生物人教版（2019）生物必修2 4.2基因表达与性状的关系（共31张ppt）

(共31张PPT)
学习目标
1. 基于生物学事实分析，说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状，概述基因、蛋白质和性状之间的关系，认同生物学中的因果关系，阐明生命的物质观、结构与功能观，养成科学思维的习惯。
2. 能够通过阅读、实验等科学探究过程，比较细胞中DNA、RNA、蛋白质等检测结果，通过连贯的逻辑思维过程，抽象、概括出细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，体会的生命物质观、信息观。
3.通过“实例”比较和归纳，说出基因碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象, 归纳和概括出表观遗传是可以遗传的结论。
4阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性，并能尝试对复杂事物进行多角度、多因素的分析。
5.能主动关注遗传信息的修饰即表达对生命活动的影响，能用整体性、稳定性和适应性等观点阐释遗传信息的表达调控对生命活动的至关重要，并能指导个人养成良好的生活习惯。
4.2基因表达与性状的关系
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。
讨论：
1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
叶呈扁平状
叶呈丝状
受精卵
有丝分裂
叶呈扁平状与丝状
（基因组成________）
相同
思考：基因相同的情况下，叶形为何不同？
叶呈扁平状
叶呈丝状
已知：
①什么是基因？
②基因和蛋白质什么关系？
③谁是生命活动的承担者？
④什么是性状？
有遗传效应的DNA片段
基因指导蛋白质的合成
蛋白质
形态、结构和生理生化等特征
【活动1】阅读教材71页，阐明基因控制生物性状的方式
一、基因表达产物与性状的关系
资料1.豌豆的圆粒和皱粒
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
淀粉合成正常
淀粉含量高，有效保持水分，豌豆饱满
DNA中插入了一段外来的DNA序列，淀粉分支酶的基因异常
淀粉分支酶异常，活性大大下降
淀粉合成受阻
淀粉含量低，豌豆由于失水而显得皱缩
资料2：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”。
（1）依据乙醇进入人体内的分解路径，分析饮酒后表现“脸红”与“脸白”的原因；千杯不醉的原因。
喝酒“脸红”的人有正常的乙醇脱氢酶，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。
资料2.酒精代谢
资料2.酒精代谢
请从基因的角度，用流程图梳理：“脸红”形成的可能机制
基因、蛋白质、性状之间的关系（1）
资料1、2的结果：
资料1、2的结论：
基因是通过控制______________________，间接控制生物的性状。
酶的合成来控制代谢
资料3.囊性纤维病
在大约70%的囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生变化，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。
(3)请用流程图梳理囊性纤维化病的形成原理。
(4)结论：
基因是通过控制________________，直接控制生物的性状。
蛋白质的结构
导致
造成
引起
基因表达产物与性状的关系
思考：
水毛茛水上和水下的叶形差异，是基因不同吗？
基因相同的情况下，表达产物有可能不同吗？
一、基因表达产物与性状的关系
【活动2】阅读教材72页，分析细胞分化与基因表达的关系
1. 同一个体，不同细胞的基因一样吗？
2. 同一个体，不同细胞的基因表达情况一样吗？
二、基因的选择性表达与细胞分化
资料4.鸡的不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
细胞类型检测结果项目 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 +++ - - +
基因相同的情况下，表达产物有可能不同吗？
资料4.鸡的不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
细胞类型检测结果项目 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. 为什么鸡的几种细胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因？
对于同一只鸡，体细胞的遗传物质是相同的吗，为什么？
资料4.鸡的不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
细胞类型检测结果项目 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 +++ - - +
2. 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因在这3种不同的细胞内，表达情况是否相同？
这三种细胞内，基因是否相同，mRNA和蛋白质的种类是否相同？
多细胞生物体内，不同类型细胞是通过细胞分化而产生的，这与基因的表达有何关系？
细胞分化的本质：基因的选择性表达
(1)管家基因：指所有细胞中都表达的一类基因，这类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合成酶基因等。
(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、胰岛素基因等。
基因表达产物与性状的关系
思考：
水毛茛水上和水下的叶形差异，是基因不同吗？
基因的表达受到调节吗？
资料4的结论：细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
图 柳穿鱼的花（两种形态）
左右对称花
辐射对称花
资料5.柳穿鱼的花的遗传
三、表观遗传
Lcyc基因与该植物花结构相关的重要基因。
（1）检测Lcyc基因的表达情况：_________
（2）对Lcyc基因测序：_________________
（3）检测Lcyc的甲基化：_______________
【活动3】阅读教材73页，分析柳穿鱼的花的遗传
资料5.柳穿鱼的花的遗传
思考：观察下图，什么是DNA甲基化？
DNMT
DNMT
CPG岛
DNMT
（注 DNMT——DNA甲基转移酶）
表观遗传——DNA的甲基化
思考：如图A、B、C，如何理解“DNA分子甲基化后，调节了基因的表达”？
表观遗传——DNA的甲基化
（4）植株A、B杂交，F1的花与植株A相似，为什么？F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A相似，少部分植株的花与植株B相似，为什么？
表观遗传——DNA的甲基化
（5）柳穿鱼杂交实验中，F2代出现了性状分离，其分离比是否符合孟德尔的基因分离定律？ Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传吗？
（6）柳穿鱼的花遗传有何特点？这对你认识基因和性状之间的关系有什么启示？
表观遗传——DNA的甲基化
某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型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。如图1所示。
图1 表现出不同毛色的Avya小鼠
资料6.小鼠毛色的遗传
（1）Avy基因的表达不同的原因是：_______________________________
（2）对子一代三种毛色小鼠（基因型Avya）的Avy基因测序：____
_____
表观遗传——DNA的甲基化
启动序列
Avy基因
Avy基因持续表达，黄色毛
启动序列
Avy基因
Avy基因表达被抑制，带状
或中间色毛
启动序列
Avy基因
Avy基因表达被完全抑制黑色毛
图2 DNA甲基化水平影响基因表达
在Avy基因的上游启动子序列决定该基因的表达水平
RNA
聚合酶
不同的表观遗传机制影响基因的表达
资料5、6的结果：
资料5、6的结论：
生物体基因的碱基序列保持不变，但基因发生了DNA甲基化修饰，甲基化的DNA使基因表达（基因选择性表达转录的调控）和表型发生可遗传的变化。
不同的表观遗传机制影响基因的表达
思考：据图分析，如何从分子水平理解“甲基化修饰能够遗传给下一代”？
思考：总结表观遗传的特点
（1）可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂能在细胞或个体世代间遗传；
（2）是基因表达的改变；
（3）DNA序列不变，或不能用DNA序列变化来解释。
例：DNA甲基化，组蛋白修饰等
思考：
水毛茛叶的基因表达，与环境有关吗？
不同环境
基因的甲基化差异
基因的选择性表达
性状的差异
逻辑推理：请用流程图推测水毛茛叶形差异的形成原理。
吸烟
基因的甲基化水平升高
基因的表达差异
性状的差异
四、环境与性状
1.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。
2.基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在错综复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
课堂小结——基因表达与性状的关系
大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。
1.性状与基因也存在一一对应关系
2.一个性状可以受到多个基因的影响
如豌豆的高茎和矮茎
如人的身高
基因与性状的关系
3.一个基因也可以影响多个性状
性状可由基因与环境共同决定
水稻中的Ghd7基因
开花
生长
发育
产量