【生物】基因表达与性状的关系课件（第1课时） 2022—2023学年高一下学期生物人教版必修二.pptx

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1、基因表达与性状的关系人教版/必修2遗传与进化/第4章/第2节问题探讨同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。浮在水面上的叶子是宽阔的五边形或手掌形，而沉在水中的叶子则变成了细细的丝状叶。1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。这两种叶形的差异可能是由于叶片所处的环境引起的。基因蛋白质性状控制体现控制思考1：基因如何控制生物的性状？豌豆的圆粒与皱粒性状对比（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）圆粒：饱满，能有效保留水分皱粒：皱缩，失水基因对比：圆粒：含有编码淀粉分支酶的基因皱粒：插

2、入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因。圆粒豌豆皱粒豌豆一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系实例1：豌豆的圆粒与皱粒的形成机制圆粒豌豆的形成机制皱粒豌豆的形成机制编码淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶活性正常淀粉合成正常，含量增加淀粉含量高，有效保留水分编码淀粉分支酶的基因被打乱淀粉分支酶异常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的由于失水而皱缩基因酶细胞代谢性状一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系月亮的孩子一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系人类白化病形成的机理 白化病患者体内缺乏黑色素，全身皮肤呈乳白或白化病患者体内缺

3、乏黑色素，全身皮肤呈乳白或粉红色，毛发为白或淡黄色。由于缺乏黑色素的保护，粉红色，毛发为白或淡黄色。由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。白白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶基因异常而缺化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶基因异常而缺少酪氨酸酶，使得黑色素不能正常合成。少酪氨酸酶，使得黑色素不能正常合成。实例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而表现为白化病控制酪氨酸酶的基因正常酪氨酸酶

4、合成酪氨酸能转化为黑色素含有黑色素表现正常一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系基因酶细胞代谢性状白化病的形成机制一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系皱粒豌豆的形成机制编码淀粉分支酶的基因被打乱淀粉分支酶异常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的由于失水而皱缩基因酶细胞代谢性状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而表现为白化病人类白化病的形成机制1 1.基因基因通过控制通过控制酶酶的合成来控制的合成来控制代谢代谢过程，进而控制生物体的过程，进而控制生物体的性状性状。囊性纤维病（约70%患者中）性状对比正常：肺

5、部功能正常患病：肺部功能严重受损基因对比：正常：含有编码CFTR蛋白的基因正常患病：编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系实例3：囊性纤维病形成机制正常的形成机制患者的形成机制编码CFTR蛋白的基因正常CFTR蛋白正常CFTR转运氯离子的功能正常表现正常编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸CFTR转运氯离子的功能异常黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染。基因蛋白质结构功能性状一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系镰刀型细胞贫血症性状对比正常：身

6、体正常患病：溶血、贫血等症状基因对比：正常：含有编码血红蛋白的基因正常患病：编码血红蛋白的基因异常实例4：镰状细胞贫血症形成机制正常的形成机制患者的形成机制编码血红蛋白的基因正常血红蛋白正常红细胞呈圆饼状，正常运输O2表现正常编码血红蛋白的基因谷氨酸被替换血红蛋白蛋白异常，缺谷多缬红细胞呈镰刀型，运输O2能力降低出现溶血、贫血等症状基因蛋白质结构细胞结构性状一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系患者的形成机制编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸CFTR转运氯离子的功能异常黏液清除困难，细菌繁殖

7、，肺部感染。基因蛋白质结构功能性状患者的形成机制编码血红蛋白的基因谷氨酸被替换血红蛋白蛋白异常，缺谷多缬红细胞呈镰刀型，运输O2能力降低出现溶血、贫血等症状2 2.基因基因还能还能通过控制通过控制蛋白质蛋白质的结构的结构直接直接控制生物体的控制生物体的性状。性状。细胞代谢细胞代谢基因基因酶的合成酶的合成蛋白质结构蛋白质结构性状性状控制控制控制控制控制控制间接间接控制控制直接直接控制控制总结：总结：1 1.基因基因通过控制通过控制酶酶的合成来控制的合成来控制代谢代谢过程，进而控制生物体的过程，进而控制生物体的性状性状。2 2.基因基因还能还能通过控制通过控制蛋白质蛋白质的结构的结构直接直接控制生

8、物体的控制生物体的性状。性状。无论是无论是直接控制直接控制还是还是间接控制间接控制，基因都是通过指导蛋白质的合成来，基因都是通过指导蛋白质的合成来控制性状的。控制性状的。同一生物体中不同类型的细胞来自同一个受精卵，基因同一生物体中不同类型的细胞来自同一个受精卵，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各异，这是为什么呢都是相同的，而形态、结构和功能却各异，这是为什么呢?检测的3种细胞卵清蛋白基因珠蛋白基因胰岛素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞+红细胞+胰岛细胞+1、这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？这这3 3种种细细胞胞中中合合成成的的蛋蛋白白质质种种类类不不完完全

9、全相相同同，虽虽然然有有些些蛋蛋白白质质在在所所有有的的细细胞胞中中都都合合成成，但但也也有有一一些些特特定定功功能能的的蛋蛋白白质质只只在在特特定定的的细胞中合成。细胞中合成。思考思考讨论讨论二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化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？细胞中并不是所有的基因都表达，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性基因的表达存在选择性。检测的3种细胞卵清蛋白基因珠蛋白基因胰岛素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰岛素mRNA输卵管细胞+红细胞+胰岛细胞+思考

10、思考讨论讨论二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化u不同细胞中有没有表达相同的基因？C基因表达的产物是维持细胞基本生命活动所必须的，活细胞中均要表达。二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化2.表达的基因分类 在在所有细胞中都表达的基因所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命维持细胞基本生命活动所必需的活动所必需的。如核糖体蛋白基因、。如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。合成酶基因、呼吸酶基因。管家基因奢侈基因 只在某类细胞中特异性表达的基因只

11、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、。如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。血红蛋白基因。3.细胞分化的本质基因的选择性表达与基因的选择性表达与基因表达的调控基因表达的调控有关。有关。基因的选择性表达。基因的选择性表达。细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。1.细胞分化的“不变”与“变”DNA、tRNA、rRNA 不变细胞的数目细胞的数目变mRNA、蛋白质的种类蛋白质的种类细胞的形态、结构和功能细胞的形态、结构和功能二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化基因表达与性状的关系基因表达与性状的关系基

12、因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。性状。性状。性状。基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，其控制方式有：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，其控制方式有：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，其控制方式有：基因通过指导蛋白质的合成来控制性状，

13、其控制方式有：直接直接直接直接和和和和间接控制间接控制间接控制间接控制。一一.基基因因表表达达产产物物与与性性状状的的关关系系1.1.直接控制直接控制2.2.间接控制间接控制二二.基因的选择性表达与细胞分化基因的选择性表达与细胞分化细胞分化的本质：细胞分化的本质：基因的选择性表达。基因的选择性表达。基因的选择性表达。基因的选择性表达。（P75P75）练习与应用）练习与应用一一.概念检测概念检测（2 2）细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的细胞内基因的表）细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的细胞内基因的表达存在差异（达存在差异（）解解析析：细细胞胞分分化化的的本本质质是是基基因因

14、的的选选择择性性表表达达，不不同同类类型型细细胞胞通通过过基基因因选选择择性性表表达达产产生生不不同同种种类类的的蛋蛋白白质质，从从而而使使细细胞胞的的形形态态、结结构构和和功功能能产生稳定性差异，因此上述说法正确。产生稳定性差异，因此上述说法正确。（P78P78）复习与提高）复习与提高一一.选择题选择题5.5.人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两种细胞人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两种细胞内（内（）A.tRNA A.tRNA不同不同 B.rRNAB.rRNA不同不同 C.mRNA C.mRNA不同不同 D.DNAD.DNA上的遗传信息不同上的遗传信

15、息不同解解析析：人人体体的的神神经经细细胞胞和和肌肌细细胞胞的的形形态态、结结构构和和功功能能不不同同的的主主要要原原因因是是基基因因选选择择性性表表达达的的结结果果，不不同同基基因因转转录录出出不不同同的的mRNA mRNA，翻翻译译合合成成不不同同的的蛋蛋白白质质，从从而而赋赋予予不不同同细细胞胞形形态态、结结构构和和功功能能的的差差异异C C正正确确，D D错错误误；tRNAtRNA的的功功能能是是运运输输氨氨基基酸酸，rRNArRNA的的功功能能是是构构成成核核糖糖体体，核核糖糖体体是是合合成成蛋蛋白白质质的的机机器器，在在不不同同细细胞胞中中tRNAtRNA和和rRNArRNA一一般

16、般都都相相同同，不不具具有特异性，有特异性，A A、B B错误错误（P78P78）复习与提高（）复习与提高（二二.非选择题）非选择题）2.2.在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨酸的代谢途在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨酸的代谢途径如下图所示。请回答下列问题。径如下图所示。请回答下列问题。缺乏酶缺乏酶，黑色素不能合成，会使人患白化病，黑色素不能合成，会使人患白化病缺乏酶缺乏酶，尿黑酸不能形成乙酰乙酸而积累在人体内，从而会使人患尿黑酸，尿黑酸不能形成乙酰乙酸而积累在人体内，从而会使人患尿黑酸症。症。(1)(1)哪种酶的缺乏会导致人患白化病？

17、尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿哪种酶的缺乏会导致人患白化病？尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露在空气中会变成黑色，这是尿黑酸症的普遍表现。请分析缺乏哪黑酸，这种尿液暴露在空气中会变成黑色，这是尿黑酸症的普遍表现。请分析缺乏哪种酶会使人患尿黑酸症。种酶会使人患尿黑酸症。（P78P78）复习与提高（）复习与提高（二二.非选择题）非选择题）2.2.在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨酸的代谢途在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨酸的代谢途径如下图所示。请回答下列问题。径如下图所示。请回答下列问题。(2)(2)从这个例子

18、可以看出，基因、营养物质的代谢途径和遗传病这三者之间有什么关系从这个例子可以看出，基因、营养物质的代谢途径和遗传病这三者之间有什么关系？提示：提示：由这个例子可以看出，白化病等遗传病是由某些缺陷基因所引起的，这些基由这个例子可以看出，白化病等遗传病是由某些缺陷基因所引起的，这些基因的表达产物可能是参与营养物质代谢途径的重要的酶。因的表达产物可能是参与营养物质代谢途径的重要的酶。基因可以通过控制酶的合基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。(3)(3)苯丙酮尿症表现为苯丙氨酸的代谢产物之一苯丙酮尿症表现为苯丙氨酸的代谢产物之一 苯丙酮酸

19、积累苯丙酮酸积累，并从尿中大量排出，并从尿中大量排出，而苯丙酮酸在脑中积累可阻碍脑的发育，造成智力低下。从而苯丙酮酸在脑中积累可阻碍脑的发育，造成智力低下。从20092009年起，我国政府启动了年起，我国政府启动了苯丙酮尿症患儿特殊奶粉补助项目，这种特殊奶粉不含苯丙氨酸。启动这个项目的意义苯丙酮尿症患儿特殊奶粉补助项目，这种特殊奶粉不含苯丙氨酸。启动这个项目的意义是什么？是什么？为贫困苯丙酮尿症患儿免费提供无苯丙氨酸配方奶粉，帮助他们为贫困苯丙酮尿症患儿免费提供无苯丙氨酸配方奶粉，帮助他们解决特殊食物问题解决特殊食物问题。不仅使苯丙酮尿症患儿得到救助，还推动了不仅使苯丙酮尿症患儿得到救助，还推动了社会社会对苯丙酮尿症及其他对苯丙酮尿症及其他罕见病群体的关注罕见病群体的关注。这些政策是这些政策是党和政府党和政府对国民健康状况的对国民健康状况的关怀关怀，彰显了我国社会主义制度的，彰显了我国社会主义制度的优越性优越性。（P78P78）复习与提高（）复习与提高（二二.非选择题）非选择题）2.2.在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨酸的代谢途径如下图所示。请回答下列问题。酸的代谢途径如下图所示。请回答下列问题。