基因表达与性状的关系教学课件 2023-2024学年高一下学期生物人教版（2019）必修2.pptx

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1、问题探讨问题探讨同一株水毛莨，裸露在空气中的叶和同一株水毛莨，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。表现出了两种不同的形态。讨论：讨论：1.1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗吗?受精卵受精卵 有丝分裂有丝分裂 A 叶呈扁平状与丝状叶呈扁平状与丝状(基因组成基因组成 相同相同)2.2.这两种叶形的差异，可能是由什这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的么因素引起的?叶片所处的环境叶片所处的环境问题：基因如何控制生物性问题：基因如何控制生物性状的呢状的呢?蛋白质是生命活动的主要承担蛋白质是生命活动的主要承担者者指导合成指导

2、合成 体现体现基因基因 蛋白质蛋白质 性状性状怎样控制怎样控制?结合教材第71页图4-9,阅读相关内容，请仔细分析下面的实例，说说基 因是如何控制生物性状的?案例案例1:1:豌豆的圆粒与皱粒豌豆的圆粒与皱粒编码淀粉分支酶的基编码淀粉分支酶的基F基因基因皱皮豌豆合控 射过程射过程此较甜?一一.基因表达产物与基因表达产物与性状的关系性状的关系控制控制生物性状生物性状淀粉淀粉二没缩i77一一.基因表达产物与性状的关系基因表达产物与性状的关系案例案例2:2:正常肤色与白化病正常肤色与白化病正常正常白化病白化病结论1:1:基因通过控制基因通过控制酶的合成酶的合成来控制来控制代谢过程代谢过程进而控制生物体

3、性状进而控制生物体性状。一一.基因表达产物与基因表达产物与性状的关系性状的关系控制控制基因一 1.间接控制间接控制途径途径生物体的性状生物体的性状酶的合成酶的合成代谢过程代谢过程-间接控制间接控制控制控制2.直接控制直接控制途径途径基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状囊性纤维化(7 0%)镰状细胞贫血症基 因 CI -载体CFTR蛋白 基 因 血红蛋白课外小知识课外小知识从基因的角度来解释有些人饮酒后会表现“脸红”,有些人饮酒后会表现“脸白”。喝酒“脸红”的人有高效的乙醇脱氢酶，而没有乙醛脱氢酶。喝酒“脸白”的人是因为两种酶都缺乏。千杯不醉的原因的人体内两种酶含量高。CHC00HCO+

4、H0+脂肪 乙酸乙醛 脱氢 酶乙醛 脱氢 酶乙醛脱氢酶乙醛脱氢酶乙醛三羧酸循环2二氧化碳和永二氧化碳和永 3CHOH 乙醇乙乙醇醇作用：扩张血管，作用：扩张血管，导致脸红导致脸红CHCHO 乙醛乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶有毒乙酸乙酸无毒乙醛乙醛CO、HO 等过多导致脸红同一生物体中出现不同类型的细胞是细胞分化的结果。而这些细胞虽然形态、结构和功能各不相同，但是基因 却是相同的。那么基因的表达与细胞 分化有何关系?横纹肌细胞小肠上皮细胞成年人全身细胞总数约成年人全身细胞总数约10121012个。细胞种类有个。细胞种类有200200多种。多种。二二.基因的选择性表达与细胞分化基因的选

5、择性表达与细胞分化神经细胞纤纤维原细胞维原细胞平滑肌 细胞脂肪细胞红细胞骨细胞说明：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。1、根据检测结果推测，3种细胞中合成的蛋白质有什么差别?每桦细胞出现养鼎量在细胸的化程中基因在不同细胞中特异性表达的结果。即基因的选择性表2、3种细胞含有的基因相同，但只检测到其中一种基因的mRNA,为什么?细胞中不是所有的基因都表达，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mRNAmRNA胰岛素mRNAmRNA输卵管细胞十十十十-红细胞十十十十胰岛细胞十十十十分分析不析不同类型细胞中同类型细胞中DN

6、ADNA 和和mRNAmRNA 的检测结果的检测结果思考思考讨论讨论表达的基因分类表达的基因分类 管家基因管家基因所有细胞所有细胞中都表达的基中都表达的基因，这类基因，这类基因指导合成的蛋白质是维持细胞基因指导合成的蛋白质是维持细胞基 本生命活动所本生命活动所必需必需的，如的，如核糖蛋白核糖蛋白 基因、基因、ATP合成酶基因合成酶基因。奢侈基因奢侈基因二二.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中的基因有些表达，有些不表达。细胞中的基因有些表达，有些不表达。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。未表达BABCA BC上皮细胞肌肉细胞神经细胞实质：基因的选

7、择性表达实质：基因的选择性表达基因ABCDE细胞的分化细胞的分化表达M0U)骨细胞AB二二.基因的选择性表基因的选择性表达与细胞分化达与细胞分化基因的选择性表达如何实现基因的选择性表达如何实现?细胞细胞 形态形态 结构结构 不同不同细胞细胞 器种器种 类和类和 数量数量 不同不同基因的选择性表达与基因表达的调控有关。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。基因基因选择性表选择性表达不同的合成 mRNA不同类型的细胞不同的 蛋白质相同相同 基因基因表现表现三、表观遗传三、表观遗传资料资料1:1:如图所示的两株柳穿鱼如图所示的两株柳穿鱼，除，除花花的形态结构不同，其他方面基本的形态结构不同，其他方面

8、基本相相同同 。花的形态与花的形态与LcycLcyc基因的表达相关基因的表达相关 植株植株A 植株植株B BA,BA,B两种植株：两种植株：LcycLcyc 基因的序列相同基因的序列相同植株植株A:A:LcycLcyc 基因在开花时表达基因在开花时表达植株植株B:B:LcycLcyc 基因不表达基因不表达 被高度甲基化 F 与植株与植株A A相似相似Lcyc 基因有多个碱基连接甲基基团基因有多个碱基连接甲基基团 (自交自交)CH,少部分少部分植株的植株的甲基化 绝大部分植株的花绝大部分植株的花 花与植花与植DNA甲基化示意图甲基化示意图 CH,与植株与植株A A相似相似 株株B相似相似(杂交杂

9、交)资料资料2:2:小鼠毛色的遗小鼠毛色的遗传传黑色体毛 AVY基因表达不同的原因是什么?Avy 基 因CH CHCH甲基化程度越高，甲基化程度越高，AvyAvy基因表达受到抑制越明基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。显，小鼠颜色越深。介于黄色和黑色之间的一系列介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型过渡类型三、表观遗传三、表观遗传特殊碱基序列黄色体毛黄色体毛Avy Avyaaa生物体基因的碱基序列物体基因的碱基序列保持不变保持不变，但，但基因表达基因表达和和表型表型发发生生可遗传可遗传变化的现变化的现象表型产生影响表型产生影响抑制了基抑制了基 因的表达因的表达资料资料1 1和资料和资料2 2展示

10、的遗传现象展示的遗传现象有什么共同点有什么共同点?部分碱基发生了部分碱基发生了甲基化修饰甲基化修饰三三、表观遗传、表观遗传碱基序列碱基序列 没有变化没有变化表观遗传表观遗传柳穿鱼柳穿鱼Lcyc基因基因表型传给后代表型传给后代可传给后代可传给后代小鼠小鼠AVV基因基因三、表观遗传 课本P741、概念：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2、常见类型DNADNA 甲基化修饰甲基化修饰基因 的部分碱碱 基基 _ _ 发发生甲基化修饰会抑抑 制制 _ _基因的表达，进而对表 型产生影响_ 可 以(可以、不可以)遗传给后代，使后代出现同样的表型其它类型：例如构成染色体的

11、组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰组蛋白 乙酰化A组蛋白甲基化DNA甲基化三、表观遗传三、表观遗传3 3、实例：实例：在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发在一个蜂群中，少数幼虫一直取食蜂王浆而发育成蜂王，而大多数幼育成蜂王，而大多数幼虫 以花粉和花蜜为食将发育成工蜂。花粉和花蜜为食将发育成工蜂。DNMT3 蛋白是蛋白是DNMT3 基因表达的一种基因表达的一种DNA甲基化转移酶，能使甲基化转移酶，能使DNA 某些某些区域添加甲基基团区域添加甲基基团(如图所示如图所示),),DNA 被被 甲甲基化后会干扰会干扰RNA 聚合酶的识别。敲除聚合酶的识别。敲除DNMT3 基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂基因后

12、，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。据此与取食蜂王浆有相同的效果。据此研究解释蜜蜂幼虫因食物不同而 0发发 蜜蜂的幼虫以花粉和花蜜为食，DNMT3 基因表达的一种 DNA甲基化转移酶，)NA片段造成一些基因被甲基化而不能表达，发育成工蜂；蜜蜂的幼虫以蜂王浆为食，使DNMT3基因不表达，一些基因正常表达而发育成蜂王。N NH DNMT3 N NH有研究表明：吸烟会使人的体细胞内有研究表明：吸烟会使人的体细胞内DNADNA 的甲基化水平的甲基化水平升高升高，对染色体上的组蛋白，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，还有研究发现男也会产生影响。不仅如此，还有研究发现男性吸烟者的精

13、子活力性吸烟者的精子活力下降，精子中下降，精子中DNA 的甲基 化水平明显升高化水平明显升高，请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物，请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害 等知识，向亲友和周围人群等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。深入宣传戒烟的道理。环境环境诱发诱发DNA 甲基化甲基化吸 烟重金属与社会的关系与社会的关系温度营养供给营养供给四、基因与性状的关系四、基因与性状的关系1.1.生物性状还受到环境生物性状还受到环境等条件的影响等条件的影响如后天的营养和体育锻炼等对人的身 高也有重要作用。3131下培养得到了一些翅长下培养得到了一些翅长接

14、接近正常近正常的果蝇成虫的果蝇成虫生物的表型是基因型与环境共同作用的生物的表型是基因型与环境共同作用的结果结果2525下培养下培养 它们产生的后代它们产生的后代如刚孵化的残翅果蝇幼虫残翅果蝇残翅果蝇多个基因多个基因 一 种性状人的身高是由多个基因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决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。基因与性状并不是简单的一一对应的关系基因与性状并不是简单的一一对应的关系四、基因与性状的关系四、基因与性状的关系2.2.基因决基因决定定生物性状生物性状一个基因一个基因一种性状多种性状控制控制控制控制注意区分：注意区分：1.1.仅由环境变化引起的性状变化

15、，不可遗传；仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传；2.2.表观遗传：碱基序列不变，引起表观遗传：碱基序列不变，引起的性状变化可遗传。的性状变化可遗传。代谢代谢 间接间接控制控制 性 直接直接 状影 响环环 境境DNA 转录转录 mRNA 翻译翻译 蛋白质蛋白质 体现体现 性性状状主要表现为主要表现为指导蛋白质的合成指导蛋白质的合成 控制控制细胞分化细胞分化酶的合成酶的合成小小结结基因的表达基因的表达调控调控表观遗传表观遗传本本节节蛋白质的结构蛋白质的结构选择性选择性 表达表达影影 响响控制控制练习与应用练习与应用一一、概念检测、概念检测1.个体的性状和细的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其

16、调控。判断下列胞的分化都取决于基因的表达及其调控。判断下列相关表述是否正确。相关表述是否正确。(1)(1)基因与性状之间是一一对应的关系。基因与性状之间是一一对应的关系。(X )(2)(2)细胞分化产生不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。的表达存在差异。()A.图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而图中显示了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生物体的性状当编码淀粉分支酶的基因被当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升打乱时，细胞内淀粉的含量会上升C.皱粒种子中蔗糖含量相对

17、较高皱粒种子中蔗糖含量相对较高，味道更甜美，味道更甜美D.图中图中过程中碱基互补配对的方式有差异过程中碱基互补配对的方式有差异蔗糖蔗糖 淀粉分_支酶支酶吸水胀大吸水胀大 淀粉淀粉-1、下图为豌豆种子圆粒性状的产生机制。下列叙下图为豌豆种子圆粒性状的产生机制。下列叙述错误的是述错误的是练习与应用练习与应用编码淀粉分支编码淀粉分支 酶的基因酶的基因(R)二、强化训练二、强化训练圆粒圆粒2 2、下列属于表观遗传现象的有下列属于表观遗传现象的有()果蝇的 眼色基因所在的染色体区域，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

18、子活力下降编码酪氨酸酶的基因异常，导致白化病A.B.D.练习与应用练习与应用二、强化训练二、强化训练3、黄色小鼠(AA)与黑色小鼠(aa)杂交，产生的F1(Aa)不同个体出个体出现了不同体色现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠。研究表明，不同体色的小鼠A A 基因的碱基序基因的碱基序列相同，列相同，但但A基因上二核苷酸基因上二核苷酸(CpG)胞嘧啶有不同程胞嘧啶有不同程度的甲基化度的甲基化(如图)现象出现，甲基化不影响基因复制。下列有关分析错误的是下列有关分析错误的是F1 个体体色的差异与A 基因甲基化程度无关B.B.甲基化可能影响甲基化可能影响RNARNA聚合酶聚合酶与该基因的结合与该基因的结合C.碱基甲基化不影响基因复制过程中碱基互补配对碱基甲基化不影响基因复制过程中碱基互补配对D.甲基化是引起表观遗传的常见方式甲基化是引起表观遗传的常见方式练习与应用练习与应用二、二、强化训强化训练练