必修2 第四章 第2节 基因表达与性状的关系（37张1个视频）

(共37张PPT)
第2节 基因表达与性状的关系
（第一课时）
第四章基因的表达
目标
01
02
03
结合基因、性状与环境三者关系,理解表观遗传现象并学以致用；通过表观遗传的发现认同科学是不断发展的，人类对自然界的探究永无止境（生命观念、社会责任）
通过分析材料,认同细胞分化的实质是基因的选择性表达,理解细胞调控基因表达的机制。（生命观念、科学思维）
通过资料分析.建立基因控制性状的两种模型
(科学探究、科学思维)
学习目标
情景视频一：
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。
神奇的水毛茛（视频）
问题1: 这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
一样
问题2: 这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？
这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。
情景视频一：
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。
神奇的水毛茛（视频）
问题3: 为什么相同的生物在不同的环境中会出现性状差异？基因、蛋白质、性状三者间究竟存在怎样的联系？
一、基因表达产物与性状的关系
基因指导_______的合成。
※基因与蛋白质有何关系？
※蛋白质与生命性状特征有何关系？
蛋白质
蛋白质是生命活动的_____者和______者
体现
承担
基因控制生物体的______。
性状
※基因与性状有何关系？
基因如何控制性状
构建出皱粒豌豆、白化病的形成机制。
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P71-72，小组合作思考讨论完成问题。
一、基因表达产物与性状的关系
对比以上四种形成机制，总结出基因是如何控制生物性状的。
举出其他基因控制生物性状的实例，如：酒量是天生的吗？能不能训练？
构建出囊性纤维病、镰状细胞贫血的形成机制。
圆粒豌豆
皱粒豌豆
一、基因表达产物与性状的关系
8
基因
酶的合成
控制
生物性状
控制
编码淀粉分支酶基因
合成淀粉分支酶
合成淀粉
淀粉含量升高，保留水分
编码支链淀粉酶的基因被插入的DNA序列打乱
淀粉酶异常，活性降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆，失水皱缩
控制
代谢过程
控制
催化
导致
一、基因表达产物与性状的关系
圆粒豌豆的形成机制
皱粒豌豆的形成机制
外来DNA
插入
实例一：皱粒豌豆
这只大猩猩名为雪花，1964年出生，1966入住巴塞罗那动物园，一生都生活在那里，2003年死于皮肤癌。它是现今发现的唯一的白化病大猩猩。
由于酪氨酸酶缺乏或功能减退引起的一种皮肤及附属器官黑色素缺乏或合成障碍的遗传性白斑病。
主要表现：畏光、毛发及皮肤呈白色。
一、基因表达产物与性状的关系
问题4: 白化病形成的机制是什么？
实例二：白化病
基因通过控制____的合成来控制___________，进而控制生物体的性状。
控制酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸不能正常转化为______
________不能正常合成
缺乏黑色素，表现_______
结论一：
酶
代谢过程
间接控制
酪氨酸酶
黑色素
白化病
基因　
酶
代谢
过程
生物性状
控制
控制
控制
一、基因表达产物与性状的关系
实例二：白化病
囊性纤维病是北美白种人常见的一种遗传病，每1800个人中就有一个患者，每25个人中就有一个致病基因携带者。
正常气管
囊性纤维化气管
气流大小
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
一、基因表达产物与性状的关系
实例三：囊性纤维病
问题5: 囊性纤维病形成的机制是什么？
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
一、基因表达产物与性状的关系
实例三：囊性纤维病
CFTR蛋白（转运蛋白）基因缺失了3个碱基
CFTR蛋白结构_____，导致功能_____
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
异常
异常
一、基因表达产物与性状的关系
实例三：囊性纤维病
编码血红蛋白的
基因中一个碱基对变化
血红蛋白的结构发生变化
红细胞成镰刀型，运输O2能力降低
容易破裂，患溶血性贫血
基因
性状表现
蛋白质结构
直接控制
一、基因表达产物与性状的关系
实例四：镰状细胞贫血
结论二：
基因还能通过控制______________来_____控制生物体的性状
蛋白质的结构
直接
基因
酶的合成
控制
生物的性状
间接控制
代谢过程
控制
基因控制性状的两种途径小结
（2）直接控制
基因
蛋白质的结构
控制
生物的性状
直接控制
（1）间接控制
一、基因表达产物与性状的关系
例如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病等
例如：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等
问题6: 请举出其他基因控制生物性状的实例。
酒精（乙醇）
乙醇脱氢酶
乙醛
乙醛脱氢酶
乙酸
（醋酸）
CO2、H2O等
乙醇脱氢酶
相关基因
乙醛脱氢酶
相关基因
乙醛有毒，扩张血管
一、基因表达产物与性状的关系
其他实例
酒精（乙醇）
乙醇脱氢酶
乙醛
乙醛脱氢酶
乙酸
（醋酸）
CO2、H2O等
乙醇脱氢酶
相关基因
乙醛脱氢酶
相关基因
乙醛增多，乙醛有毒，扩张血管
喝酒上脸
（脸红）
酒精中毒
（脸白）
酒量好
一、基因表达产物与性状的关系
其他实例
问题7: 那为什么酒量差的人好像训练后好像酒量提高了？
一、基因表达产物与性状的关系
其他实例
问题7: 那为什么酒量差的人好像训练后好像酒量提高了？
酒量差的人肝脏不能有效将酒精分解，长期喝酒训练后，机体会做出调整，让酒精充满整个身体以稀释酒精，达到酒量变大的假象。但长期以往对身体的危害很大！
　实战训练
1.豌豆种子有圆粒和皱粒两种，下图为圆粒种子形成机制的示意图,下列相关说法不正确的是( )。
A.图中显示了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
B.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升
C.皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美
D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
　实战训练
2.如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露于氧气中会变成黑色，这种症状称为尿黑酸症。下列说法错误的是
A.酶⑤的缺乏会导致患白化病，酶③的缺
　乏会导致患尿黑酸症
B.由图可推知同种底物经不同种酶的催化
　得到的产物不同
C.若图中的酶均由不同的基因表达产生，则可推知基因和性状之间并不都是简单的
　一一对应关系
D.若图中的酶均由不同的基因表达产生，则说明基因可通过控制酶的合成直接控制
　生物体的性状
　实战训练
3.人镰刀型细胞贫血症是基因突变造成的，血红蛋白β链第6个氨基酸的密码子由GAG变为GUG，导致编码的谷氨酸被置换为缬氨酸。下列相关叙述错误的是( )
A．该突变改变了DNA碱基对内的氢键数
B．该突变引起了血红蛋白β链结构的改变
C．在缺氧情况下患者的红细胞易破裂
D．该病不属于染色体异常遗传病
　实战训练
4.下列关于基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述中，不正确的是（ ）
A．基因控制性状可以通过控制蛋白质的合成来实现
B．生物体的性状完全是由基因控制的
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
问题8: 基因可以通过控制酶的合成或蛋白质的结构来控制生物体的性状，那为什么来自同一个受精卵的细胞发育过程中细胞在形态、功能等方面有差异呢？
讨论问题1：这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
2
3
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P72，小组合作思考讨论完成问题。
二、基因的选择性表达与细胞分化
细胞中的基因可以分为几种，细胞分化的实质是什么？
讨论问题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？
二、基因的选择性表达与细胞分化
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
思考.讨论
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。
+ + +
+ + +
+ + +
+
+
+
-
-
-
-
-
-
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。
二、基因的选择性表达与细胞分化
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
思考.讨论
+ + +
+ + +
+ + +
+
+
+
-
-
-
-
-
-
问题9: 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。
二、基因的选择性表达与细胞分化
+ + +
+ + +
+ + +
+
+
+
-
-
-
-
-
-
问题10: 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？
在细胞中，并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。
问题11: 细胞中的基因可以分为几类？
奢侈基因
只在某些细胞中特异性表达的基因。
比如：卵清蛋白基因、胰岛素基因。
细胞中的基因可以分为两类
管家基因
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。
比如：核糖体蛋白基因，ATP合成酶基因。
二、基因的选择性表达与细胞分化
问题12: 细胞分化的实质是什么？
干细胞
红细胞
神经元
脂肪细胞
心肌细胞
小肠上皮细胞
软骨细胞
上皮细胞
受精卵
细胞分裂
细胞分化
细胞分化的实质就是：
基因的选择性表达
二、基因的选择性表达与细胞分化
问题13: 细胞分化遗传物质改变了吗？
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。
二、基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化的“不变”与“变”
不 变
变
DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目
mRNA、蛋白质的种类、细胞的形态、结构和功能
1.基因控制性状的两种途径
2.基因的选择性表达与细胞分化
基因的选择性表达
课堂小结
（1）细胞中的基因可以分为两类:管家基因、奢侈基因
（2）细胞分化的实质就是：
　实战训练
5．下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知( )
A.基因 1 和基因 2 一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B.图中①过程需 RNA 聚合酶的催化，②过程需 tRNA 的协助
C.④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构不同
D.过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
　实战训练
6．白化病病人出现白化症状的根本原因是 ( )
A.病人体内缺乏黑色素
B.病人体内无酪氨酸
C.控制合成酪氨酸酶的基因不正常
D.长期见不到阳光
　实战训练
7．下列关于人体内细胞分化的叙述，错误的是( )
A．细胞分化是基因在不同时间或空间选择性表达的结果
B．细胞分化使细胞功能专门化，提高了各项生理功能的效率
C．细胞内合成了血红蛋白是造血干细胞分化为红细胞的标志
D．受精卵、胚胎干细胞及肌细胞的分化程度依次降低
　实战训练
8．下列关于“基因与性状”关系的描述，正确的是（ ）
A．基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状
B．基因与生物性状之间不存在简单的线性关系
C．基因与多种因素相互作用精细地调控生物的性状
D．DNA上的片段均能直接或间接地控制生物的性状
　实战训练
A．①过程是转录，它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNA
B．②过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
C．囊性纤维病是基因通过控制蛋白质的结构而直接控制性状
D．某段DNA上发生了基因突变，则形成的mRNA、蛋白质一定会改变
9．如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。正确的选项是（　　）
　实战训练
10. 我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（ ）
A.该项研究说明人和羊共用一套遗传密码子
B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因
C.该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因
D.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因