4.2 基因表达与性状的关系 课件（共24张PPT）

(共24张PPT)
基因表达与性状的关系
学习目标及任务
（1）概述生物体表观遗传现象。（科学思维）
（2）举例说明基因与性状之间的复杂关系，认识到生物的性状是基因、环境和表观遗传修饰的共同作用。（生命观念）
（3）通过分析吸烟使人体细胞和精子细胞中DNA甲基化水平升高，认识到吸烟有害健康。
（社会责任）
基因什么时候表达？
在哪种细胞中表达？
表达水平的高低？
知识回顾
调控
表观遗传
（请按暂停，阅读课本P73思考与讨论，完成讨论1和2）
资料1 柳穿鱼花的形态结构
思考 讨论
资料2 小鼠毛色的遗传
植株A
植株B
表观遗传
资料1 柳穿鱼花的形态结构
植株A和植株B体内的Lcyc基因的序列相同
植株A：Lcyc基因在开花时表达
植株B：Lcyc基因不表达
讨论1：柳穿鱼花性状改变的原因？
植株B的Lcyc基因被高度甲基化
（有多个碱基连接甲基基团）
植株A
植株B
图4-10 DNA甲基化示意图
表观遗传
资料2 小鼠毛色的遗传
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。
aa
AvyAvy
×
表现出不同毛色的Avya小鼠
实验：
纯种黄色 × 纯种黑色
→ F1：基因型为Avya
表观遗传
资料2 小鼠毛色的遗传
讨论1：小鼠性状改变的原因？
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，甲基化修饰程度越高，AVY基因表达受到的抑制越显著，体毛颜色越深。
5`
3`
Avy基因
决定基因表达水平的序列
表观遗传
讨论2.
分析资料1，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？
柳穿鱼花的形态结构的遗传
Lcyc基因
正常
植株A
开花时表达
Lcyc基因
高度
甲基化
植株B
开花时不表达
×
（杂交）
F1
（自交）
F2
为什么F1的花与植株A相似
植株A的Lcyc基因在开花时表达，可看成为显性基因；而植株B的该基因不表达，可看成为隐性基因。
F1中含有甲基化的Lcyc基因，Lcyc基因的甲基化可以遗传，并在F2中影响植株的性状。
为什么有些植株的花与植株B的相似？
讨论3.资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？
答：资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。
基因的碱基序列保持不变，性状表现不一定改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响，体现了基因与性状之间关系的复杂性。
表观遗传
（请按暂停，思考、归纳、概括）
表观遗传
1.概念：
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。
2.表观遗传发生时期：
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。
3.表观遗传主要的调控机制：
①DNA甲基化修饰
5`
3`
3`
5`
C
G
G
C
5`
3`
3`
5`
C
G
G
C
CH3
CH3
胞嘧啶甲基化
②染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰
DNA
组蛋白
甲基化
组蛋白甲基化示意图
表观遗传
3.表观遗传主要的调控机制：
表观遗传
③非编码RNA
非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(如tRNA和rRNA)
DNA
DNA
mRNA
非编码RNA
蛋白质
阻止翻译(抑制基因表达)
互补配对
如下图所示的一种非编码RNA
表观遗传
4. 实例：
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
蜂王
工蜂
蜂王和工蜂形态、结构、生理和行为等方面截然不同，表观遗传发挥了重要作用
研究表明，吸烟会使人的体细胞DNA甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA甲基化水平明显升高。
表观遗传
与社会的联系
（请按暂停，阅读课本P74与社会的联系，了解吸烟的危害）
表观遗传
你认同“个体一辈子不管有多少诸如抽烟、喝酒、暴食、熬夜等不健康的生活习惯，只要不改变基因的碱基序列，就只是自己身体受影响，而不会影响后代”这样的观点吗？
请查阅资料，了解更多的表观遗传的实例。
基因与性状的关系
（请按暂停，阅读课本P74倒数第二段，思考讨论，举例说明）
基因与性状之间具有怎样的对应关系？
1. 一对（个）基因控制一种性状
基因与性状的关系
例如：红绿色盲、白化病等单基因遗传病。
2.一个性状可以受到多个基因的影响
例如：人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
基因与性状的关系
3.一个基因可以影响多个性状
4.生物性状还会受到环境等条件的影响
例如：后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
基因与性状的关系
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。
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，可能是由什么因素引起的？
问题探讨
（1）翅的发育需要经过酶催化的反应
（2）酶是在基因指导下合成的
（3）酶的活性受温度、pH等条件影响
残翅果蝇幼虫
25℃培养 31℃培养
提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样？酶与温度的关系是怎样的？
正常温度下后代残翅果蝇
（请按暂停，阅读课本P75思维训练相关实验，提出假说，进行解释）
基因与性状的关系
思维训练
基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系
基因与性状的关系小结
基因与基因、基因与基因表达产物、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，精细的调控着生物体的性状。
生物体的性状并不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响
练习
下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是（ 　）
A.两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同
B.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的
C.O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的
D.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是环境决定的
D
（请按暂停，分析作答）
基因表达与性状的关系小结
基因的表达
指导蛋白质的合成
主要表现为
细胞分化
选择性表达
环 境
影响
DNA
mRNA
蛋白质
性状
转录
翻译
体现
性状
控制
蛋白质的结构
酶的合成
代谢
控制
间接
直接
控制
表观遗传
调控
影 响
（请按暂停，回顾总结）