4.2 基因表达与性状的关系 人教版（2019）高中生物必修二课件(共32张PPT).ppt

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1、4.2基因表达与性状的关系,基因和性状不一定是一一对应的关系,一样,基因指导_的合成，,基因控制生物体的_。,蛋白质是生命活动的_者和_者。,蛋白质,性状,承担,体现,基因如何通过蛋白质控制生物性状呢？,一、基因表达产物与性状的关系（教材71页）,编码淀粉分支酶的基因正常,淀粉分支酶正常合成,淀粉含量升高,淀粉含量高有效保水而圆,蔗糖淀粉,从基因角度分析豌豆的圆粒与皱粒,例1,例2,控制酪氨酸酶的基因异常,酪氨酸酶不能正常合成,酪氨酸不能正常转化为黑色素,缺乏黑色素表现为白化病,说出白化病发生的直接原因和根本原因,直接原因,根本原因,结论1：基因通过控制酶的合成（或激素的合成）来控制代谢过程，

2、进而控制生物体的性状,例3囊性纤维化（约70%）,例4镰刀型细胞贫血症,结论2：基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。,第508位,一种转运蛋白,导致转运Cl-的功能出现异常,一、基因表达产物与性状的关系,1.基因通过控制酶的合成（或激素的合成）来控制代谢过程，进而控制生物体的性状,2.基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。,总结,直接控制,间接控制,二、基因选择性表达与细胞分化（教材72页）,1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别?2.3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么?3.推测这三种细胞

3、是否能检测到相同的mRNA,如果能，会是什么基因的mRNA?,1.这三种细胞合成的蛋白质种类不完全相同虽有些蛋白质在所有细胞中均合成，但也有一些特定蛋白质只在特定细胞中合成,2.细胞中并不是所有基因都表达，基因表达存在选择性,二、基因选择性表达与细胞分化,2.表达的基因分类,（1）管家基因：在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的（如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因）,（2）奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因（如卵清蛋白基因、胰岛素基因）,3.细胞分化的本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。,1.生物体多种性状的形成，都是以细胞分

4、化为基础的。同一生物体不同类型的细胞，基因都是相同的,三、表观遗传,资料1.柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。,基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及表达水平的高低都是受到调控的，这种调控会直接影响性状。,基因的表达水平直接影响生物的性状。,柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。,植株A和B体内Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。,研究表明，植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团)。,科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A

5、的相似，F1自交的B中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。为什么？,纯种黄色体毛的小鼠（AvyAvy）与纯种黑色体毛的小鼠（aa）杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。,研究表明，在Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。,资料2.某种实

6、验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制,Avy为显黄色体毛，a为隐黑色体毛。,三、表观遗传（教材72页）,这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。,柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，但部分碱基发生了甲基化修饰(图4-10)，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。,生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。,DNA甲基化产生的变异属于可遗传变异。,不依赖于DNA碱基序列变化并且能遗传给子代的表型改变,表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。（教材72页）例如，基因组成相同的同卵双胞胎所具

7、有的微小差异就与表观遗传有关；一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育面来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传也在其中发挥了重要作用。,小结（教材74页）,综上所述，基因通过其表达产物蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。,归纳提升1DNA甲基化：DNA分子中的碱基被选择性加上甲基的现象。某个基因发生足够的甲基化后，其转录会被阻止，从而被关闭。甲基化还可以被移除，基因就会被开启。2.组蛋白修饰：组成染色体的蛋白质分为组蛋白和非组蛋白。

8、其中的组蛋白是决定染色体螺旋程度的重要因素，组蛋白常受到多种化学修饰，如甲基化、乙酰化等被称为组蛋白修饰。组蛋白修饰可影响染色体螺旋化程度，从而抑制基因的表达。3.表观遗传与环境因素出现的性状差异区别。受环境因素影响出现的性状差异在改变环境条件的情况下会发生变化，而表观遗传引起的性状差异不随环境变化而改变4.所谓表观遗传学，就是不改变基因的序列，通过对基因的修饰来调控基因的表达。所以，基因表达的表观遗传学调控，就是通过各种表观遗传的修饰方式来对基因进行调控。已知表观遗传现象有：DNA甲基化，基因组印记，母体效应，基因沉默，核仁显性等等,典例剖析：下列属于表观遗传现象的有：（）果蝇的眼色基因所在

9、的染色体区域，螺旋程度较高，出现红白相间的斑点复眼.F1高茎豌豆自交，F2出现高茎豌豆和矮茎豌豆男子吸烟者精子中的DNA甲基化水平高，精子活力下降编码酪氨酸酶的基因异常，导致白化病A.B.C.D.,C,四、基因与性状的关系（教材74页）,1.一个性状可以受到多个基因的影响。例如，人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。2.一个基因也可以影响多个性状。例如，我国科学家研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。3.同时，生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。例如，后天的营养和体育锻炼等对人的

10、身高也有重要作用:“问题探讨”中水毛茛两种类型叶的形成也与环境因素相关。,在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。,表现型=,基因型+外界环境,总结,基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了.个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。,（教材74页）,一般来说，性状是基因和环境共同作用的结果,假说：翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件影响。,性状的形成往往是内因（基因）与外因（环境因素等）相互作用的结果。,DNA的分布,（所以说，染色体是DNA的主要载体）,次要的在线粒体/叶绿体,

11、拓展：细胞质基因,补充：细胞质基因,功能：控制一些蛋白质的合成，线粒体DNA缺陷会引起遗传病。,特点：1、DNA分子半自主性复制；2、不符合孟德尔遗传定律母系遗传：只能通过母亲遗传给后代，后代表现与母本相同。,_和_中的基因称为细胞质基因。,线粒体,叶绿体,细胞质基因与细胞核基因的区别,叶绿体、线粒体,细胞核中,否，DNA分子裸露,与蛋白质合成为染色体,少,多,母系遗传,不遵循孟德尔遗传规律,遵循孟德尔遗传规律,半自主复制转录、翻译,复制转录、翻译,教材P75,C,教材P75,教材P75,教材P75,教材P78,D,D,C,A,C,教材P78,（1）在视网膜细胞的细胞核中，编码这两种蛋白质的基因分别转录出相应的mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质，在核糖体上翻译出蛋白质。（2）否家鸽所有细胞均由受精卵发育而来，因此所有的细胞都含有这两个基因。但这两个基因只在部分细胞（如视网膜细胞）中特异性表达，不会在所有细胞中都表达。（3）无法合成有功能的含铁的杆状蛋白质多聚体，可能导致家鸽无法导航，失去方向感。,教材P78,