4.2 基因表达与性状的关系课件（共30张PPT）2022-2023学年高一下学期生物人教版（2019）必修2

(共30张PPT)
课前提问：
1. 转录发生的场所主要是 ；模板为 ；催化此过程的酶是 ；碱基互补配对的方式是 ；产物为 。
2. 翻译的场所是 ；模板为 ；产物是 。参与到翻译过程的RNA有 。
3. 氨基酸 种，密码子共 种，决定氨基酸的有 种，密码子具有 性和通用性。
4. tRNA共有 种，其作用是 ；在tRNA中存在 ；在阅读tRNA上的反密码子时要从氨基酸结合部位一端开始读。
5 一种氨基酸能过够对应 密码子；一个密码子对 应 氨基酸。
6. 转录和翻译可同时进行的是 （原核/真核）生物。
细胞核
DNA的一条链
RNA聚合酶
A-U、T-A、G-C、C-G
mRNA
mRNA
核糖体
蛋白质
mRNA 、 rRNA 、tRNA
识别并转运氨基酸
简并
21
64
61
61
反密码子
一种或多种
1
原核
DNA
(基因)
蛋白质
mRNA
转录
翻译
遗传信息的流动过程
DNA中碱基数 ：RNA中碱基数 ：氨基酸= 6 ：3 ：1
G
T
C
A
A
T
G
U
A
氨基酸
C
A
U
4.2 基因表达与性状的关系
新知讲解
一、基因表达产物与性状的关系
资料1、豌豆的圆粒和皱粒这一对相对性状
阅读课本71页相关内容，回答以下问题，并尝试写出基因控制圆粒豌豆性状的流程
1 、豌豆圆滑和皱缩的直接物质是 ——的含量？
2、基因的表达产物是什么？
3、表达产物的作用是什么？
4、淀粉的合成是细胞代谢吗？
淀粉的含量。
淀粉分支酶。
催化淀粉的合成。
是细胞代谢。
资料1、豌豆的圆粒和皱粒这一对相对性状
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，含量较高
淀粉含量高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）
编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱
淀粉分支酶异常，活性大大降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低,豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
资料2、乙醇 乙醛 乙酸 C02、H2O
乙醇脱氢酶 乙醛脱氢酶
有毒 无毒
作用:扩张血管导致脸红
这种人有高效的乙醇脱氢酶而没有乙醛脱氢酶使乙醛积累，血管扩张而脸红。
人体内两种酶含量高
可能因为两种酶都缺乏
2、喝酒“脸白”是什么原因？
1、有些人饮酒后会表现“脸红”的原因是什么？
3、千杯不醉的原因是什么？
讨论：
你了解喝酒对人体的伤害有哪些？
资料2、乙醇 乙醛 乙酸 C02、H2O
乙醇脱氢酶 乙醛脱氢酶
有毒 无毒
作用:扩张血管导致脸红
4、写出脸发红性状出现的流程
乙醛脱氢酶
基因异常
乙醛脱氢
酶不能合成
乙醛不能
转化成乙酸
乙醛积累
使脸发红
乙醛脱氢酶
基因异常
乙醛脱氢酶
不能合成
乙醛不能
转化成乙酸
乙醛积累
使脸发红
基因通过控制酶的合成来控制代谢的过程，进而控制生物体的性状。
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
常含量较高
淀粉含量高，有效保留水分豌豆圆粒
基因
酶的合成
细胞代谢
生物的性状
CFTR蛋白（一种转运蛋白）
基因缺失了三个碱基
CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸，结构异常，导致其转运氯离子
的功能异常
支气管管腔受阻，
细菌繁殖，肺部严重受损
资料3、囊性纤维病
基因通过控制CFTR蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
1、囊性纤维病的根本原因是什么？
2、基因的表达产物CFTR的作用与前两个实例的区别什么？
CFTR蛋白（一种转运蛋白）基因缺失了三个碱基
基因
蛋白质的结构
生物性状
酶的合成
细胞代谢
生物性状
蛋白质
直接途径
间接途径
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状
如何区分这两条途径？
细胞代谢产物
可能不是蛋白质
二、基因的选择性表达与细胞分化
讨论：
1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
2.3种细胞都含有三种基因，但都只检测到其中一种基因的mRNA,这说明什么？
3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。因此三种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同，某些特定功能的蛋白质只在特定细胞中合成。
说明细胞中并非所有基因都表达，基因表达存在选择性
细胞中的基因都会表达吗？ 为什么细胞会出现形态结构以及生理功能的不同？
（1）一类是在所有细胞中都表达的基因，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。
（2）另一类是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。
二、基因的选择性表达与细胞分化
2.细胞分化的本质：
3. 细胞分化有什么意义？
管家基因
奢侈基因
细胞趋向专门化，提高效率
1.在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为那几类？
基因的选择性表达
二、基因的选择性表达与细胞分化
讨论：
生命观念角度分析，人成熟的红细胞结构与功能的关系。
人的红细胞在成熟过程中血红蛋白基因表达，产生大量血红蛋
白。同时，细胞结构发生变化，细胞核以及复杂细胞器消失，更有利于其快速高效运输氧气。体现了细胞的结构与功能相适应。
三、表观遗传
DNA甲基化:
DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组 CpG二核苷酸的胞嘧啶5号碳位共价键结合一个甲基基团.
DNA甲基化后核苷酸顺序及其组成虽未发生改变，但基因表达受影响.
三、表观遗传
资料1: 柳穿鱼是一种园林花卉。下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。植株A 植株B柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。上图所示的两株柳穿鱼，它们体内Lcyc基因的序列相同，只是植株A的 Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。研究表明，植株B的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化(Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团)了科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。
思考：1、上述资料中，柳穿鱼性状改变的原因是什么？
2、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？
柳穿鱼是Lcyc基因被高度甲基化
F1植株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因，植株A的Lcyc基因能表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分基因被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此同时含有这两个基因的F1的花与植株A相似。F1自交后，F2有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因部分碱基被甲基化，基因表达受抑制，因此这部分花与植株B相似。
三、表观遗传
资料2： 某种实验小鼠的毛色受一对等位基因A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都是 Aa，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研究表明，在Avy基因的前端(或称“上游”)有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时， Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色。当这些位点甲基化后， Avy基因的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度越高， Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深
思考：1、上述资料中，小鼠性状改变的原因是什么？
小鼠是Avy基因前端有一段影响Avy基因表达的特殊碱基序列被甲基化。发生在基因前端的甲基化修饰导致相关基因表达受抑制，进而影响性状。
2、资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？
资料1和2均为基因的碱基序列保持不变，但部分基因发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响，这种DNA甲基化修饰可遗传给后代，使后代表现同样的表型。
三、表观遗传
3.除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基 因的表达。
1.表观遗传
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，叫表观遗传。
2. 表观遗传现象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。
三、表观遗传
1、你认为受精卵发育成蜂王还是工蜂的原因是遗传物质不同吗？为什么？
2、蜂王浆可能有什么作用？
3、人类服用蜂王浆也会有这样的作用吗？为什么？
思考讨论
一个蜂群中，蜂王和 工蜂都由受精卵发育而来，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，在发育过程中蜂王浆发挥了重要的作用。如果喂食蜂王浆的时间长，则发育成蜂王，如果只喂食几天，则发育成工蜂。不喂蜂王浆的幼虫在经过甲基化抑制剂处理后也会发育成蜂王。
不是因为遗传物质不同。因为他们都是由受精卵发育而来。
蜂王浆可能有抑制甲基化的作用。
与社会联系 :
资料1：地西他滨，通过抑制DNA甲基转移酶，减少DNA的甲基化，从而抑制肿瘤细胞增殖以及防止耐药的发生.
资料2：中科院孙强课题组“利用体细胞核移植技术以及使用了表观遗传调节剂，克服了体细胞核移植最初的技术屏障，成功地克降出两只长尾猴，这是一个新的里程碑”。
与社会联系 :
资料1：地西他滨，通过抑制DNA甲基转移酶，减少DNA的甲基化，从而抑制肿瘤细胞增殖以及防止耐药的发生.
资料2：中科院孙强课题组“利用体细胞核移植技术以及使用了表观遗传调节剂，克服了体细胞核移植最初的技术屏障，成功地克降出两只长尾猴，这是一个新的里程碑”。
3、我国生物科技飞速发展，对你的人生规划有什么启示？
1、与常规癌症的治疗相比，地西他滨有特异性强，副作用少的优点。
2、吸烟的危害 P72
2、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综复杂的网络，精细地调控生物的性状。
1、基因与性状不是简单的一一对应关系
一个性状可以受到多个基因的影响
一个基因也可以影响多个性状。
四、基因与性状的关系
细胞质中的DNA。（叶绿体、线粒体）
4.传递特点：
线粒体DNA缺陷会引起遗传病。
细胞质基因
能进行半自主自我复制，
通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。
是否符合孟德尔遗传定律
不符合孟德尔遗传定律。
只能通过母亲遗传给后代。
受细胞核控制
1.概念：
2.功能：
3.实例：
一、基因表达产物与性状的关系
内容小结
二、细胞分化的本质是基因的选择性表达
三、表观遗传：基因的碱基序列不变，但基因的表达和表型发生可遗传的变化
基因
蛋白质的结构
生物性状
酶的合成
细胞代谢过程
生物性状
直接控制
控制
控制
控制
间接控制
课堂练习
例1　下面是关于基因、蛋白质和性状三者关系的叙述,其中错误的是（ ）
A.生物体的性状完全由基因控制
B.基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的
C.蛋白质的结构可以直接影响性状
D.蛋白质的功能可以影响性状
A
1、 下面是关于基因、蛋白质和性状三者关系的叙述,其中错误的是
A.生物体的性状完全由基因控制
B.基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的
C.蛋白质的结构可以直接影响性状
D.蛋白质的功能可以影响性状
A
巩固练习
2、下列有关基因、性状以及二者关系的叙述，正确的是
A.基因的前端有起始密码子,末端有终止密码子
B.生物体的性状完全由蛋白质控制
C.性状受基因控制,基因发生改变,该基因控制的性状也一定发生改变
D.基因与性状并不都是简单的线性关系
D
3、某种两性花的植物,可以通过自花传粉或异花传粉繁殖后代。在25 ℃条件下,基因型为 AA 和 Aa 的植株都开红花基因型为aa 的植株开白花,但在30 ℃的条件下,各种基因型的植株均开白花。下列说法不正确的是
A.不同温度条件下同一植株花色不同,说明环境能影响生物的性状
B.若要探究一开白花植株的基因型,最简单可行的方法是在30℃条件下进行杂交实验
C.在25 ℃条件下生长的白花植株自交,后代中不会出现红花植株
D.在30 ℃的条件下生长的白花植株自交,后代在25℃条件下生长可能出现红花植株
B
4、在甲基转移酶的催化下，DNA 的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致 DNA 甲基化,进而使染色质高度螺旋化,失去转录活性。下列相关叙述不正确的是
A. DNA 甲基化会导致基因碱基序列的改变
B. DNA 甲基化会导致 mRNA 合成受阻
C.DNA 甲基化可能会影响生物的性状
D.DNA 甲基化可能会影响细胞分化
A
5、许多基因的前端有一段特殊的碱基序列(富含 CG 重复序列)决定着该基因的表达水平,若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成为 5-甲基胞嘧啶,就会抑制基因的转录。下列相关叙述正确的是
A.在一条单链上相邻的 C 和 G之间通过氢键连接
B.胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变
C.基因的表达水平与基因的甲基化程度无关
D.胞嘧啶甲基化可能会阻碍 RNA 聚合酶与基因前端的特殊碱基序列结合
D
6、果蝇的翅有长翅和残翅两种,分别由基因A和a控制。遗传学家曾做过这样的实验:长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃,将孵化后4~7d的长翅果蝇幼虫放在 35 ~37 ℃的环境中处理6~24h后,得到了一些残翅果蝇,这些残翅果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是长翅果蝇。
(1)果蝇的长翅和残翅是一对_____ 性状。控制这一性状的基因互为________
(2)长翅果蝇幼虫经处理后得到的残翅果蝇的遗传物质_______ (填 “发生” 或 “未发生”改变。
(3)温度影响果蝇翅的发育,主要是因为温度影响果蝇发育过程中____的活性。而这种物质又是由基因经________过程合成的。
(4)此实验说明生物的性状是由 __________控制的。
相对 等位基因 未发生 酶 转录和翻译 基因和环境