4.2 基因表达与性状的关系 课件（共21张PPT）

(共21张PPT)
20XX
基因表达与性状的关系
举例说明基因表达产物和性状之间的关系
学习目标与任务
阐述细胞分化的实质是基因选择性表达
同一株水毛茛在水上和水下两种叶片的不同的形态，陆生叶呈丝状，水生叶呈扁平状。请思考：
1. 这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
2. 这两种叶形的差异可能的原因？
问题探讨
两种叶片基因组成一样
蛋白质
性状
基因
同一株水毛茛在水上和水下两种叶片的不同的形态，陆生叶呈丝状，水生叶呈扁平状。请思考：
3.为什么不同形态叶片蛋白质不同？
可能受到环境因素的影响
蛋白质
性状
基因
环境？
？
？
问题探讨
任务一：分析资料，以概念图梳理基因和性状的关系
资料1：孟德尔的圆粒与皱粒豌豆——阅读教材P71，回答：
1. 请提取关键词，尝试用概念图表示有关基因表达与
圆粒豌豆的关系。
2. 与圆粒相比，豌豆表现出皱粒的直接原因是什么？
3. 淀粉代谢异常的原因是什么？
4. 淀粉分支酶异常的根本原因是什么？
一、基因表达产物和性状的关系
资料1：孟德尔的圆粒与皱粒豌豆
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
合成淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保持水分，豌豆显得圆鼓鼓
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶异常，活性大大下降
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩
资料1：孟德尔的圆粒与皱粒豌豆
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
合成淀粉，淀粉含量升高
淀粉含量高，有效保持水分，豌豆显得圆鼓鼓
DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶异常，活性大大下降
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩
基因
酶的合成
代谢过程
性状
资料2：白化病——阅读教材P71，模拟资料1用概念图梳理白化病病因
编码酪氨酸酶基因异常
缺少酪氨酸酶
黑色素合成受阻
白化症状
基因
酶的合成
代谢过程
性状
控制
控制
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
资料3：囊性纤维化——阅读教材P72，回答以下问题：
囊性纤维化（CF）是一种遗传病，该病的病因是位于7号染色体上基因的碱基序列缺失了3个碱基，使得所编码的氯离子载体蛋白（CFTR）中少了一个氨基酸，导致细胞对氯离子的转运发生异常，造成黏液分泌过多，堵塞呼吸道，诱发感染。
资料3：囊性纤维化——阅读教材P72，回答以下问题：
囊性纤维化（CF）是一种遗传病，该病的病因是位于7号染色体上基因的碱基序列缺失了3个碱基，使得所编码的氯离子载体蛋白（CFTR）中少了一个氨基酸，导致细胞对氯离子的转运发生异常，造成黏液分泌过多，堵塞呼吸道，诱发感染。
1.囊性纤维化的根本病因是什么？
2.请用概念图梳理囊性纤维化患病关键环节之间的关系。
资料3：囊性纤维化——阅读教材P72，回答以下问题：
CFTR蛋白基因缺失3个碱基
CFTR蛋白结构异常
转运氯离子异常，黏液增多，管腔受阻，肺部感染
基因
蛋白质的结构
性状
控制
控制
2. 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
资料4：镰状细胞贫血——阅读教材P80-81，以概念图从基因角度解释病因。
编码血红蛋白的基因的碱基发生替换
血红蛋白结构异常
血红蛋白功能异常，红细胞变为镰状，容易破裂，患溶血性贫血
一、基因表达产物和性状的关系
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。
2. 基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
同一生物体不同类型细胞的基因相同，但形态结构和功能不相同的原因是什么呢？
任务2：分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
二、基因的选择性表达与细胞分化
细胞种类 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因、ATP合成酶基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA ATP合成酶mRNA
输卵管细胞 ++++ + － － +
红细胞 ++++ － + － +
胰岛细胞 ++++ － － + +
胚胎干细胞 ++++ － － － +
任务2：分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
（1）这四种细胞中合成的蛋白质种类有何差别？
（2）四种细胞DNA都相同，但其所含mRNA不完全相同，说明什么？
细胞种类 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、 胰岛素基因、ATP合成酶基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA ATP合成酶mRNA
输卵管细胞 ++++ + － － +
红细胞 ++++ － + － +
胰岛细胞 ++++ － － + +
胚胎干细胞 ++++ － － － +
合成的蛋白质种类不完全相同
管家基因
奢侈基因
不同细胞中基因的表达情况不完全相同
1. 基因种类：
管家基因：在所有细胞中都表达的基因，知道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。
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。
二、基因的选择性表达与细胞分化
2. 细胞分化的实质是基因的选择性表达。
（1）基因表达有空间特异性
二、基因的选择性表达与细胞分化
3. 基因表达的“选择性”
资料5：胚胎发育不同阶段mRNA分子数目的变化
二、基因的选择性表达与细胞分化
（2）基因表达有时间特异性
资料6：个体发育不同阶段水通道蛋白-7（AQP-7）表达水平的变化
二、基因的选择性表达与细胞分化
（3）基因表达水平有差异
[图片来源]
王雅光, 阎丽菁, 田鹤.水通道蛋白-7在小鼠肾集合管发育过程中的表达分析[J].中国医药科学, 2016,6(13):3.DOI:CNKI:SUN:GYKX.0.2016-13-010.
小结
1.基因表达产物与性状关系
（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。
（2）基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2.细胞分化的实质就是基因的选择性表达。
如何实现？