生物人教版（2019）必修2 4.2基因的表达与性状的关系（共27张ppt）

(共27张PPT)
2020
基因的表达
第二节：基因与性状表达的关系
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。
浮在水面上的叶子是宽阔的五边形或者手掌形，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、两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？
这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。
这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。
问题：基因如何控制生物性状的呢？
基因
蛋白质
性状
指导合成
体现
控制
编码淀粉分支酶的基因
正常
淀粉分支酶正常，活性较高
淀粉合成正常
淀粉含量高，有效保留水分
插入DNA序列
淀粉分支酶异常，活性较低
淀粉合成受阻
淀粉含量低，失水皱缩
基因
性状
酶
代谢过程
一.基因表达产物与性状的关系
案例1：豌豆的圆粒与皱粒
编码酪氨酸酶的基因正常
酪氨酸转化为黑色素
酪氨酸酶正常
表现正常
正常人
白化病人
编码酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸不能转化为黑色素
酪氨酸酶不能合成
缺乏黑色素，表现为白化
基因
性状
酶
代谢过程
一.基因表达产物与性状的关系
案例2：人的正常肤色与白化病
基 因　
控制
酶的合成
代谢过程
控制
生物性状
控制
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
该病的病因是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白少了一个苯丙氨酸，空间结构发生改变，使CFTR蛋白对氯离子的转运发生异常，造成黏液分泌过多，堵塞呼吸道，细菌大量繁殖，诱发感染。
正常气管
囊性纤维化气管
一.基因表达产物与性状的关系
案例3：人的正常肺和囊性纤维病
编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基
编码CFTR蛋白的基因
第508位缺少苯丙氨酸
CFTR蛋白片段
CFTR蛋白结构异常
CFTR蛋白功能异常
囊性纤维化
囊性纤维化
ATP
ADP
功能正常的CFTR蛋白
H2O
异常关闭的CFTR蛋白
稀薄的黏液
氯离子
黏稠的分泌物不断积累
囊性纤维化
基 因
2. 基因通过控制蛋白质的结构来直接
控制生物体的性状。
蛋白质结构
控制
生物性状
控制
一、基因表达产物与性状的关系
基因
酶
细胞代谢
生物性状
结构蛋白
生物性状
蛋白质
间接作用
直接作用
1. 基因通过控制 来控制 ，进而控制生物体的性状。
酶的合成
代谢过程
2. 基因通过控制 来 控制生物体的性状。
蛋白质的结构
直接
一、基因表达产物与性状的关系—小结
思考·讨论
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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？
3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。
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？
细胞中并非所有的基因都表达，不同种类细胞中基因的表达情况有差别。
二.基因的选择性表达与细胞分化
1.细胞分化的实质：基因的选择性表达。
二.基因的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（如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。）
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、血红蛋白基因。）
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
3.细胞分化的“不变”与“变”
4.同一个体的体细胞由于分化产生不同的形态和结构，不同细胞形态，结构不同的根本原因和直接原因是什么？
直接原因：
根本原因：
蛋白质结构不同
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。
基因什么时候表达
基因在哪种细胞中表达
基因表达水平的高低
调控基因是否表达
调控基因表达多少
性状
直接影响
三.表观遗传
植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化。
柳穿鱼是一种园林花卉。如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。 柳川鱼花的形态结构与Lcyc基因的
表达直接相关。
植株A
植株B
实例1：柳穿鱼的花形态遗传
DNA甲基化
植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化,基因表达受到抑制，表现为隐性。
Lcyc基因
植株A
Lcyc基因
表达
Lcyc基因
植株B
Lcyc基因
不表达
甲基化
植株A
植株B
×
P：
F1：
1、F1的花为什么与植株A的相似？
F1
（自交）
F2
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
Lcyc基因
Lcyc基因
F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因；甲基化的·Lcyc的基因可遗传，并控制生物的性状。
2、在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？
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。
实例2：小鼠毛色的遗传
AvyAvy
aa
×
Avya
P
F1
1、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。
在Avy基因的前端有一段特殊的碱基序列决定该基因表达水平，有多个可发生DNA碱基化修饰的位点，当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制。甲基化程度越高，Avy基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。
不同颜色的小鼠
实例2：小鼠毛色的遗传
(1)概念：
生物体基因的碱基序列 ，但 和 发生 的现象；
保持不变
基因表达
表型
可遗传变化
(2)特点:
①DNA不变；
②可遗传；
(3)调控机制:
①DNA甲基化修饰；
(主要抑制转录)
③可逆性；
④普遍性
(4)表观遗传的例子:
①柳穿鱼的形态结构
②小鼠毛色的遗传
基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关
表观遗传实例：同卵双胞胎
一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，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。
持续吃蜂王浆
幼虫期只吃三天蜂王浆
蜂王
工蜂
表观遗传实例：蜂王和工蜂
什么因素影响DNA的甲基化
吸烟会使人体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。
环境
DNA甲基化
诱发
【知识链接】
一个基因影响一个性状。
一个基因可以影响多个性状。
多个基因影响一个性状。
基因
通过改变遗传物质如基因突变，使性状发生改变。
通过表观遗传，导致产生性状差异。
环境
▲
▲
四、基因与性状的关系
③
②
①
这个实验说明基因与性状的关系是怎样的？
刚孵化的残翅果蝇幼虫
31℃培养
翅长接近正常的果蝇
残翅果蝇
25℃下培养
产生的后代
果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错踪复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
生物体的性状还受环境条件的影响。
【知识链接】