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（2019）必修2

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(xì)細(xì)的絲狀葉。討論：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？【答案】這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)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?；蚝托誀畈灰欢ㄊ且灰粚?duì)應(yīng)的問(wèn)題探討學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.舉例說(shuō)明基因、蛋白質(zhì)與性狀的關(guān)系（重難點(diǎn)）；2.表觀遺傳（重難點(diǎn)）。第4章基因的表達(dá)第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系基因指導(dǎo)

的合成，基因控制生物體的

蛋白質(zhì)性狀【任務(wù)】閱讀教科書(shū)P71—P72，思考下列問(wèn)題：1.基因?qū)π誀畹目刂品绞接袔追N？2.基因通過(guò)控制什么來(lái)控制生物的性狀？一、基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀的關(guān)系圓粒豌豆皺粒豌豆實(shí)例1：豌豆的圓粒與皺粒淀粉在細(xì)胞中具有保留水分的作用淀粉含量高，能有效保留水分，飽滿。淀粉含量低，不能有效保留水分，失水。一、基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀的關(guān)系白化病患者體內(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。由于缺乏黑色素的保護(hù)，患者皮膚對(duì)光線高度敏感，日曬后易發(fā)生曬斑和各種光感性皮炎，并可發(fā)生基底細(xì)胞癌或鱗狀細(xì)胞癌。實(shí)例2：一、基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀的關(guān)系淀粉分支酶淀粉酪氨酸酶酪氨酸不能轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏鼗蛎讣?xì)胞代謝過(guò)程性狀實(shí)質(zhì)：基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而間接控制生物體的性狀。一、基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀的關(guān)系囊性纖維化是一種單一基因突變導(dǎo)致的多系統(tǒng)功能障礙的疾病，主要表現(xiàn)為外分泌腺的功能紊亂，導(dǎo)致呼吸道黏膜下腺增生、分泌液黏稠、胰腺纖維化、腸道梗阻、男女性不育、汗液氯化鈉含量增高等。最常累及胃腸道和呼吸道，易反復(fù)發(fā)生呼吸道感染，而引起及呼吸功能不全。是北美白種人常見(jiàn)的一種遺傳病，每1800個(gè)人中就有一個(gè)患者，每25個(gè)人中就有一個(gè)致病基因攜帶者。實(shí)例3：囊性纖維化一、基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀的關(guān)系鐮刀型紅細(xì)胞貧血癥是一種染色體隱性基因遺傳病。正常的紅細(xì)胞呈兩面中央凹的圓餅狀，中央比較薄。鐮刀型紅細(xì)胞貧血癥的患者，血液紅細(xì)胞失去了正常的形態(tài)，表現(xiàn)為鐮刀狀，也稱之為新月形紅細(xì)胞，血紅蛋白量降低，其相應(yīng)的功能也發(fā)生了降低，攜帶氧氣的功能只有正常紅細(xì)胞的一半，所以病人可以出現(xiàn)貧血的一些癥狀，比如說(shuō)頭暈氣短，心臟缺血，心臟雜音等現(xiàn)象。實(shí)例4：鐮刀型細(xì)胞貧血癥一、基因表達(dá)產(chǎn)物和性狀的關(guān)系苯丙氨酸血紅蛋白紅細(xì)胞呈鐮刀狀基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能性狀實(shí)質(zhì)：基因通過(guò)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)物和性狀的關(guān)系1.這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？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)的分子分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果3種基因轉(zhuǎn)錄的mRNA分別出現(xiàn)在3中細(xì)胞中，表明每種只能合成3種蛋白質(zhì)中的一種，因此，3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類不完全相同。[資料]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。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化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，這一事實(shí)說(shuō)明了什么？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)的分子說(shuō)明，細(xì)胞中并不是所有的基因都能表達(dá)，基因的表達(dá)具有選擇性。

細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因選擇性表達(dá)。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化檢測(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+++－－+奢侈基因：在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因。管家基因：所有細(xì)胞都表達(dá)的基因。例：核糖體蛋白基因，ATP合成酶基因、參與細(xì)胞呼吸的酶的基因等3.在這三種細(xì)胞中是否存在著都表達(dá)的基因呢？請(qǐng)舉例。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化三、表觀遺傳【任務(wù)】閱讀教科書(shū)P73—P74，思考下列問(wèn)題：1.P73討論題。2.什么是表觀遺傳？

Lcyc基因正常

植株A

開(kāi)花時(shí)表達(dá)Lcyc基因高度甲基化

植株B

開(kāi)花時(shí)不表達(dá)×（雜交）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相似資料1：柳穿魚(yú)的花三、表觀遺傳

資料2：實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色某種實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色受一對(duì)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：介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類型研究表明，在Avy基因的前端（或稱上游）有一段特殊的堿基序列決定著該基因的表達(dá)水平，這段堿基序列具有多個(gè)可_________________的位點(diǎn)，當(dāng)這些位點(diǎn)___________時(shí)，Avy基因_________，小鼠表現(xiàn)為黃色；當(dāng)這些位點(diǎn)_______后，Avy基因的表達(dá)就_________；這段序列的甲基化程度越高，Avy基因的表達(dá)受到的抑制越_____，小鼠體毛的顏色就越____；發(fā)生DNA甲基化修飾沒(méi)有甲基化正常表達(dá)甲基化受到抑制深明顯三、表觀遺傳

1、上述資料中，柳穿魚(yú)和小鼠性狀改變的原因是什么？柳穿魚(yú)花的形態(tài)改變是因?yàn)長(zhǎng)cyc基因的部分堿基被高度甲基化，小鼠毛色的改變是因?yàn)锳VY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2、分析資料1，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？?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，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(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，表達(dá)均受到抑制，因此，這部分植株的花與植株B的相似；三、表觀遺傳

3.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？

基因的堿基序列_________，但是部分堿基發(fā)生了____________，______了基因的表達(dá)，進(jìn)而對(duì)表型產(chǎn)生了影響；這種DNA甲基化修飾還可以________，使后代出現(xiàn)同樣的表型。沒(méi)有變化甲基化修飾抑制遺傳給后代三、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.常見(jiàn)的調(diào)控機(jī)制：DNA甲基化修飾；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?；刃揎椧矔?huì)影響基因的表達(dá)；4.特點(diǎn)：（1）DNA堿基序列不變；（2）可遺傳給后代；3.發(fā)生時(shí)期：普遍存在于生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過(guò)程中；三、表觀遺傳

5.實(shí)例（1）柳穿魚(yú)花形遺傳（2）某種小鼠毛色遺傳（3）同卵雙胞胎生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中所具有的差異（4）蜂王和工蜂的差異與社會(huì)的聯(lián)系：

吸煙會(huì)使人的體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，對(duì)染色體上的組蛋白也會(huì)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(huì)逐漸減弱甚至消失。三、表觀遺傳

1.基因決定生物性狀①一個(gè)基因一種性狀控制②一個(gè)基因多種性狀控制③多個(gè)基因一種性狀控制水稻中的Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)不僅參與了開(kāi)花的調(diào)控，而且對(duì)水稻的生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用。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??；蚺c性狀并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系四、基因與性狀的關(guān)系

如后天的營(yíng)養(yǎng)和體育鍛煉等對(duì)人的身高也有重要作用。2.生物性狀還會(huì)受到環(huán)境等條件的影響四、基因與性狀的關(guān)系

3.基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間借助復(fù)雜的相互作用，形成一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。四、基因與性狀的關(guān)系DNA的多樣性蛋白質(zhì)的多樣性生物性狀的多樣性決定導(dǎo)致根本原因直接原因（物質(zhì)基礎(chǔ)）表現(xiàn)形式遺傳學(xué)家曾做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：長(zhǎng)翅果蠅幼蟲(chóng)正常的培養(yǎng)溫度為25℃，將孵化后4-7d的長(zhǎng)翅果蠅幼蟲(chóng)在35-37℃處理6-24h后，得到了