4.2基因表达与性状的关系 ppt课件(9)-2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、基因表达与性状的关系问题探讨空气中的叶浸在水中中的叶 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？叶呈扁平状叶呈丝状这两种形态的这两种形态的叶，其细胞的叶，其细胞的基因组成是一基因组成是一样的。样的。这两种叶形的差这两种叶形的差异，可能是由叶异，可能是由叶片所处的环境因片所处的环境因素引起的素引起的基 因 表 达 产 物 与 性 状 的 关 系一.基因表达产物与性状的关系圆粒豌豆皱粒豌豆(1)一.基因表达产物与性状的关系编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶蔗糖淀粉 锁水强饱满（圆粒）基因序列被打乱 淀粉分支酶异常蔗糖淀粉 插入一段DNA序列活性大大降低

2、（含量降低）细胞失水皱缩（皱粒）实例1：豌豆的圆粒与皱粒(1)一.基因表达产物与性状的关系实例2：人的白化病酪氨酸酶基因 酪氨酸酶酪氨酸黑色素 正常酪氨酸酶基因异常 酪氨酸酶酪氨酸黑色素（无）(1)编码淀粉分支酶的基因 淀粉分支酶蔗糖淀粉 锁水强酪氨酸酶基因 酪氨酸酶酪氨酸黑色素 正常一.基因表达产物与性状的关系代谢过程合成代谢过程合成生物性状生物性状基因通过控制基因通过控制酶的合成酶的合成来控制来控制代谢过程代谢过程，进而，进而控制生物体的性状控制生物体的性状(1)一.基因表达产物与性状的关系其他实例：酒精（乙醇）乙醇脱氢酶乙醛乙醛脱氢酶乙酸（醋酸）CO2、H2O等乙醇脱氢酶相关基因乙醛脱氢

3、酶相关基因乙醛有毒，扩张血管酒精（乙醇）乙醇脱氢酶乙醛乙醛脱氢酶乙酸（醋酸）CO2、H2O等乙醇脱氢酶相关基因乙醛脱氢酶相关基因一.基因表达产物与性状的关系乙醛增多，乙醛有毒，扩张血管喝酒上脸（脸红）酒精中毒（脸白）酒量好一.基因表达产物与性状的关系为什么酒量差的人好像训练后好像酒量提高了？酒量差的人肝脏不能有效将酒精分解，长期喝酒训练后，机体会做出调整，让酒精充满整个身体以稀释酒精，达到酒量变大的假象。但长期以往对身体的危害很大！囊性纤维化囊性纤维化是是北美白种人中常北美白种人中常见的一种遗传病，患者支气管见的一种遗传病，患者支气管被异常的粘液堵塞，常于幼年被异常的粘液堵塞，常于幼年时死于肺

4、部感染。时死于肺部感染。常染色体隐性遗传病一.基因表达产物与性状的关系(2)一.基因表达产物与性状的关系编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基编码编码CFTRCFTR蛋白的基因蛋白的基因第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白片段CFTR蛋白结构异常CFTR蛋白功能异常囊性纤维化CFTR蛋白作用原理分析ATPADP功能正常的CFTR蛋白H2O异常关闭的CFTR蛋白稀薄的黏液氯离子黏稠的分泌物不断积累(2)一.基因表达产物与性状的关系编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基编码编码CFTRCFTR蛋白的基因蛋白的基因第508位缺少苯丙氨酸CFTR蛋白片段CFTR蛋白结构异常CFTR蛋白功能异常囊性纤维化基因还能

5、通过控制基因还能通过控制蛋白质的结构蛋白质的结构直接直接控制生物体的性状控制生物体的性状生物性状(2)基因基因酶酶细胞代谢细胞代谢生物性状生物性状结构蛋白结构蛋白生物性状生物性状蛋白质蛋白质间接作用间接作用直接作用直接作用1.1.基因通过控制基因通过控制 来控制来控制 ，进而控制，进而控制生物体的性状。生物体的性状。酶的合成酶的合成 代谢过程代谢过程2.2.基因还能通过控制基因还能通过控制 来来 控制生控制生物体的性状。物体的性状。蛋白质的结构蛋白质的结构直接直接一.基因表达产物与性状的关系小结基因的选择性表达与细胞分化胰岛细胞血细胞输卵管细胞同一个人的这些细胞遗传物质相不相同？形态和功能为什

6、么不同？相同基因的选择性表达检测的检测的3 3种细胞种细胞卵清蛋白基因、珠蛋白卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因基因、胰岛素基因卵清蛋白卵清蛋白mRNAmRNA珠蛋白珠蛋白mRNAmRNA胰岛素胰岛素mRNAmRNA输卵管细胞输卵管细胞+-红细胞红细胞+-+-胰岛细胞胰岛细胞+-+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，对这三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：二.基因的选择性表达与细胞分化说明：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。卵清蛋白基因卵清蛋白基因珠蛋白基因珠蛋白基因胰岛素基因胰岛素基因-ATGCATGCAT CCATGC

7、TAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GGTACGATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-其他基因均相同输卵管细胞：（假设所有基因都位于一个DNA上）卵清蛋白卵清蛋白mRNAmRNA卵清蛋白基因卵清蛋白基因珠蛋白基因珠蛋白基因胰岛素基因胰岛素基因-ATGCATGCAT CCATGCTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GGTACGATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAG

8、GGTCTAC GTACGTAGGTACG-其他基因均相同珠蛋白珠蛋白mRNAmRNA红细胞：（假设所有基因都位于一个DNA上）（未表达）（未表达）（未表达）（未表达）卵清蛋白基因卵清蛋白基因珠蛋白基因珠蛋白基因胰岛素基因胰岛素基因-ATGCATGCAT CCATGCTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GGTACGATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-其他基因均相同胰岛素胰岛素mRNAmRNA胰岛细胞：（假设所有基因都位于一个DNA上）（未表达）（未表达）

9、3种细胞中有表达情况相同的基因吗？虽然有一些特定功能的蛋虽然有一些特定功能的蛋白质，只在特定的细胞中白质，只在特定的细胞中合成，但也有些蛋白质在合成，但也有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比所有的细胞中都合成，比如如ATPATP合成酶基因合成酶基因、细胞细胞呼吸酶基因呼吸酶基因、核糖体蛋白核糖体蛋白基因基因等。等。3种细胞中有表达情况相同的基因吗？虽然有一些特定功能的蛋虽然有一些特定功能的蛋白质，只在特定的细胞中白质，只在特定的细胞中合成，但也有些蛋白质在合成，但也有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比所有的细胞中都合成，比如如ATPATP合成酶基因合成酶基因、细胞细胞呼吸酶基因呼吸酶基因、核糖体蛋

10、白核糖体蛋白基因等。基因等。细胞分化的实质是？基因的选择性表达基因的选择性表达二.基因的选择性表达与细胞分化小结细胞中表达细胞中表达的基因的基因管家管家基因基因奢侈奢侈基因基因在在所有细胞中都表达所有细胞中都表达的基因指导合成的蛋的基因指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的；白质是维持细胞基本生命活动所必须的；RNARNA聚合酶基因，核糖体蛋白基因等；聚合酶基因，核糖体蛋白基因等；只在只在某类细胞中特异性表达某类细胞中特异性表达的基因，这类的基因，这类基因表达会使细胞在形态、结构和功能上基因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异；产生稳定的差异；胰岛素基因，卵清蛋白基因等；胰岛

11、素基因，卵清蛋白基因等；细胞分化的本质：基因的选择性表达“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如何？”预习下一个知识点：表观遗传如图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知（）A.基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中B.图中过程需RNA聚合酶的催化，过程需tRNA的协助C.过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同D.过程表明基因通过控制酶的合成来控制生物体性状练一练B有人把分化细胞中表达的基因形象地分为“管家基因”和“奢侈基因”。“管家基因”在所有细胞中表达，是维持细胞基本生命活动所必需的；而“奢侈基因”只在特定组织细胞中表达。下列属于“奢侈基因”表达产物的是

12、()A.ATP水解酶B.RNA聚合酶C.膜蛋白D.血红蛋白练一练D某基因某基因-ATGCATGCAT CCATGCTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GGTACGATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-对应的对应的mRNAmRNA转录转录翻译翻译蛋白质蛋白质酶酶代谢代谢性状性状性状性状结构结构性状是由基因决定的！但是不是只由基因决定呢？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！1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的

13、原因是什么？2.分析资料1，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？3.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？阅读课本73页思考讨论，并思考以下问题：资料一信息梳理：柳穿鱼花的形态结构Lcyc基因的表达（转录和翻译）植株A植株B 直接 相关基因不相同同开花时 表达不表达（甲基化）：资料一信息梳理：（甲基化）：DNA甲基化是指在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5号碳位共价键结合一个甲基基团（了解）资料一信息梳理：F1F2P植株A植株B与植株A相似少部分B绝大部分A（自交）DNA甲基化抑制了基因的表达！CA UCCCUAAGG

14、AUAG CCAUCCCAGAUG资料一信息梳理补充-ATGCATGCAT CGATCGTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GCTAGCATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-基因（Lcyc基因）非编码区非编码区编码区不编码mRNA不编码mRNA(编码mRNA)启动子终止子启动子：启动子是RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA 序列终止子：给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列RNA聚合酶资料一信息梳理补充-ATGCATGCAT CGATCGTAG

15、CCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GCTAGCATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-基因（Lcyc基因）非编码区非编码区编码区(编码mRNA)启动子终止子启动子：启动子是RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA 序列终止子：给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列CA UCCCUAAGGAUAG CCAUCCCAGAUG转录mRNA资料一信息梳理补充-ATGCATGCAT CGATCGTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG C

16、ATGCATCCATGC-TACGTACGTA GCTAGCATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-基因（Lcyc基因）非编码区非编码区编码区(编码mRNA)启动子终止子CA UCCCUAAGGAUAG CCAUCCCAGAUG转录mRNA翻译蛋白质若DNA甲基化后又会怎样呢？资料一信息梳理补充-ATGCATGCAT CGATCGTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GCTAGCATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTA

17、GGTACG-基因（Lcyc基因）非编码区非编码区编码区启动子终止子CH3CH3DNA的启动子甲基化后的其中一种机制可能吸引其他蛋白质与之结合，这样RNA聚合酶便不能结合上去，该基因不能转录，则不能表达！-ATGCATGCAT CGATCGTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GCTAGCATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-基因（Lcyc基因）启动子终止子-ATGCATGCAT CGATCGTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG

18、 CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GCTAGCATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-启动子终止子CH3CH31.这两种基因的碱基序列有没有改变？没有2.这两种基因都表达了吗？甲基化的基因未表达3.DNA甲基化可以遗传吗？可以，柳穿鱼花的实验可以证明植株A植株BF1F2P植株A植株B与植株A相似少部分B绝大部分A（自交）-ATGCATGCAT CGATCGTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GCTAGCATCGGT AGGGATTCCTAT

19、C GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-基因（Lcyc基因）启动子终止子-ATGCATGCAT CGATCGTAGCCA TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG CATGCATCCATGC-TACGTACGTA GCTAGCATCGGT AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC GTACGTAGGTACG-启动子终止子CH3CH3表观遗传：表观遗传：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，叫作表观遗传。（教材P74页）资料二信息梳理你能用表观遗传的观你能用表观遗传的观点解释资料二出现的点解释资料二出现的现象吗？现象吗？资料

20、二信息梳理一.表观遗传（2）除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。（教材（教材P74P74，相关信息），相关信息）组蛋白甲基化后，会使DNA缠绕在组蛋白上更紧，这样DNA不能解开双链从而不能转录，基因不能表达！组蛋白甲基化后，也可以移除，这样DNA就又可以转录了！一.表观遗传所以组蛋白修饰没有DNA甲基化稳定！（3）非编码RNA非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)DNADNAmRNA非编码RNA蛋白质阻止翻译(抑制基因表达)互补配对如下图所示的一种非编码RNA（主要抑制翻译）一.表观遗传一.表观遗传小结1.1.概念：概念：生物体

21、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，叫作表观遗传。（教材P74页）2.2.种类种类DNA甲基化组蛋白甲基化、乙酰化等非编码RNA（稳定）（不稳定）（了解）二.表观遗传与生活的联系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！二.表观遗传与生活的联系与社会的联系与社会的联系吸烟会使人体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。环境环境DNA甲基化甲基化诱发诱发二.表观遗传与生活的联系基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关三.基因与性状的关系大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。1.性

22、状与基因也存在一一对应关系。2.一个性状可以受到多个基因的影响如高茎由高茎基因D控制，矮茎由矮茎基因d控制如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。三.基因与性状的关系大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。1.性状与基因也存在一一对应关系。2.一个性状可以受到多个基因的影响3.一个基因也可以影响多个性状水稻中的Ghd7基因开花生长发育产量三.基因与性状的关系大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。1.性状与基因也存在一一对应关系。2.一个性状可以受到多个基因的影响3.一个基因也可以影响多个性状4.性状可由基因与环境共同决定性状三.基因与性状的关系基因

23、与基因基因与基因表达产物基因与环境DA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，从而间接控制生物性状C生物性状由基因决定，也受环境影响D若基因不表达，则基因和基因也不表达1.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（）练一练2E基因编码的G蛋白是细胞转运葡萄糖的主要转运体，下表是对两种鸟类G蛋白的分析数据，糖基化（包括N一糖基化和O一糖基化）可以加速葡萄糖的转运。下列叙述错误的是（）A鸟类物种鸟类物种G蛋白的氨基酸数蛋白的氨基酸数N一糖基化数目一糖基化数目O-糖基化数目糖基化数目甲甲476237乙乙325252A据表

24、中数据推测甲种鸟比乙种鸟可能更擅长飞行B两种鸟类的E基因的根本差异在于脱氧核苷酸的排列顺序不同C该实例说明基因通过控制蛋白质结构来直接控制生物性状D甲乙两种鸟E基因的差异可能是碱基对增添、缺失或替换的结果练一练3下列关于“基因与性状”关系的描述，正确的是（）A基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状B基因与生物性状之间不存在简单的线性关系C基因与多种因素相互作用精细地调控生物的性状DDNA上的片段均能直接或间接地控制生物的性状C练一练CA过程是转录，它以DNA的两条链为模板、四种核苷酸为原料合成mRNAB过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成C囊性纤维病是基因通过控制蛋白质的结构而直接控制性状D某段DNA上发生了基因突变，则形成的mRNA、蛋白质一定会改变4如图为基因的作用与性状的表现流程示意图。正确的选项是（）练一练