4.2基因表达与性状的关系课件(共29张PPT) --2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共29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？
　　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。
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？
问题探讨
转录
DNA
RNA
翻译
蛋白质
逆转录
需逆转录酶
复制
脱氧核苷酸序列
遗传信息
核糖核苷酸序列
遗传密码
氨基酸序列
基因
指导合成
蛋白质
体现
性状
如何控制？
一 基因表达产物与性状的关系
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因
圆粒豌豆
皱粒豌豆
实例1：豌豆圆粒与皱粒
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
代谢
过程
性状
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）
编码淀粉分支酶的基因正常
实例1：豌豆圆粒与皱粒
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
一 基因表达产物与性状的关系
实例2 : 白化病
控制酪氨酸酶的基因正常
酪氨酸酶正常合成
酪氨酸能转化为黑色素
基因
酶
代谢
过程
性状
实例2 : 白化病
缺少酪氨酸酶
酪氨酸不能转化为黑色素
控制酪氨酸酶的基因异常
表现为白化病
表现正常
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
一 基因表达产物与性状的关系
实例3 ：囊性纤维病
正常的形成机制
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
患者的形成机制
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
基因
蛋白质结构
功能
性状
实例3 ：囊性纤维病
红细胞易破裂,患溶血性贫血
实例4：镰状细胞贫血
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
红细胞呈镰刀状
基因
蛋白
质结构
性状
血红蛋白的结构正常
红细胞呈圆饼状
控制血红蛋白形成的基因碱基对正常
红细胞正常
基因如何控制生物体性状？
基因
结构蛋白
细胞结构
生物性状
酶或激素
细胞代谢
生物性状
直接作用
间接作用
一 基因表达产物与性状的关系
基因控制生物性状的方式：
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。
1.间接控制
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 。
例如：囊性纤维病、镰刀型贫血症
一 基因表达产物与性状的关系
来自同一个受精卵的细胞为何形态、功能各异？
细胞分化的概念是什么？
细胞分化的特点是什么？
细胞分化的结果是什么？
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。
持久性、普遍性、不可逆性
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。
二 基因的选择性表达与细胞分化
思考·讨论
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 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
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
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：一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
二 基因的选择性表达与细胞分化
想一想为什么会出现上述现象？
植株A的Lcyc基因在开花时表达
植株B的Lcyc基因不表达,原因是它被高度甲基化了
F1
F2
植株A
植株B
植株A相似
绝大部分与植株A相似
少部分与植株B相似
资料1：柳穿鱼的花
三 表观遗传
小鼠性状改变的原因是什么？
黑色体毛
aa
黄色体毛
Avy
Avy
资料2：小鼠毛色的遗传
表现出不同毛色的Avy的小鼠
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。
三 表观遗传
3.表观遗传形成的原因
环境
DNA甲基化
诱发
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。
三 表观遗传
1.基因决定生物性状
①一个基因 一种性状
控制
②一个基因 多种性状
控制
③多个基因 一种性状
控制
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。
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。
四 基因与性状的关系
基因与性状并不是简单的一一对应的关系
25℃下培养
它们产生的后代
如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
如刚孵化的残翅果蝇幼虫
31℃下培养
得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫
残翅果蝇
2.生物性状还会受到环境等条件的影响
四 基因与性状的关系
基因的表达
基因指导蛋白质的合成
翻译
转录
主要表现为
基因
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
复制
中心法则
细胞分化
选择性表达
控制酶的合成
控制蛋白质的结构
表观遗传
控制性状
环境
影响
小结
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。( )
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。( )
×
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√
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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。( )
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(　　)。
A.花的颜色由多对基因共同控制 　
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
D
即时训练
THANK YOU