4.2 基因表达与性状的关系 课件（共29张PPT）

(共29张PPT)
基因表达与性状的关系
此处添加副标题内容
恐惧真能遗传吗？
01
02
性状
基因
一、基因表达产物与性状的关系
【资料1】
研究表明，气味分子首先要与特定受体蛋白结合才能产生嗅觉。其中苯乙酮的受体蛋白是由Olfr151基因控制的。若Olfr151基因异常，则该受体蛋白结构异常，从而导致小鼠对苯乙酮气味的敏感性改变。
问题1：资料1说明基因如何控制生物体的性状？
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
【资料2】
当气味分子与受体蛋白结合后，受体激活G蛋白，G蛋白随后激活腺苷酸环化酶催化ATP转化为cAMP，在cAMP的作用下引发一系列反应，最终形成嗅觉。研究表明，若敲除小鼠的腺苷酸环化酶基因，腺苷酸环化酶则无法合成，ATP无法转化为cAMP，进而导致小鼠嗅觉失常。
一、基因表达产物与性状的关系
问题2：资料2说明基因还能如何控制生物体的性状？
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。
代谢过程
阅读教材P71-72相关内容，从基因控制性状的角度解释以下现象的成因？
豌豆的圆粒与皱粒
囊性纤维化
白化病
一、基因表达产物与性状的关系
皱粒豌豆的形成机制：
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，活性降低
淀粉合成受阻
淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩
一、基因表达产物与性状的关系
白化病的发病机理：
编码酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸酶无法合成
酪氨酸不能转化为黑色素
表现出白化症状
一、基因表达产物与性状的关系
基因
酶
代谢过程
性状
一、基因表达产物与性状的关系
问题3：这两个实例说明基因如何控制生物体的性状？
囊性纤维化的发病机理：
编码CFTR蛋白（一种转运蛋白）的基因缺失3个碱基对
CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸
患者支气管内黏液增多，管腔受阻，肺部感染，肺功能严重受损
CFTR蛋白结构异常，导致功能异常
一、基因表达产物与性状的关系
基因
蛋白质结构
性状
一、基因表达产物与性状的关系
问题4：这个实例说明基因如何控制生物体的性状？
一、基因表达产物与性状的关系
蛋白质的结构
酶的合成
性状
蛋白质
（基因表达产物）
基因
代谢过程
问题5：雄性小鼠基因的碱基排列顺序变了吗？
【资料3】
进一步研究发现，苯乙酮并未改变雄性小鼠基因的碱基排列顺序，而是降低了其精子中Olfr151基因的甲基化水平，从而提高了该基因的表达水平，增强了小鼠对苯乙酮气味的敏感性，并且这种改变在该雄性小鼠后代的DNA中得以延续。
思考：
1. 雄性小鼠基因的碱基排列顺序变了吗？
2. 性状改变的原因是什么？可以遗传吗？
3. 什么是DNA的甲基化？DNA甲基化的部位？
4. DNA甲基化对基因的表达有什么影响？
没有
Olfr151基因的甲基化水平降低
可以遗传
思考：
3. 什么是DNA的甲基化？DNA甲基化的部位？
4. DNA甲基化对基因的表达有什么影响？
DNA的甲基化
CG二核苷酸的C上
思考：
3. 什么是DNA的甲基化？DNA甲基化的部位？
4. DNA甲基化对基因的表达有什么影响？
【揭秘小鼠对苯乙酮恐惧的可遗传之谜】
基因的碱基排列顺序 ，但精子中Olfr151基因的甲基化水平 。
小鼠对苯乙酮气味的敏感性 。
基因的表达水平 。
这种DNA甲基化的改变还能 给后代，使后代表现出同样的性状。
不变
提高
增强
遗传
降低
Lcyc基因
甲基化
Avy基因
甲基化
表达
柳穿鱼花形态改变是因为 的部分碱基被高度 ，小鼠毛色改变是因为 的前端有一段影响该基因表达的特殊碱基序列被 ，而这种修饰可导致这两种基因的 受抑制，进而影响性状。
阅读教材P73资料1、2，并思考以下问题：
表观遗传
生物体基因的 保持不变，
但 和表型发生 变化的现象。
碱基排列顺序
基因表达
可遗传
二、表观遗传
　　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。
【资料4】 研究人员做了如下实验：
【资料5】研究发现，尼古丁会提高小鼠精子中基因的甲基化程度，影响基因表达，进而影响后代小鼠大脑的功能，损害认知能力。且后代小鼠即使不接触尼古丁，与正常的配偶交配所生育的后代仍然存在缺陷。
二、表观遗传
请同学们阅读资料4和5，思考什么因素会影响DNA的甲基化？
环境因素
同一生物体中不同类型的细胞，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？
【资料6】科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛B细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。
思考：
1. 这三种细胞的基因组成是否相同？
2. 这三种细胞中都只检测到了一种基因的mRNA，这说明了什么？
相同
说明细胞中并不是所有的基因都表达，细胞中基因的表达存在选择性。
三、基因的选择性表达与细胞分化
是不是鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛B细胞中表达的基因完全不相同呢？
基因的选择性表达
1. 细胞分化的实质：
1. 细胞分化的实质：
基因的选择性表达
三、基因的选择性表达与细胞分化
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须的。
如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。
管家基因：
2. 细胞中表达的基因分类：
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。
是不是这三种细胞中表达的基因完全不相同呢？
不完全相同
由此可见，表观遗传可以调控基因的选择性表达进而导致细胞分化，当然，调控基因选择性表达的机制还有很多，表观遗传只是其中一种。
【资料7】柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。
【资料8】水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。
【资料9】矮牵牛的花色主要由花青素决定，从右图可以看出砖红色花青素的合成离不开基因A和基因B。
一因一效
一因多效
多因一效
四、基因与性状的关系
思考：以上资料分别体现基因与性状之间怎样的对应关系？
【资料10】同一株水毛茛，空气中的叶和水中的叶，表现出不同的形态。
受环境影响
四、基因与性状的关系
思考：性状还受什么因素影响？
基因与性状的关系并不是简单一一对应的关系
四、基因与性状的关系
基因与基因、基因与基因产物、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，精细地调控着生物体的性状。
课堂小结
蛋白质的结构
酶的合成
性状
基因
代谢过程
环境因素
DNA甲基化
表观遗传
蛋白质
（基因表达产物）
(表观遗传修饰)
基因的选择性表达
细胞分化
环境