4.2 基因表达与性状的关系 高一生物同步备课课件(人教版2019必修2)(共28张PPT)

(共28张PPT)
4.2基因表达与性状的关系
本节聚焦
● 基因如何控制生物体性状
● 细胞分化与基因表达有什么关系
● 表观遗传信息是如何调控基因表达的
● 怎样理解基因与性状关系的复杂性
问题探讨
同一株水毛莨，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。
讨论：
1.这两种叶形有什么区别
水中的叶比空气中的叶要狭小细长一些
2.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗
一样
为什么细胞的基因组成相同，而性状却表现出明显不同
转录 翻译
DNA < RNA
逆转录
需逆转录酶
→(蛋白质
氨基酸序列
遗传信息 遗传密码
脱氧核苷酸序列核糖核苷酸序列
蛋白质
如何控制
指导合成
基因
性状
复制
体现
一基因表达产物与性状的关系
实 例 1 :豌豆圆粒与皱粒
豌豆的圆粒与皱粒
① 性状对比(淀粉在细胞中具有保留水分的作用)
圆粒：饱满，能有效保留水分
皱粒：皱缩，失水
② 基因对比：
圆粒：含有编码淀粉分支酶的基因
皱粒：插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基
圆粒豌豆
皱粒豌豆
因
实 例 1 :豌豆圆粒与皱粒
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉，
淀粉含量高
淀粉含量高，有效保留水分，
豌豆显得圆鼓鼓(圆粒)
外来DNA 序列打乱了
编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶异常，活性降低
蔗糖难以合成为淀粉， 淀粉含量低
淀粉含量低的豌豆由于
失水而显得皱缩(皱粒)
基因
酶
贷
性状
一基因表达产物与性状的关系
实例2:白化病
人的白化病
①性状对比
正常：皮肤颜色正常，毛发为黑色
患病：皮肤、毛发为淡白色
②基因对比：
正常：含有编码酪氨酸酶的基因
患病：编码酪氨酸酶的基因异常
酶 代谢 过程 性状 酪氨酸酶正常合成
酪氨酸能转化为黑色素
表现正常
实例2:白化病
控制酪氨酸酶的基因异常
缺少酪氨酸酶
酪氨酸不能转化为黑色素
表现为白化病
基因 控制酪氨酸酶的基因正常
一基因表达产物与性状的关系
实 例 3 :囊性纤维病
①性状对比
正常：肺部功能正常
患病：肺部功能严重受损
②基因对比：
正常：含有编码CFTR 蛋白的基因正常
患病：编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基
囊性纤维病患者的肺部
编码CFTR蛋白的基因缺失3个 碱基
CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸
CFTR 转运氯离子的功能异常
黏液清除困难，细菌繁殖，肺 部感染
编码CFTR蛋白的基因正常
CFTR 蛋 白 正 常
CFTR转运氯离子的功能正常
表现正常
实例3:囊性纤维病
正常的形成机制
基因
蛋白质 结构
功能
性状
患者的形成机制
控制血红蛋白形成的
基因中一个碱基对变化
血红蛋白的结构发生变化
红细胞易破裂，患溶血性贫血
控制血红蛋白形成 的基因碱基对正常
血红蛋白的结构正常
红细胞正常
实例4:镰状细胞贫血
红细胞呈圆饼状
基因
蛋白
质结构
性状
红细胞呈镰刀状
一基因表达产物与性状的关系
基因如何控制生物体性状
间接作用
直接作用
结构蛋白→ 细胞结构 → 生物性状
酶或激素一 细胞代谢 一 生物性状
基因
一基因表达产物与性状的关系
基因控制生物性状的方式：
1.间接控制
基因通过控制酶或激素的合成来控制代谢过程，进而控 制生物体的性状。
例如：豌豆的粒形、人的白化病
2.直接控制
基因还能通过控制蛋白质的结构而直接 控制生物体的 性状
0
例如：囊性纤维病、镰刀型贫血症
来自同一个受精卵的细胞为何形态、功能各异
二基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化的概念是什么
在个体发育过程中，由一个或多个细胞
增殖产生的后代，在形态结构和生理功 能上发生稳定性差异的过程。
细胞分化的特点是什么
持久性、普遍性、不可逆性
细胞分化的结果是什么
导致细胞在形态结构和生理功能上发生稳 定性差异，使多细胞生物体中的细胞趋于专 门 化，有利于提高各种生理功能的效率。
检测的3种 细胞 卵清蛋白基因，珠蛋 白基因，胰岛素基因 卵清蛋白 mRNA 珠蛋白mRNA
胰岛素mRNA
输卵管细胞 十 十 十 十
红细胞 十 十 十 十
胰岛细胞 十 十 十
十
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
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
思考·讨论
二基因的选择性表达与细胞分化
科学家研究发现，细胞中的基因有些表达，
有些不表达。在不同类型的细胞中，表达的基因 大 致可以分为两类：二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；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。细胞分化的 本质就是基因的选择性表达。基因的选择性表达 与基因表达的调控有关。
管家基因
奢侈基因
植 株A的 Lcyc
基因在开花
时表达
植株A
植株A相似
植株B
三表观遗传 资料1:柳穿鱼的花
植 株B的 Lcyc基
因不表达，原因 是它被高度甲
基化了
想一想为什么会出现上述现象
绝大部分与植
株A相似
少部分与植株 B相似
F
F
三表观遗传 资料2: 小鼠毛色的遗传
黑色体毛
小鼠性状改变的原因是什么
AVYAvy
表现出不同毛色的A 的小鼠
aa
黄色体毛
三表观遗传
1.概念：生物体基因的碱基序列保持不变(基因型),
但基因表达和表型发生可遗传变异的现象。 2.特点：
●普遍性；
●受环境影响；
●DNA序列不发生改变；
●可遗传(可通过有丝分裂或减数分裂在细胞 或个体间世代遗传);
●表观遗传状况的改变是可逆的。
3
诱发
CH
DNA甲基化
三表观遗传
3.表观遗传形成的原因
DNA甲基化示意图
环境
DNA
3
三表观遗传
4.实例：
基因组成相同的同卵双胞胎；一个蜂群中，蜂王和工蜂形态、结 构、生理和行为等方面截然不同。
四基因与性状的关系
1.基因决定生物性状
①一个基因 控 制 一种性状
②一个基因 控 制 →多种性状
水稻中的Ghd7 基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控， 而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。
③多个基因 控制 一种性状
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。
基因与性状并不是简单的一一对应的关系
得到了一些翅长接 近正常的果蝇成虫 25℃下培养 它们产生的后代
残翅果蝇
四基因与性状的关系
2.生物性状还会受到环境等条件的影响
如后天的营养和体 育锻炼等对人的身 高也有重要作用。
31℃下培养
如刚孵化的残
翅果蝇幼虫
选择性表达
基因的表达 细胞分化
主要表现为 控制酶的合成
基因指导蛋白质的合成 控制蛋白质的结构
表观遗传
基因 转录 翻译
→蛋白质
中心法则
复制
RNA
复制
DNA
影响
环境
转录
逆转录
控制性状
小结
翻译
即时训练
判断正误。
1.基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(×)
2.囊性纤维化属于基因通过控制蛋白质结构直接控制性状的方式。(v)
3.在一个细胞中所含的基因都一定会表达。(×)
4.同一个体的不同组织细胞形态、功能不同是基因选择性表达的结果。
( √)
> 即时训练
5.表观遗传现象比较少见，不能普遍存在于生物体整个
生命活动过程中。( ×)
6.吸烟会使人体细胞内DNA 的甲基化水平升高。( v )
7.基因与性状的关系是一对一的线性关系。(× )
8.生物体的一种性状有时受多个基因的影响。(√ )
9.生物体的基因型相同，表型就一定相同。(×)
>即时训练
10、 花的颜色主要是由花青素决定的，下图为花青素的合成与颜色变化途径示意
图：从图中不能得出的结论是(D )。
基因① 基因② 基因③
酶 1 酶 2 酶 3 酸性，红色
苯丙酮氨酸 辅 酶 … 查尔酮 花青素
A.花的颜色由多对基因共同控制
碱性 蓝色
B.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢
C. 牵牛花颜色的表现受到相关酶的控制
D.若基因①不表达，则基因②③也不表达