4.2基因表达与性状的关系（第1课时）课件(共25张PPT)-2024-2025学年下学期高一生物（人教版）必修2

(共25张PPT)
第2节 基因表达与性状的关系
第一课时
学习目标
1
举例说明基因控制生物体性状的两种方式
描述基因选择性表达与细胞分化的关系
2
了解白化病等，关注人类健康
3
基因表达产物与性状的关系
目录
contents
01
02
基因的选择性表达与细胞分化
情境导入
这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗
同一株水毛茛，裸露在空气中和浸在水中部分，你发现了什么？
这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的
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
这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的
这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的
基因表达产物与性状的关系
豌豆圆粒与皱粒的秘密
淀粉有保留水分的作用
淀粉含量高的豌豆
有效地保留水分
淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩
是什么原因导致豌豆淀粉含量不一样
基因表达产物与性状的关系
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
控制
酶的合成
代谢过程
生物性状
控制
控制
基因
豌豆圆粒与皱粒的秘密
基因表达产物与性状的关系
人的白化病症状形成原因
白化症状
控制酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸不能正常转化为黑色素
缺乏黑色素表现为白化病
控制
酶的合成
代谢过程
控制
控制
基因
生物性状
大约70%的囊性纤维化形成原因
基因表达产物与性状的关系
编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基对
缺少苯丙氨酸，CFTR蛋白空间结构异常
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
控制
蛋白质结构
蛋白质功能
生物性状
控制
控制
基因
囊性纤维化是北美白种人中常见的一种遗传病，患者支
气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。
镰状细胞贫血形成原因
基因表达产物与性状的关系
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，容易破裂，运输O2能力降低
患溶血性贫血
控制
蛋白质结构
蛋白质功能
生物性状
控制
控制
基因
通过以上实例说明基因如何控制控制生物的性状
基因表达产物与性状的关系
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
基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
间接控制
直接控制
豌豆圆粒与皱粒
人的白化病
70%的囊性纤维化
镰状细胞贫血
1.判断关于基因对性状的控制过程的叙述
(1)基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中(　 　)
(2)④⑤过程的结果存在差异的直接原因是血红蛋白结构的不同( )
(3)图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体(　 )
(4)白化病是酪氨酸酶活性降低造成的(　　)
(5)基因控制囊性纤维化与基因2控制性状的方式相同(　　)
×
正误判断
√
√
√
×
典例分析
[典例1] 现代科学对皱粒性状豌豆的形成给出了一个完整的回答：皱粒豌豆中的DNA插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又导致细胞内淀粉含量降低，游离蔗糖的含量升高。根据以上信息，下列说法不正确的是(　　)
A．圆粒豌豆具有淀粉分支酶
B．基因通过控制酶的合成来间接控制生物体的性状
C．淀粉分支酶具有分解淀粉的作用
D．淀粉是亲水性很强的大分子有机物
C
淀粉分支酶具有合成淀粉的作用，C错误；淀粉是亲水性很强的大分子有机物，圆粒豌豆中淀粉含量多，亲水性强而饱满，D正确。
解析：
基因的选择性表达与细胞分化
思考讨论
同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么呢
生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的
思考讨论
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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 + + + - - +
说明:“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。
3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。因此，这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，但也有-些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有 细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。
1. 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别
思考讨论
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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 + + + - - +
说明:“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。
这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有 细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。
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
基因的选择性表达与细胞分化
思考讨论
下图中，在胰岛细胞和红细胞中，分别什么基因表达了？
胰岛细胞
红细胞
在胰岛细胞中胰岛素基因、核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因表达了
在红细胞中卵清蛋白基因、核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因表达了
基因的选择性表达与细胞分化
思考讨论
不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为什么类别？
胰岛细胞
红细胞
◆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
管家基因
奢侈基因
基因的选择性表达与细胞分化
思维拓展
下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态，请据图分析回答下列问题：
(1)上述基因属于管家基因的是________，属于奢侈基因的是________。(2)这三种细胞“血红蛋白基因”均__________表达，所以这三种细胞不包括________；A细胞可产生“胰岛素”，应为________细胞；B细胞可产生“生长激素”，应为________细胞。
b、c、d　
a　
不能
红细胞
胰岛B
垂体
基因的选择性表达与细胞分化
▲基因的选择性表达与基因表达的调控有关
▲细胞分化的本质：
基因的选择性表达
调控基因表达多少
在哪种细胞中表达
表达水平的高低
基因什么时候表达
调控基因是否表达
这些调控会直接影响性状
基因的选择性表达与细胞分化
思维拓展
在细胞分化的过程中，DNA、 tRNA、 rRNA、mRNA、蛋白质的种类、细胞的数目、细胞的形态、结构和功能会发生改变
DNA、 tRNA、 rRNA的种类、细胞的数目不会发生改变
mRNA、蛋白质的种类、细胞的形态、结构和功能发生改变
2.细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转(　　)
3.在一个细胞中所有的基因都一定表达(　　)
4.同一个体的不同组织细胞的形态、功能不同是基因选择性表达的结果(　　)
5.不同生物的细胞的形态、结构不同是基因不同造成的(　　)
×
正误判断
√
√
√
典例分析
[典例2] 同一生物体内的不同组织细胞之间，不同的是(　　)
A.染色体上的基因
B.细胞质中的tRNA
C.遗传密码的种类
D.细胞质中的mRNA
D
同一生物体内不同组织细胞中，染色体上的基因都相同，A错误；同一生物体内不同组织细胞中，细胞质中的tRNA都相同，B错误；同一生物体内不同组织细胞中，遗传密码的种类都相同，C错误；同一生物体内不同组织细胞中选择性表达的基因不同，因此细胞质中的mRNA不同，D正确。
解析：
学习小结
基因表达与性状
细胞分化
基因表达产物
性状
基因选择性表达
1.下列关于细胞分化的叙述，正确的是(　　)
A.细胞分化只发生在胚胎期
B.不同的细胞中，mRNA完全不同
C.细胞分化过程中，细胞内的DNA会发生改变
D.细胞分化是基因选择性表达的结果
习题巩固
细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种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。细胞分化的实质是基因的选择性表达。细胞分化发生在整个生命进程中，在胚胎期达到最大限度，A错误；分化过程中，由于基因的选择性表达，不同细胞中mRNA不完全相同，B错误；细胞分化过程中，遗传物质不发生改变，C错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，D正确。
解析：
D
2.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：
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
习题巩固
由图可知，花青素的合成是由多对基因共同控制的，A正确；基因①②③分别通过控制酶1、2、3的合成来控制花青素的合成，B正确，C正确；基因具有独立性，基因①不表达，基因②和基因③仍然能够表达，D错误。
解析：
D