4.2基因表达与性状的关系（教学课件）--高中生物学人教版（2019）必修二(共20张PPT)

(共20张PPT)
第2节基因表达与性状的关系
第4章基因的表达
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、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗
这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。
2、这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的
可能是由叶片所处的环境因素引起的
问题探讨
性状
基因
控制
编码淀粉分支酶的基因被插入的 DNA 序列打乱
淀粉分支酶异常，活性大大降低
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩
编码酪氨酸酶基因异常
酪氨酸酶缺乏
酪氨酸无法转化成黑色素
出现白化性状
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。
间接控制
基因表达产物与性状的关系
一 、
一、基因表达产物与性状的关系
CFTR 基因缺失3个碱基 编码血红蛋白的基因中一个碱基变化
CFTR蛋白结构异常，导致功能异常 血红蛋白结构发生变化
患者支气管内黏液增多 红细胞形态呈镰刀状
粘液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 红细胞容易破裂，患溶血性贫血
基因 控制 蛋白质结构 控制 性状 直接控制
酶的合成
基
蛋白质结构
一、基因表达产物与性状的关系
细胞代谢
性 状
控制
直接
控制
间接
因
M0
上皮细胞
◎ 细胞分裂 细胞分化
受精卵 胚胎干细胞
骨细胞
同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态，结构，功 能却是各不相同，这是为什么
二、基因的选择性表达与细胞分化
肌肉细胞
神经细胞
1.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种类不完全相同，虽然有些蛋白质在所有 的细胞中都合成，但有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。
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
细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。
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
二、基因的选择性表达与细胞分化
阅读教材P72思考与讨论
细胞分化的本质：基因的选择性表达
为什么基因会选择性表达呢 与基因的表达调控有关
产物
与细胞特殊功能有关的蛋白质 例如，卵清蛋白基因、胰岛素基因
二、基因的选择性表达与细胞分化
奢侈基因
只在某类细胞特异性表达
管家基因
在所有细胞中都表达
维持细胞生命活动 的蛋白质
例如，核糖体蛋白基因、ATP 合成酶基因
基 因
产物
1.植株A与植株B的遗传信息是否相同 植株A和植株B花的形态结构不同 的原因
遗传信息相同。植株A的Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表达。
2.植株B的Lcyc基因不表达的原因是
植株B的Lcyc基因被高度甲基化。
3.F1的花为什么与植株A相似 在F2中，为什么有些植株的花与植株B的 相似 F1 的Lcyc 基因在开花时表达了，所以花的表型与植株A相似。F2 中有些植株中的Lcyc基因没有表达，所以其花与植株B相似，说明DNA甲基 化修饰是可以遗传给后代的。
实例1:柳穿鱼花的形态结构遗传阅读教材P73
三、表观遗传
思考：
研究表明，在Avy基因的前端(或称上游)有一段特殊的碱基
序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可
发生DNA甲基化修饰 的位点，当这些位点 没有甲基化 时 ，Avy
基因 正常表达 ,小鼠表现为黄色；当这些位牌基化 后 ，Avy基 因的表达發到抑制；
这段序列的甲基化程度越高，Avy 基因的表达受到的抑制越 明显 ，小鼠体毛的颜色就越 深；
思考：
4.子一代小鼠的基因型相同，却表现出一系列不同的毛色的原因是什么
实例2:小鼠的毛色遗传遗传阅读教材P73
三、表观遗传
5.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
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。
实例2:小鼠的毛色遗传遗传阅读教材P73
三、表观遗传
思考：
三、表观遗传
什么是甲基化
基因表达水平不一致
导致
生物性状出现差异
植株A 植株B
基因高度甲基化
基因序列没有变化
调控序列甲基化程度不同
甲基化
5
3'
1.定义：
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.特点：
(1)DNA 序列不变。
(2)可遗传，受环境影响，具可逆性。
(3)普遍性
三、表观遗传
有研究表明：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；
与社会的联系：
三 、表观遗传
四、影响性状的因素
基因1基因2 ·基因400 Ghd7
身高 开花生长发育产量
基因和性状不是线性的——对应
长翅 残翅
上述长翅果蝇在25℃培养下，产生的后代仍然是残 翅。
基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用， 这种相互作用形成了一个错踪复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
刚孵化的残翅果蝇幼虫
31℃培养 25℃培养
环境对性状也有重 要的影响。
四 、影响性状的因素
经典遗传、表观遗传、环境等对表型的影响
影响
经典遗传
DNA
调控
影响
1.孟德尔遗传：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
表观遗传
蛋白质
环境
mRNA
性状
翻译
体现
转录
1.基因通过其表达产物一蛋白质来控制性状
2.细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受 到调控的
3.细胞分化的实质是基因选择性表达的结果
4.表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情 况下发生可遗传的性状改变。
总结
一、概念检测
1.个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调 控。判断下列相关表述是否正确。
(1)基因与性状之间是一一对应的关系。 (×)
(2)细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的 细胞内基因的表达存在差异。 ( √ )
练习与应用(P69)
2.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(C)
A.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码
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