4.2基因表达与性状的关系课件(共34张PPT)-2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共34张PPT)
课 前 准 备
草稿纸和笔
2.基因控制蛋白质的合成这个过程就是基因的 ，包 含
和 两个阶段。
1.
温故而知新
（在草稿纸上默写出答案）
① ；② ；③ ；④ ；⑤ 。
DNA的复制
转录
翻译
RNA的复制
逆转录
表达
转录
翻译
问题探讨
（趣味引入）
空气中的叶
浸在水中的叶
讨论
1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
扁平状
丝状
一样
基因
蛋白质
体现
性状
生命活动的主要承担者和体现者
如何控制？
问题探讨
（趣味引入）
（相同）
（不同）
表达
为什么？
本节聚焦
1.基因如何控制生物体的性状？
2.细胞分化与基因表达有什么关系？
3.表观遗传信息是如何调控基因表达的？
4.怎样理解基因与性状关系的复杂性。
4.2 基因表达与性状的关系
（2课时）
教学过程
核心素养
引导学生建立生命的信息观，使学生形成生命使物质、能量和信息的统一体的生命观念。
基因与性状之间关系的复杂性，同时提升多角度、多因素分析复杂事件的方法和能力。植物柳穿鱼和动物小鼠的表观遗传实例，引导学生归纳DNA甲基化这种经典的表观遗传现象，是归纳法的再次应用。本节的“思维训练”训练了学生提出假说的能力。
通过“与社会的联系”帮助学生认识吸烟的危害，从而选择健康的方式，并提高社会责任感。
科学思维
生命观念
科学探究
社会责任
表观遗传的“思考讨论”活动，引导学生分析实验现象，提高学生的科学探究能力。
圆粒豌豆
皱粒豌豆
知识过渡
资料一：与圆粒豌豆不同的是，皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶出现异常，活性大大降低，进而使细胞内淀粉含量降低。淀粉在细胞中具有保留水分的作用。当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆能有效的保留水分，十分饱满；淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。
任务1：阅读并分析课本上的材料，并回答问题：
资料二：人的白化症状是由编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转变为黑色素。如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那么这个人就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。
一、基因表达产物与性状的关系
1.合作分析：皱粒豌豆的形成机制？
2.自主分析：人的白化症状形成机制？（写在草稿纸上）
3.由材料一、二可看出基因是通过什么途径控制性状的？
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！
正常气管
囊性纤维化气管
一、基因表达产物与性状的关系
4.分析：囊性纤维病的形成机制？
5.通过材料三可看出基因还可以通过什么途径控制性状呢？
资料三：囊性纤维化患者编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生改变，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，患者支气管粘液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
基因还能通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状！
6.综合材料一、二、三总结基因对性状的控制方式？
任务1：探究分析课本上的材料，并回答问题：
基因
蛋白质的结构
生物性状
酶的合成
代谢
间接
基因、蛋白质、性状之间的关系
蛋白质
概括：基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状；
生物体的性状虽然在形式上千差万别，但本质上都与蛋白质有关！
模型建构
控制
控制
控制
直接
（练习册P119 例2）人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症,下图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径，错误的是(　　)
A.基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症
B.由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制
C.该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
D.基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病
C
基础练习
基因
控制
性状
胰岛细胞
红细胞
输卵管细胞
生物体多种性状的形成，是以 为基础的。
细胞分化
（相同）
关系？
知识过渡
项目 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因、核糖体蛋白基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA 核糖体蛋白mRNA 卵清蛋白 珠蛋白 胰岛素 核糖体蛋白
输卵管细胞 + + + + + - - + + - - +
红细胞 + + + + - + - + - + - +
胰岛细胞 + + + + - - + + - - + +
讨论：1.3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、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
2.完善表格并分析：有没有基因在3种细胞中都可以表达？
这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别
3.推测举例还有哪些基因在所有细胞中都可以表达？
4.细胞分化的本质？
二、基因的选择性表达与细胞分化
任务2：分析表格（改编），并阅读P72最后一段，讨论：
不完全相同！
有
基因的表达存在选择性
另一类是只在某类细胞中 ，如 、
……
一类是在所有细胞中 ，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如 、 ……
二、基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化的本质就是 ！
与 有关！
在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类：
都表达的基因
核糖体蛋白基因
ATP合成酶基因
特异性表达的基因
卵清蛋白基因
胰岛素基因
基因的选择性表达
基因表达的调控
或可尝试开展对两类基因进行“命名”的活动，以进一步帮助学生理解这两类基因在细胞生命活动的作用，以及基因的选择性表达与细胞分化的关系！
（练习册122 基础巩固3）
细胞中存在两种类型的基因：一类是管家基因,是指在所有细胞中都表达的基因;还有一类是奢侈基因,是指只在某类细胞中特异性表达的基因。下列表述不合理的是(　　) A.催化ATP合成的酶是由管家基因指导合成的 B.奢侈基因在同一个体不同细胞中一般是不同的 C.组成管家基因和奢侈基因的脱氧核苷酸种类相同 D.奢侈基因的特异性表达可赋予细胞特定的功能
B
对点训练
（练习册P120 例3、4 改编）下表表示三种不同细胞中的基因存在及表达情况,下列有关说法正确的是(　　)
项目 基因存在情况 基因表达情况 甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛细胞 √ √ √ √ √ √
眼晶状细胞(胚胎中) √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
A.三种细胞的基因相同的根本原因是细胞都来源于同一个受精卵
B.三种细胞形态、结构和功能不同的原因是细胞中的遗传信息不同
C.三种细胞含有的RNA和蛋白质完全相同
D.三种细胞含有的RNA和蛋白质完全不同
巩固提升
A
同一个个体不同组织细胞中的物质种类：
①相同：
②不完全相同：
相同
不完全相同
DNA、
mRNA、蛋白质的种类
tRNA、rRNA
知识小结
表达
情况
知识导图
课后作业
练习册 P118-120 探究和典例
P122-123 1-4、6-8、10
温故而知新
1.基因控制性状的途径有哪些？
2.细胞中表达的基因分成哪两类？
3.细胞分化的本质是？
4.基因的选择性表达与什么有关？
基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及表达水平的高低都是受到调控的，这种调控会直接影响性状！
吸烟
酗酒
暴食
熬夜
不良生活习惯
我只对自己造成影响，不改变遗传物质，所以对下一代没有影响！
知识过渡
资料1 柳穿鱼是一种园林花卉，其花的形态结构有两种形态。
植株A
植株B
3
三、表观遗传
任务3：阅读课本P73资料，并思考讨论题
1.资料1中，柳穿鱼性状改变的原因是什么？
植株B的Lcyc基因被高度甲基化，使其不表达。
植株A的Lcyc基因能够表达，可看成显性基因，植株B的该基因不表达，可看成隐性基因。两植株杂交，F1表现显性性状，F2出现类似性状分离的现象。
2.资料1中，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？？
资料2 小鼠毛色遗传
3
3
三、表观遗传
任务3：阅读课本P73资料，并思考讨论题
3.资料2中，小鼠性状改变的原因是什么？
4.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？
小鼠Avy基因的前端甲基化抑制了基因表达。
任务4：朗读P74，归纳总结表观遗传的概念及要点
3
3
三、表观遗传
1.什么是表观遗传？特点？
表观遗传与经典遗传学有什么异同？
2.表观遗传普遍存在于生物体的
的 过程中。（举例？)
3.吸烟对人体细胞内DNA甲基化水平的影响？
4.除了DNA甲基化，还有哪些修饰也会影响基因的表达？
生长、发育和衰老
整个生命活动
（练习册P121 例5）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(如右栏图所示)现象出现,甲基化不影响基因DNA复制。下列有关分析错误的是(　　)
A.F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关
B.甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合
C.碱基甲基化不影响碱基互补配对过程
D.基因甲基化不会遗传给子代
D
知识过渡
通过对柳川鱼花的形态和小鼠毛色的分析，我们已知知道基因与性状之间关系的复杂性 ！
还有怎样的复杂关系，让我们继续探究吧！
一个基因也可以影响多个性状；
3
3
四、基因和性状的关系
（练习册P121 例6）水稻分蘖(茎基部发生分枝)受多个基因控制,水稻MADS基因家族能控制侧芽分化和分蘖过程。重力因素通过影响HSFA2D基因进而影响LAZY1基因的表达,最终调控分蘖的方向。下列相关说法错误的是(　　)
A.水稻分蘖过程受到多个基因的共同调控
B.每个基因可以独立控制生物的某个性状
C.MADS基因可以控制水稻分蘖等多个性状
D.LAZY1基因的表达受环境和其他基因影响
B
大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系：
一个性状可以受多个基因影响；
生物的性状也不完全使由基因决定的，环境对性状也有着重要作用。
水稻
性状是基因和环境共同作用的结果！
空气中的叶
浸在水中中的叶
讨论
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？
扁平状
丝状
一样
问题探讨
（首尾呼应）
环境因素
批判性思维
你如何评价基因决定生物体的性状这一观点？
综上所述，基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状。基因不同会导致可遗传的变异，基因相同的个体之间也会存在可遗传的性状差异。来自同一个受精卵的细胞，尽管基因组成都相同，也会出现形态、结构和功能的分化，即细胞分化，其实质是基因的选择性表达的结果。基因之所以能够选择性表达是由于细胞有调控基因表达的机制，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。DNA甲基化等因素导致基因在其碱基序列不变的情况下，表达情况发生可遗传的变化，这就是表观遗传。
在大多数情况下，基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系，有的性状是由多个基因共同决定的，有的基因可影响多个性状。一般来说，性状是基因和环境共同作用的结果。
小 结
练习与应用 （课本P75）
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。（ ）
×
√
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（ ）
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
C
本章小结