4.2 基因表达与性状的关系 第2课时课件 人教版(2019)必修2(共33张PPT)

(共33张PPT)
第4章基因的表达
第2节基因表达与性 状的关系(第2课时)
基因型相同的个体，性状是否也一定是相同的呢
间接控制 细胞代谢
性状
直接控制
控制蛋白质的结构
控制酶的合成
复习回顾
影响
基因
蜂王与工蜂的异型分化
蜜蜂的蜂王与工蜂是由基因型相同的雌蜂幼虫发育而来的，但是二者表型
工蜂
·体积娇小，整日辛勤工作 ·寿命短，不能繁育下一代
蜂王
·体积是工蜂的2倍
·寿命更长，能够繁育下一代
蜂王与工蜂基因型相同，最终发育形成的个体为何如此不同
差异明显。
工蜂
停止蜂王浆，取食花粉和花蜜
基因的表达会影响生物的性状，取食不同为什么会造成生物性状的差异呢
基因型相
同的雌蜂
幼虫
3天内取食蜂王浆
蜂王与工蜂的异型分化
蜂王
持续喂食蜂王浆
拓展
DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，它是Dnmt3基因的表达产
物，能使DNA某些区域添如甲基基团，进而影响基因的表达。敲除 Dnmt3 基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。
研究发现，蜂王基因组甲基化的程度明显低于
工蜂。蜜蜂的雌雄幼虫后期是否喂食蜂王浆，可能 造成重要基因的DNA甲基化程度的差异，从而影响 蜂王和工蜂体内基因的表达。
推测取食不同为什么造成工蜂和蜂王性状的差异呢
资料1:柳穿鱼花的形态结构的遗传
资料1:如图所示的两株柳穿鱼，除
花的形态结构不同，其他方面基本相 同。花的形态与Lcyc基因的表达相关。
A,B两种植株：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
H
植株B花性状改变的原因：
植株B的Lcyc基因部分碱基发 生了甲基化修饰，抑制了基因的
表 达 ，进而对表型产生影响
→正常转录
编码区
→转录受阻
编码区
甲基化
DNA甲基化示意图
植株B
植株A
甲基化
CH
资料1:柳穿鱼花的形态结构的遗传
植株A 植株B
Lcyc基因
正常
开花时表达
vc基 因
高度甲基化
开花时不表达
植株B
绝大部分植株的
花与植株A 相似
少部分植株的花
与植株B相似
F (自交)
植株A
F
c基因
高度甲基化
开花时不表达
植株B
因
正常
开花时表达
植株A
植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性；
植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性；
F 植株同时含有来自
植株A和植株B的Lcyc基因；
1.F 的花为什么与植株A相似
-Lcyc基因十
-Lcyc 基因十
表达
植株A
IIII
Lcyc 基因
IIII
Lcyc基因
不表达
植株B
1111
甲基化
F :
甲基化的·Lcyc的基因可遗传，
并控制生物的性状
2.在F 中，为什么有些植株的花与植株B的相似
绝大部分植株的花与植株A 相似
少部分植株的花与植株B相似
(自交)
2
Lcyc基因
IIII
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基 因
资料2:小鼠毛色的遗传
某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Av
色体 毛 ；a 为隐性基因，表现为黑色体毛。
和a控制，Av 为显性基因，表现为黄
P AVAV(黄毛) X
aa (黑毛)
AYa
F
Av 基因
无甲基化，基因正常表达，黄色
Av 基因
部分甲基化，基因表达受抑制，毛色加深
Av 基因
甲基化程度高，基因表达被抑制更明显， 毛色更深
资料2:小鼠毛色的遗传
前端
前端
前端
甲基
甲基一
基因的碱基序列保持不变
部分碱基发生了甲基化修饰，
抑制了基因的表达
柳穿鱼花形态结构的遗传和小鼠毛色的遗传有什么共同点
表型变化
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；
①DNA 不变；
②可遗传；
③可逆性；
④普遍性
①DNA 甲基化修饰；(主要抑制转录)
② 非编码RNA干扰(例如miRNA ); (主要抑制翻译)
③染色体组蛋白甲基化、乙酰化等；
表观遗传
(1)概念
(3)调控机制：
(2)特点：
激活或抑制基因表达
2、组蛋白修饰：如染色体组蛋白甲基化、乙酰化等
结 果 ：抑 制 基 因的表达，进 而对表型产生
影响。
相关信息
除 了DNA 甲基化，构成染
色体的组蛋白发生甲基化、乙 酰化等修饰也会影响基因的表
一般会激活转录
H
3'
5'
CH
修饰
DNA甲基化示意图
达。
三、表观遗传
③非编码RNA ( 主要抑制翻译)
非编码RNA: 不编码蛋白质的RNA 。(除tRNA 和rRNA)
如下图所示的一种非编码RNA
互补配对
阻止翻译(抑制基因表达)
DNA
非编码RNA
DNA
mRNA
蛋白质
I IIIIIII
1
健康提示：
吸烟会使人的体细胞内DNA 的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影 响 ，还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升 高 ；
但是若这些不良习惯被消除，这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失；
某种小鼠毛色遗传
柳穿鱼花形遗传
同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异
蜂王和工蜂的差异
(4)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；
一.基因表达与性状的关系
3.表观遗传
(5)实例：
生活有什么启示 研究表明，吸烟使人体细胞内DNA甲基化水平升高，组 蛋白也受影响。男性精子中DNA的甲基化水平明显升高。
录 RNA 翻译 蛋白质 体现
选择性表达
细胞分化
包括父母的精神生活、习惯和环 环境 境的改变而引起的身体状况变化，
并通过某种途径遗传给了后代
(DNA 转
基因
讨 论 ：表观遗传学 调控机制对我们的
等 ，表观遗传
性状
注 意
你如何评价“基因决定
生物体的性状”这一观点
基因、环境与性状的关系
1.基因决定生物性状
①一个基因 控制→一种 性 状 基因的特异性 ② 一个基因 控制→ 多种性状 基因的多效性
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 多基因效应
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——对应的关系
如后天的营养和体
育锻炼等对人的身
高也有重要作用。
性状 = 基因 + 外界环境
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，这种相互作用形成了一个错
综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
基因、环境与性状的关系
2.生物性状还会受到环境等条件的影响
果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶 的活性受温度、pH 等条件的影响。
提出假说：(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。
正常培养温度
25℃下刚孵化的
残翅果蝇幼虫
请针对出现残翅果蝇的原因提出假说，进行解释
翅长接近正 25℃下培养
常的果蝇 它们产生的后代
思维训练
31℃培养
残翅果蝇
1.经典遗传：碱基序列改变，引起的性状变化可遗传
2.表观遗传：碱基序列不 变，引起的性状变化可遗传
3.仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传(表型模拟)
经典遗传
转录 翻译
mRNA
调控
表观遗传
影响
DNA
影响
经典遗传、表观遗传、环境等对表型的影响
蛋白质
体现
性状
环 境
练 习
8、下列关于表观遗传的描述，错误的是
A.染色体组蛋白发生甲基化会影响基因的表达
B.基因的碱基发生甲基化会影响基因的表达 D
C.吸烟者精子活力下降与精子DNA甲基化有关
D.表观遗传现象只发生在真核生物的生命过程中
9、在甲基转移酶的催化下，DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基， 导致DNA甲基化，进而使染色质高度螺旋化，因此失去转录活性。 下列相关叙述错误的是
A.DNA甲基化会导致基因碱基序列的改变
B.DNA甲基化会导致mRNA 合成受阻
C.DNA甲基化可能会影响生物的性状 D.DNA甲基化可能会影响细胞分化
A
蛋白A →失活
A. 甲基化直接抑制基因的翻译从而使基因无法控制合成相应的蛋白质
B. 甲基化的基因片段不能解开双链并与DNA聚合酶结合
C. 甲基化改变了DNA分子的化学元素组成和碱基中嘌呤的比例
D. 人体肌细胞中与血红蛋白合成有关的基因可能被甲基化
练习
10、基因上游序列的胞嘧啶被甲基化后转变成5-甲基胞嘧啶，导致相应的
基因失活而不能转录；未被甲基化的基因仍可以控制合成相应的蛋白质。 DNA的甲基化可调控基因的表达，调控简图如下，下列分析正确的是
未甲基化基因A
甲基化
999999
基因B
D
练习
11、黄色小鼠(AA) 与黑色小鼠(aa) 杂交，产生的F1
(Aa) 不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小 鼠A 基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸 (CpG)胞嘧 啶有不同程度的甲基化(如上图)现象出
基因复制。下列有关分析错误的是
A.F1 个体体色的差异与A 基因甲基化程度无关 B. 甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合
C. 碱基甲基化不影响基因复制过程中碱基互补配对 D. 甲基化是引起表观遗传的常见方式
A
12、下列属于表观遗传现象的有：
①果蝇的眼色基因所在的染色体区域，螺旋程度较高，
出现红白相间的斑点复眼
②F1高茎豌豆自交，F2出现高茎豌豆和矮茎豌豆
③男子吸烟者精子中的DNA甲基化水平高，精子活力下降 ④编码酪氨酸酶的基因异常，导致白化病
A.①④ B.②③ C. ①③ D. ②④
练 习
练 习
13、下面是对基因型和表现型关系的叙述，其中错误的是 A. 表现型相同，基因型不一定相同
B. 基因型相同，表现型一定相同
C. 在相同生活环境中，基因型相同，表现型一定相同 D. 在相同生活环境中，表现型相同，基因不一定相同
14、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.0 型血夫妇的子代都是0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，说明该相对性状是由环境决定的
B
D
酶1 酶2 酶3
苯丙氨酸 辅酶… · 查尔酮
从图中不能得出的结论是
A. 花的颜色由多对基因共同控制
练 习
15、牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素 的合成与颜色变化途径示意图：
B. 基因可以通过控制酶的合成来控制代谢 C. 生物性状由基因决定，也受环境影响
D. 若基因①不表达，则基因②和基因③不表达
酸性下红色
花青素
碱性 蓝色
D
基因②
基因③
基因①
(1)细胞核内各种RNA的合成都以4种核糖核苷酸_ 为原料，催化该反 应的酶是_RNA 聚合酶。(2)转录产生的RNA中，提供信息指导氨基酸 分子合成多肽链的是 mRNA(信使RNA), 此过程中还需要的RNA有
tRNA和rRNA(转运RNA和核糖体RNA)
练习
16、长链非编码RNA(IncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA 分子。如图表示细胞中IncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：
RNA
IncRNAS
IncHNA
lncRNA
IneRNA
蛋 白 质
练习
16、长链非编码RNA(IncRNA)是长度大于200个碱基，具有多种调控功能的一类RNA 分子。如图表示细胞中IncRNA的产生及发挥调控功能的几种方式，请回答下列问题：
RNA 蛋 白 质
lneRN lncRNA
IncHNA lncRNA
(3)IncRNA前体加工成熟后，有的与核内 染色质(图示①)中的DNA结合，有的
能穿过_核孔 (图示②)与细胞质中的蛋白质或RNA分子结合，发挥相应的调控 作用。(4)研究发现，人体感染细菌时，造血干细胞核内产生的一种IncRNA, 通 过与相应DNA片段结合，调控造血干细胞的 分 化，增加血液中单核细胞、中 性粒细胞等吞噬细胞的数量，该调控过程的主要生理意义
增强人体的免疫抵御能力
的是( B )
A. 同一蜂群中的蜂王和工蜂在形态结构、生理和行为等方面的不同与表
观遗传有关
B. 表观遗传现象是因为在减数分裂产生配子的过程中碱基序列发生改变
C. 柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达
解析 表观遗传是基因型未发生变化(即碱基序列没有发生改变)而表
现型却发生了改变，B 错误。
例1.表观遗传现象普遍存在于生物体生命活动过程中。下列有关叙述错误
D. 同卵双胞胎之间的微小差异与表观遗传有关
例2.遗传学家做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度是25℃,将刚孵化 的残翅果蝇幼虫放在31℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成 虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。 分析以上实验内容，下列说法不正确的是( B )
A. 将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在25℃的环境中培养，成虫仍将是残翅
B. 上述果蝇翅形变化的现象属于表观遗传
C. 这种实验现象可能是温度影响了酶的活性造成的
残翅性状在31℃的环境中培养得到的翅长接近正常的果蝇在正常
环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇，说明培养温度引起的翅
长性状的改变是不可遗传的，该现象不属于表观遗传，B 错误。
D. 果蝇的翅形是基因和环境共同作用的结果
解析
A. 同一株水毛莨的不同叶型现象表明性状受环境因素影响
B. 患红绿色盲夫妇生的孩子均为色盲，说明该性状是由遗传因素决定的
C. 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
D. 基因型相同的个体表现型都相同，表现型相同的个体基因型可能不同
表现型是基因型和环境条件共同作用的结果，因此基因型相同的
个体表现型不一定相同，表现型相同的个体基因型可能不同，如
AA 和Aa 均表现为显性，D 错误。
例3.下列有关基因、性状和环境的叙述，错误的是( D )
解析