基因不表達(dá)。

研究表明，植株B的Lcyc基因不表達(dá)的原因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多個堿基連接甲基基團）。資料1：柳穿魚花形態(tài)結(jié)構(gòu)的遺傳植株A植株B三.表觀遺傳Lcyc基因Lcyc基因甲基化程度低開花時Lcyc基因表達(dá)Lcyc基因Lcyc基因甲基化程度高開花時Lcyc基因不表達(dá)堿基序列相同甲基化程度不同表達(dá)情況不同花的形態(tài)不同植株A植株B三.表觀遺傳P×F1F2×Lcyc.LcycLcyc(甲).Lcyc(甲)Lcyc

.Lcyc(甲)1Lcyc

.Lcyc2Lcyc

.Lcyc(甲)1Lcyc(甲).Lcyc(甲)植株A植株B大部分植株A少部分植株B?基因高度甲基化會抑制表達(dá)?且能遺傳給后代三.表觀遺傳資料2：小鼠的毛色遺傳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，控制黃色體毛；a為隱性基因，控制黑色體毛?！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渡類型Avy基因調(diào)控黃色未甲基化顏色越深甲基化程度越高抑制抑制越明顯CH3Avy基因甲基化三.表觀遺傳1.定義：表觀遺傳是指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。柳穿魚Lcyc基因小鼠Avy基因堿基序列沒有變化部分堿基發(fā)生了甲基化修飾抑制了基因的表達(dá)表型產(chǎn)生影響可傳給后代表型傳給后代2.發(fā)生時期：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。三.表觀遺傳1.定義：表觀遺傳是指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。2.發(fā)生時期：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。柳穿魚Lcyc基因小鼠Avy基因堿基序列沒有變化部分堿基發(fā)生了甲基化修飾抑制了基因的表達(dá)表型產(chǎn)生影響可傳給后代表型傳給后代三.表觀遺傳3.表觀遺傳的種類/主要手段①DNA甲基化修飾通常是胞嘧啶發(fā)生甲基化修飾甲基化通常是抑制基因表達(dá)②組蛋白修飾甲基化、乙酰基化三.表觀遺傳③多細(xì)胞生物體中，由受精卵分裂分化來的各種細(xì)胞，形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能不同，在細(xì)胞分化過程中，表觀遺傳發(fā)揮了重要作用。①基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異就與表觀遺傳有關(guān)。②一個蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵發(fā)育而來的，但它們在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同，表觀遺傳也在其中發(fā)揮了重要作用。持續(xù)吃蜂王漿幼蟲期只吃三天蜂王漿蜂王工蜂4.與社會的聯(lián)系四.基因

環(huán)境與性狀的關(guān)系

③多對等位基因控制一個性狀?；蚝托誀钪g不都是一一對應(yīng)的關(guān)系

①一對等位基因控制一個性狀。

②一對等位基因控制多個性狀。水稻中的Ghd7基因調(diào)控水稻開花調(diào)控生長發(fā)育影響水稻產(chǎn)量編碼的蛋白質(zhì)四.基因

環(huán)境與性狀的關(guān)系DNAmRNA蛋白質(zhì)性狀轉(zhuǎn)錄翻譯體現(xiàn)經(jīng)典遺傳表觀遺傳堿基序列不變，引起的性狀變化可遺傳僅由環(huán)境變化引起的性狀變化，不可遺傳堿基序列改變，引起的性狀變化可遺傳環(huán)境經(jīng)典遺傳表觀遺傳可通過改變遺傳物質(zhì)而影響性狀可通過表觀遺傳影響基因的表達(dá)四.基因

環(huán)境與性狀的關(guān)系基因與性狀的關(guān)系并不都是簡單的線性關(guān)系，基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系，這種相互作用形成了一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。生物體能有序地生長、發(fā)育和繁殖，是基因表達(dá)調(diào)控的結(jié)果。性狀是基因和環(huán)境相互作用的產(chǎn)物?！纠?】黃色小鼠(AA)與黑色小鼠(aa)雜交,產(chǎn)生的F1(Aa)不同個體出現(xiàn)了不同體色。研究表明,不同體色的小鼠A基因的堿基序列相同,但A基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程度的甲基化(如右欄圖所示)現(xiàn)象出現(xiàn),甲基化不影響基因DNA復(fù)制。下列有關(guān)分析錯誤的是(

)A.F1個體體色的差異與A基因甲基化程度有關(guān)B.甲基化可能影響RNA聚合酶與該基因的結(jié)合C.堿基甲基化不影響堿基互補配對過程D.基因甲基化不會遺傳給子代D隨堂練習(xí)

某種貓的雄性個體有兩種毛色：黃色和黑色；而雌性個體有三種毛色：黃色、黑色、黑黃相間（玳瑁貓）。分析這種貓的基因，發(fā)現(xiàn)控制毛色的基因是位于X染色體上的一對等位基因：XO（黃色）和XB（黑色），雄貓只有一條X染色體，因此，毛色不是黃色就是黑色。而雌貓（XBXB、XOXO、XBXO）卻出現(xiàn)了黑黃相間的類型，這是為什么呢？

提示：哺乳動物雌雄個體的體細(xì)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(dá)的蛋白質(zhì)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____