4.2+基因表達(dá)與性狀的關(guān)系-2024-2025學(xué)年高一生物下學(xué)期同步授課課件（人教版2019必修2）VIP

第四章基因的表達(dá)第2節(jié)

基因表達(dá)與性狀的關(guān)系同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉片和浸沒(méi)在水中的葉片，形態(tài)是不同的。浮在水面上的葉子是寬闊的五邊形或者手掌形，而沉在水中的葉子則變成了細(xì)細(xì)的絲狀葉。討論:1.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎?2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的?這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成是一樣的。這兩種葉形的差異，可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的。一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系翻譯轉(zhuǎn)錄信使DNA蛋白質(zhì)基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成RNA基因如何控制生物體的性狀？思考蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。體現(xiàn)生物體的形態(tài)特征和生理特性，如豌豆的圓粒皺粒、人的血型等性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系例1：豌豆的圓粒與皺粒編碼淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶活性正常淀粉合成正常，含量增加淀粉含量高，有效保留水分編碼淀粉分支酶的基因被打亂淀粉分支酶異常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的由于失水而皺縮基因酶的合成控制生物的性狀間接控制代謝過(guò)程控制基因酶細(xì)胞代謝性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系這只大猩猩名為雪花，1964年出生，1966入住巴塞羅那動(dòng)物園，一生都生活在那里，2003年死于皮膚癌。它是現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的唯一的白化病大猩猩。由于酪氨酸酶缺乏或功能減退引起的一種皮膚及附屬器官黑色素缺乏或合成障礙的遺傳性白斑病。主要表現(xiàn)：畏光、毛發(fā)及皮膚呈白色。例2：白化病形成的原因控制酪氨酸酶的基因正常酪氨酸酶正常合成酪氨酸能正常轉(zhuǎn)化為黑色素表現(xiàn)正常控制酪氨酸酶的基因異常酪氨酸酶不能正常合成酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)化為黑色素缺乏黑色素，表現(xiàn)白化病基因酶的合成控制生物的性狀間接控制代謝過(guò)程控制基因酶細(xì)胞代謝性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系例3：囊性纖維病CFTR（蛋白）基因缺失了3個(gè)堿基CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常，導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)功能異常氯離子濃度異常，患者支氣管內(nèi)黏液增多黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)性狀基因控制生物的性狀直接控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)例4：鐮狀細(xì)胞貧血一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼血紅蛋白的基因發(fā)生了一個(gè)堿基對(duì)的替換血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細(xì)胞成鐮刀型，運(yùn)輸O2能力降低容易破裂，患溶血性貧血基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)性狀基因控制生物的性狀直接控制蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因控制生物性狀的方式間接控制直接控制基因通過(guò)控制酶或激素的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀。例如：豌豆的粒形、人的白化病基因還能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。例如：囊性纖維病、鐮刀型細(xì)胞貧血癥。一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因可以通過(guò)不同的途徑控制性狀，但基因什么時(shí)候表達(dá)，在哪種細(xì)胞中表達(dá)以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的，這種調(diào)控又是如何進(jìn)行的呢？本質(zhì)二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

檢測(cè)的3種細(xì)胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細(xì)胞++++--紅細(xì)胞+++-+-胰島細(xì)胞+++--+二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

細(xì)胞中并不是所有的基因都表達(dá)，基因的表達(dá)存在選擇性

(4)聯(lián)系有絲分裂知識(shí)，高度分化的動(dòng)植物體細(xì)胞中仍含有本物種全套遺傳信息的原因是__________________________________________。所有體細(xì)胞都是由受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂而來(lái)的(5)通過(guò)分析可知，細(xì)胞分化的根本原因是__________________?；虻倪x擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)?；虻倪x擇性表達(dá)(2)“奢侈基因”：只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)與細(xì)胞特定的功能有關(guān)。如：胰島素基因、抗體基因。歸納拓展1.“管家基因”和“奢侈基因”

2.細(xì)胞分化

表觀遺傳柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)資料1

柳穿魚是一種園林花卉。下圖所示的兩株柳穿魚，除了花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，其他方面基本相同。柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。下圖所示的兩株柳穿魚，它們體內(nèi)的Lcyc基

因序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開(kāi)花時(shí)表達(dá)，而植株B的Lcyc基因不表達(dá)。研究表明，植

株B的Lcyc基因不表達(dá)的原因是它被高度甲基化（

Lcyc基因有多個(gè)堿基連接甲基基團(tuán)）了。科學(xué)家將這兩個(gè)植株作為親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1的花與植株A相似，F(xiàn)1自交的F2中絕大部分植株的花

與植株A的相似，少部分植株的花與植株B的相似。1.上述資料中，柳穿魚花性狀改變的原因是什么？思考.討論柳穿魚花的形態(tài)改變是因?yàn)長(zhǎng)cyc基因的部分堿基被高度甲基化。植株A植株B大部分少部分×

2.F1的花為什么與植株A的相似？

3.在F2中為什么有些植株的花與植株B的相似？F1植株同時(shí)含有來(lái)自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能夠表達(dá)，表現(xiàn)顯性；植株B的Lcyc基因由于部分堿基甲基化，基因表達(dá)受阻，表現(xiàn)隱性。因此，同時(shí)含有這兩個(gè)基因的F1中，花與植株A的相似。F1自交后，F(xiàn)2中有部分植株含兩個(gè)來(lái)自植株B的Lcyc基因，由于該基因部分堿基被甲基化，表達(dá)受阻，因此，這部分植株的花與植株B的相似。PF1F2資料2

某種實(shí)驗(yàn)小鼠毛色受等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性，表現(xiàn)為黃色；a為隱性，表現(xiàn)為黑色體

毛。純種黃色小鼠與純種黑色小鼠雜交，子代小鼠基因型為Avya，卻表現(xiàn)出黃色和黑色之間的

一系列過(guò)渡類型。研究表明，在Avy基因的前端(或稱“上游”)有一段特殊的堿基序列決定著該

基因的表達(dá)水平，這段堿基序列具有多個(gè)可發(fā)有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)，當(dāng)這些位

點(diǎn)甲基化后，Avy基因的表達(dá)就受到抑制，并且甲基化程度越高，受到的抑制越明顯，小鼠體毛

的顏色就越深。小鼠毛色的遺傳1.上述資料中，小鼠性狀改變的原因是什么？小鼠毛色的改變是因?yàn)锳vy基因的前端有一段影響Avy基因表達(dá)的特殊的堿基序列被甲基化。發(fā)生在基因或基因前端的甲基化修飾均導(dǎo)致相關(guān)基因的表達(dá)受到抑制，進(jìn)而影響性狀。2.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？這對(duì)你認(rèn)識(shí)基因和性狀

的關(guān)系有什么啟示？資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象都表現(xiàn)為基因的堿基序列不變，但部分堿基發(fā)生甲基化修飾，抑制了基因表達(dá)，進(jìn)而對(duì)表型產(chǎn)生影響。DNA甲基化修飾可以遺傳給后代，使后代出現(xiàn)同樣的表型。堿基序列保持不變，性狀發(fā)生改變，這表明基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，基因的表達(dá)受到很多因素影響，體現(xiàn)了基因與性狀之間關(guān)系的復(fù)雜性。概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，

叫作表觀遺傳。

柳穿魚Lcyc基因的甲基化抑制了基因表達(dá)，小鼠Avy基因前端的甲基化抑制了基

因表達(dá)。表觀遺傳表觀遺傳修飾的方式有DNA的甲基化、組蛋白的甲基化、乙?；缺碛^遺傳的調(diào)節(jié)機(jī)制

A.豌豆的圓粒與皺粒是一對(duì)相對(duì)性狀B.豌豆粒中水可與淀粉結(jié)合成為結(jié)合水C.淀粉分支酶的作用是催化淀粉水解D.該實(shí)例體現(xiàn)基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀C課堂練習(xí)2.如圖為圓粒豌豆的產(chǎn)生機(jī)制,請(qǐng)據(jù)圖判斷下列敘述錯(cuò)誤的是(

)

A.淀粉分支酶基因R是豌豆種子細(xì)胞中具有遺傳效應(yīng)的DNA片段B.b過(guò)程能發(fā)生A與T、C與G的配對(duì)C.R中插入一小段DNA序列使淀粉分支酶出現(xiàn)異常,活性大大降低,會(huì)導(dǎo)致種子中蔗糖增多D.此圖解體現(xiàn)了基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程,進(jìn)而控制生物體的性狀B3.(2023·海南高考)某植物的葉形與R基因的表達(dá)直接相關(guān)?，F(xiàn)有該植物