4.2基因表达与性状的关系（共21张ppt）高中生物人教版（2019）必修2

(共21张PPT)
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。
讨论：
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？
第4章第2节 基因表达与性状的关系
1.基因如何控制生物的性状？
2.细胞分化与基因表达的关系？
3.表观遗传信息如何调控基因表达？
实例一：豌豆的圆粒与皱粒
基因
酶
代谢过程
性状
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保持水分，豌豆显得圆鼓鼓的
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶不能正常合成
蔗糖不能合成为淀粉，淀粉含量降低
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩
一、基因表达产物与性状的关系
实例二：人的白化病
基因
酶
代谢过程
性状
编码酪氨酸酶的基因正常
酪氨酸酶正常合成
酪氨酸转变为黑色素
有黑色素表现正常
编码酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸酶不能合成
酪氨酸不能转变为黑色素
缺乏黑色素表现为白化病
1.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。
一、基因表达产物与性状的关系
正常气管
囊性纤维化气管
气流大小
CFTR基因缺失了3个碱基
CFTR蛋白结构异
常，导致功能异常
患者支气管内黏液增多
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
基因
蛋白质结构
性状
一、基因表达产物与性状的关系
实例三：囊性纤维化
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，进而控制生物体的性状。
间接控制
直接控制
表达
基因
结构蛋白
酶或激素
细胞结构
细胞代谢
生物性状
生物性状
一、基因表达产物与性状的关系
途径一
途径二
同一生物体的不同类型细胞中，基因都是相同的，而形态结构和功能却各不相同，这是为什么呢
二、基因的选择性表达与细胞分化
检测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 + + + - - +
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. 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
2. 根据所学知识分析上述表格数据说明了什么？
每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。
基因的表达存在选择性
二、基因的选择性表达与细胞分化
思考讨论：分析不同类型细胞中的DNA和RNA的检测结果
基因表达的类型 合成蛋白质的类型 举例
在所有细胞中都表达 （管家基因） 维持细胞基本生 命活动所必需的 核糖体蛋白基因
ATP合成酶基因
只在某类细胞中特异性表达（奢侈基因） 细胞所特有的 卵清蛋白基因
胰岛素基因
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。
思考讨论：分析不同类型细胞中的DNA和RNA的检测结果
二、基因的选择性表达与细胞分化
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。
细胞分化的“不变”与“变”
DNA、tRNA、rRNA
①不变
细胞的数目
②变
mRNA、蛋白质的种类
细胞的形态、结构和功能
二、基因的选择性表达与细胞分化
很多人认为，这一辈子不管如何“胡过”（不健康的生活习惯，包括抽烟、喝酒、暴食、熬夜等），最多是自己的身体受到影响，而不会影响到孩子。然而，真的是这样吗？
三、表观遗传
A,B两种植株，体内的Lcyc基因的序列相同
植株A：Lcyc基因在开花时表达
植株B：Lcyc基因不表达
植株A
植株B
资料1：柳穿鱼花的形态
讨论：柳穿鱼性状改变的原因？
Lcyc基因被高度甲基化
（有多个碱基连接甲基基团）
三、表观遗传
Lcyc基因
正常
植株A
开花时表达
Lcyc基因
高度 甲基化
植株B
开花时不表达
×
（杂交）
F1
（自交）
F2
讨论：
F1的花为什么与植株A的相似？
在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？
植株A的Lcyc基因在开花时表达,可看成为显性基因,而植株B的该基因不表达,可看成为隐性基因。两植株杂交,F1表现显性性状,F2出现类似性状分离的现象。
类似于AA×aa → Aa → A 、aa。
大部分植株的花与A相似
少部分植株的花与B相似
三、表观遗传
小鼠的毛色受一对等位基因控制：
Avy是显性基因，表现为黄色体毛；
a为隐性基因，表现为黑色体毛。
纯种黄色×纯种黑色→F1：基因型为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。
资料2：小鼠毛色的遗传
讨论：小鼠性状改变的原因是什么？
因为AVY基因的前端有一段影响AVY基因表达的特殊的碱基序列被甲基化修饰，AVY基因表达受到抑制。
三、表观遗传
讨论：资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？
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，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。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。
这对你认识基因和性状的关系有什么启示？
两生物体的基因相同,其性状表现也不一定相同,即生物体的性状不完全是由基因决定的。
三、表观遗传
三、表观遗传
实例：
基因组成相同的同卵双胞胎；一个蜂群中，蜂王和工蜂形态、结构、生理和行为等方面截然不同。
常见的调控机制：
① DNA甲基化修饰 (主要抑制转录)
胞嘧啶甲基化
三、表观遗传
DNA
组蛋白
甲基化
乙酰化
磷酸化
②染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰（影响基因表达）
③ 非编码RNA（主要抑制翻译）
非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)
DNA
mRNA
蛋白质
DNA
非编码RNA
阻止翻译(抑制基因表达)
互补配对
原理机制：
三、表观遗传
2.常见的调控机制：
①DNA甲基化修饰
(主要抑制转录)
3.发生时期：
　　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；
4.特点：
（1）DNA序列不变；
（2）可遗传给后代；
（3）受环境影响、可逆性；
1.概念：生物体基因的 保持不变，但 ____和_____ 发生 变化的现象。
碱基序列
基因表达
表型
可遗传
三、表观遗传
②染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰（影响基因表达）
③ 非编码RNA（主要抑制翻译）
基因与性状的关系
大多数生物性状是由一对(个)基因控制的；
生物体有一些性状是由多对（个）基因控制的；
有的基因也可以影响多个性状；
生物体的性状由基因决定，也受环境影响；
生物的性状有的是细胞核基因控制的，也有细胞质基因控制的。
1
2
3
4
5
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。这种相互作用形成一个错综复杂的网络，精细的调控着生物体的性状。
四、基因与性状的关系
性
状
控制
酶的合成
细胞代谢
基
因
性
状
控制
蛋白质结构
直接
基
因
间接
环境
不改变
影响
改变
表观遗传
表型=基因+环境
【高考在线】
1．（2022·天津·高考真题）小鼠Avy基因控制黄色体毛，该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，使小鼠毛色发生可遗传的改变。有关叙述正确的是（ ）
A．Avy基因的碱基序列保持不变 B．甲基化促进Avy基因的转录
C．甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变 D．甲基化修饰不可遗传
A
2．（2022·重庆·统考高考真题）研究发现在野生型果蝇幼虫中降低lint基因表达，能影响另一基因inr的表达（如图），导致果蝇体型变小等异常。下列叙述错误的是（ ）WT：野生型果蝇幼虫
lintRi：
降低lint基因表达后的幼虫
A．lint基因的表达对inr基因的表达有促进作用
B．提高幼虫lint基因表达可能使其体型变大
C．降低幼虫inr基因表达可能使其体型变大
D．果蝇体型大小是多个基因共同作用的结果
A