1、基 因 表 达 产 物 与 性 状 的 关 系01一、一、基因基因、蛋白质蛋白质与与性状性状的关系的关系 1.1.基因与蛋白质之间有什么关系？基因与蛋白质之间有什么关系？2.2.蛋白质与性状之间有什么关系？蛋白质与性状之间有什么关系？3.3.基因与性状之间有什么关系？基因与性状之间有什么关系？1.1.基因基因指导指导蛋白质的合成，基因的表达产物是蛋白质的合成，基因的表达产物是蛋白质蛋白质2.2.蛋白质是生命活动的承担者和体现者蛋白质是生命活动的承担者和体现者3.3.基因基因 控制控制 性状性状基因指导蛋白质的合成来控基因指导蛋白质的合成来控制生物性状的过程，叫做制生物性状的过程，叫做基基因的表
2、达因的表达？小任务小任务阅读阅读 P69-70 P69-70，从基因的角度解释以下现象：，从基因的角度解释以下现象：1.1.豌豆的圆粒和皱粒豌豆的圆粒和皱粒 2.2.人的白化症人的白化症 3.3.囊性纤维病囊性纤维病 4 4.镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症例一：豌豆的圆粒和皱粒编码淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正常,活性较高淀粉合成正常淀粉含量高，有效保留水分插入DNA序列淀粉分支酶异常,活性较低淀粉合成受阻淀粉含量低，失水皱缩基因性状酶代谢过程图1 白化病患者例二：人的白化症状形成机制皮肤及其附属器官缺乏黑色素，皮肤及其附属器官缺乏黑色素，表现出怕光等行为。表现出怕光等行为。编码酪氨酸酶的
3、基因正常酪氨酸转化为黑色素酪氨酸酶正常表现正常编码酪氨酸酶的基因异常酪氨酸酶不能合成缺乏黑色素，表现为白化基因性状酶代谢过程以上实例说明以上实例说明基因是如何控制性状基因是如何控制性状的？的？1.1.豌豆的圆粒和皱粒豌豆的圆粒和皱粒 2.2.人的白化症人的白化症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 。酶的合成酶的合成代谢的过程代谢的过程生物体的性状生物体的性状例三：囊性纤维病形成机制编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基CFTR转运氯离子的功能异常CFTR蛋白缺少1个苯丙氨酸，蛋白结构异常支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌大量繁殖，肺功能严重受损囊性纤维化气管囊性纤维化气管正
4、常正常气管气管 囊性纤维化是北美白种人常囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病，患者支气管被见的一种遗传病，患者支气管被异常的黏液异常的黏液堵塞，常于幼年时死堵塞，常于幼年时死于肺部感染。于肺部感染。基因蛋白质结构性状编码血红蛋白的基因血红蛋白的结构正常红细胞形态正常例四：镰状细胞贫血编码血红蛋白的基因的一个碱基发生变化（碱基替换）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基因通过控制基因通过控制 ，直接直接控制控制 。以上实例说明以上实例说明基因是如何控制性状基因是如何控制性状的？的？蛋白质的结构蛋白质的结构生物体的性状生物体的性状3 3、囊性纤维病囊性纤维病4 4、镰刀型贫血症
5、、镰刀型贫血症一、基因表达产物与性状的关系 P71直接控制间接控制基因蛋白质结构酶的合成代谢过程生物性状1、基因通过控制_来控制_，进而控制生物体的性状酶的合成代谢过程2、基因还能通过控制_来_控制生物体的性状蛋白质的结构直接基因的选择性表达与细胞分化02胰岛细胞血细胞输卵管细胞同一个人的这些细胞遗传同一个人的这些细胞遗传物质相不相同？物质相不相同？细胞的形态和功能为什么不同？细胞的形态和功能为什么不同？相同相同基因的选择性表达转录的产物不同（mRNA、tRNA、rRNA):基因的选择性表达二、基因的选择性表达与细胞分化 思考思考讨论讨论检测的检测的3 3种细胞种细胞是否含有三种是否含有三种基
6、因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+-+分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果2 2.3 3种细胞中的种细胞中的DNADNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但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只检测到其中一种基因的mRNAmRNA，这一事实说明了什么？，这一事实说明了什么？细胞中并不是所有的基因都表达，即基因的选择性表达。3、3种细胞中有表达情况相同的基因吗？有，有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比如有，有些蛋白质在所有的细胞
7、中都合成，比如ATPATP合成酶基因、呼吸合成酶基因、呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。酶基因、核糖体蛋白基因等。1.表达的基因分类管家基因在所有细胞中都表达的基因。奢侈基因 只在某类细胞中特异性表达的基因。（如核糖体蛋白基因、（如核糖体蛋白基因、ATPATP合合成酶基因、呼吸酶基因。）成酶基因、呼吸酶基因。）（如卵清蛋白基因、胰岛（如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。）素基因、血红蛋白基因。）2.细胞分化的本质基因的选择性表达。2.2.下表是人体内的红细胞下表是人体内的红细胞(未成熟未成熟)、胰岛、胰岛B B细胞、浆细胞（与合成抗体有细胞、浆细胞（与合成抗体有关）内所含有的核基因及这些基因
8、表达的情况关）内所含有的核基因及这些基因表达的情况(“(“”表示该基因能表达，表示该基因能表达，“”表示该基因未表达表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是。下列有关说法正确的是()A.A.均表示均表示“”B B此表说明细胞分化导致基因的选择性表达此表说明细胞分化导致基因的选择性表达C C三种细胞中三种细胞中mRNAmRNA和蛋白质种类完全不同和蛋白质种类完全不同D D三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同全相同细胞血红蛋白基因胰岛素基因抗体基因有氧呼吸酶基因红细胞胰岛B细胞浆细胞A复习与提高复习与提高一、
9、一、选择题选择题1.人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两种细人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两种细胞内胞内 ()A.tRNA不同不同 B.rRNA不同不同 C.mRNA不同不同 D.DNA上的遗传信息不同上的遗传信息不同C C复习与提高复习与提高一、一、选择题选择题2.人的胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细人的胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中（胞中（）A、只有胰岛素基因、只有胰岛素基因B、比人受精卵基因要少、比人受精卵基因要少C、有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因、有胰岛素基因和其他基因，但没有
10、血红蛋白基因D、既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因、既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因D D巩固练习1.图中_是奢侈基因，_是管家基因；2.图中_最可能是ATP合成酶基因；3.图中_最可能是胰岛素基因；4.神经细胞有没有胰岛素基因？_ 神经细胞能不能产生胰岛素？_ 原因是_；甲乙丙丁丁甲 有不能基因的选择性表达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()A.ATP水解酶B.RNA聚合酶C.膜蛋白D.血红蛋白D三、表观遗传 基
11、因的选择性表达与基因表达的调控有关。调控基因是否表达调控基因表达多少性状直接影响【资料1】开辐射对称花性状表现开轴对称花Lcyc基因测序相同Lcyc基因表达不表达表达Lcyc基因甲基化检测高度甲基化未甲基化植物A和植株B杂交，F开轴对称花，F绝大部分植物开轴对称花，少部分植物开辐射对称花杂交实验柳穿鱼植株A植株BCH3CH3GC GC5335DNA甲基化修饰甲基化抑制基因表达可以遗传给后代碱基序列保持不变【资料2】AvyaAvy显性，黄色体毛隐性，黑色体毛aAvya不同小鼠表现出黄色和黑色之间的一系列过渡类型Avy基因可甲基化位点甲基化抑制基因表达，甲基化程度越高，受到抑制越显著，体毛颜色越深
12、研究表明：可以遗传给后代该基因碱基序列保持不变 发生在基因或基因前端的甲基化修饰，均导致相关基因的表达受抑制讨论1.1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？3.3.资料资料1 1和资料和资料2 2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基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？因和性状的关系有什么启示？资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的 保持不变，但部分碱基发生了 ，抑制了 ，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以 ，使后代出现同样的表型。碱基序列甲基化修饰基因的表达遗传给后代【总结】表观遗传 概念：
13、生物体基因的生物体基因的碱基序列保持不变碱基序列保持不变，但，但基因表达和表型基因表达和表型发生发生可可遗传遗传变化的现象，叫作表观遗传。变化的现象，叫作表观遗传。形成原因：DNA的甲基化 构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等 发生时期：普普遍遍存在存在于生物体的生长、发育和衰老的于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程整个生命活动过程中中【总结】表观遗传 表观遗传的特点 DNA序列不变 可遗传 受环境影响 可逆性 【与社会的联系】研究表明，吸烟会使人的体细胞DNA甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA甲基化水平明显升高
14、。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基因甲基化决定了蜜蜂发育成工蜂还是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的 有研究表明，吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高；练习：1.下列不属于表观遗传的特点是（下列不属于表观遗传的特点是（）A、对表型的影响可遗传给后代、对表型的影响可遗传给后代B、DNA碱基序列上可能连接多个甲基集团碱基序列上可能连接多个甲基集团C、甲基化导致、甲基化导致DNA碱基序列发生改变碱基序列发生改变D、可由组蛋白的、可由组蛋白的 某些修饰导致某些修饰
15、导致C练习：2.20132.2013年，我国科学家发现斑马鱼子代胚胎可继承精子年，我国科学家发现斑马鱼子代胚胎可继承精子DNADNA甲基化模式，在世界甲基化模式，在世界上首次以实验证明精子的表观遗传信息可以完整遗传。表观遗传现象普遍存在于上首次以实验证明精子的表观遗传信息可以完整遗传。表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。下列关于表观遗传的说法正生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。下列关于表观遗传的说法正确的是（确的是（）A A表观遗传现象是指基因表达发生改变，但基因的碱基序列不变表观遗传现象是指基因表达发生改变，但基因的碱基序列不变B B不可遗传性是表
16、观遗传的特点之一不可遗传性是表观遗传的特点之一C C同卵双胞胎之间的微小差异是基因突变的结果同卵双胞胎之间的微小差异是基因突变的结果D D表观遗传的调控机制只有表观遗传的调控机制只有DNADNA甲基化甲基化A三、小结 P74表观遗传能够使生物体在 的情况下发生可遗传的性状改变基因通过其表达产物 来控制性状；细胞内的 以及 都是受到调控的；细胞分化的实质是 的结果；蛋白质基因表达与否表达水平的高低基因选择性表达基因的碱基序列不变四、基因与性状之间的关系 基因与性状的关系：基因与性状的关系：一个基因一个基因 一个性状一个性状1.1.豌豆的圆粒和皱粒豌豆的圆粒和皱粒 2.2.人的白化症人的白化症3.
17、3.囊性纤维病囊性纤维病 4.4.镰刀型贫血症镰刀型贫血症多个基因多个基因 一个性状一个性状例如：例如：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。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。一个基因一个基因 多个性状多个性状例如：例如：水稻水稻Ghd7Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与开花的调控，而且基因编码的蛋白质不仅参与开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。并不是简单的一一对应关系并不是简单的一一对应关系（一因一效）（一因一效）（多因一效）（多因一效）（一因多效）（一因多效）水毛茛生物的性状全部由基因
18、决定？生物的性状全部由基因决定？南橘（上）北枳（下）性状性状是是基因基因与与环环境境相互作用的结相互作用的结果果表型表型=基因型基因型+环境条件环境条件长翅果蝇幼虫长翅果蝇幼虫 性状性状是是基因基因与与环境环境相互作用的结果相互作用的结果残翅残翅果蝇在果蝇在2525培养培养下下 产生的后代仍然是产生的后代仍然是长翅长翅。2525培养培养 35 353737培养培养2 2、实验说明基因与性状的关系是怎样的？、实验说明基因与性状的关系是怎样的？长翅长翅残翅残翅Copyright 2018 芃苇_PengV.All Rights Reserved.小结1 1、下列有关基因、蛋白质和性状三者之间的关系
19、的叙述、下列有关基因、蛋白质和性状三者之间的关系的叙述,不正确的是不正确的是（）A.A.生物体的性状完全由基因控制生物体的性状完全由基因控制 B.B.蛋白质的功能可以影响性状蛋白质的功能可以影响性状 C.C.蛋白质的结构可以直接影响性状蛋白质的结构可以直接影响性状 D.D.基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的A2.2.判断下列表述是否正确：判断下列表述是否正确：（1 1）基因与性状之间是一一对应的关系。（）基因与性状之间是一一对应的关系。（）（2 2）基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状。）基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状。（）（
20、3 3）中心法则总结了遗传信息在细胞内的传递规律。）中心法则总结了遗传信息在细胞内的传递规律。（）复习与提高复习与提高一、一、选择题选择题1.基因指导蛋白质合成的过程包括转录和翻译，下列相关叙述错误的是基因指导蛋白质合成的过程包括转录和翻译，下列相关叙述错误的是 ()A.转录和翻译都遵循碱基互补配对原则转录和翻译都遵循碱基互补配对原则 B.转录以核糖核苷酸为原料，翻译以氨基酸为原料转录以核糖核苷酸为原料，翻译以氨基酸为原料 C.遗传信息既可以从遗传信息既可以从DNA流向蛋白质，也可以从蛋白质流向流向蛋白质，也可以从蛋白质流向DNA D.在真核细胞中，染色体上基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室
21、在真核细胞中，染色体上基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室中进行的中进行的C C复习与提高复习与提高一、一、选择题选择题2.基于对基因与生物体性状关系的理解，判断下列表述正确的是基于对基因与生物体性状关系的理解，判断下列表述正确的是()A.生物体的性状主要是由基因决定的生物体的性状主要是由基因决定的B.每种性状都是由一个特定的基因决定的每种性状都是由一个特定的基因决定的C.基因都是通过控制酶的合成来控制性状的基因都是通过控制酶的合成来控制性状的D.基因的碱基序列相同，该基因决定的性状一定相同基因的碱基序列相同，该基因决定的性状一定相同A A复习与提高复习与提高3.牵牛花的颜色主要是由花青素决定
22、的，如图为花青素的合成与颜色变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：化途径示意图：从图中不能得出的结论是（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基因可以通过控制酶的合成来控制代谢C若基因不表达，则基因和基因都不表达若基因不表达，则基因和基因都不表达D生物性状由基因决定，也受环境因素影响生物性状由基因决定，也受环境因素影响C C4、黄花又称萱草，为多年生雌雄同株植物，其花色有黄色、白色和红色三种表现，黄花又称萱草，为多年生雌雄同株植物，其花色有黄色、白色和红色三种表现，受两对等位基因
23、受两对等位基因A/a、B/b的控制，其相互关系如下图所示。研究人员用黄花和白花的控制，其相互关系如下图所示。研究人员用黄花和白花亲本进行杂交，亲本进行杂交，F1均为黄花，均为黄花，F1自交得到的自交得到的F2表现型及比例为黄花：红花：白花表现型及比例为黄花：红花：白花=9：3：4。请据此回答问题：。请据此回答问题：基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状4、黄花又称萱草，为多年生雌雄同株植物，其花色有黄色、白色和红色三种表现，黄花又称萱草，为多年生雌雄同株植物，其花色有黄色、白色和红色三种表现，受两对等位基因受两对等位基因A/
24、a、B/b的控制，其相互关系如下图所示。研究人员用黄花和白花的控制，其相互关系如下图所示。研究人员用黄花和白花亲本进行杂交，亲本进行杂交，F1均为黄花，均为黄花，F1自交得到的自交得到的F2表现型及比例为黄花：红花：白花表现型及比例为黄花：红花：白花=9：3：4。请据此回答问题：。请据此回答问题：（2 2）若）若F F2 2中红花植株自交，子代红花植株的比例为中红花植株自交，子代红花植株的比例为_；将；将F F2 2中全部中全部黄花植株严格自花受粉，其中有黄花植株严格自花受粉，其中有_的黄花植株自交后代有两种花色。的黄花植株自交后代有两种花色。（3 3）DNADNA甲基化会引起表观遗传。若将亲
25、本黄花萓草甲基化会引起表观遗传。若将亲本黄花萓草A A基因的基因的-CCGG-CCGG-位点位点甲基化，可使甲基化，可使_酶不能与之结合，以抑制转录过程，最终可使酶不能与之结合，以抑制转录过程，最终可使其变为白花个体。其变为白花个体。5/65/64/94/9RNARNA聚合聚合细胞质中的细胞质中的DNADNA。（叶绿体、线粒体）。（叶绿体、线粒体）4.4.传递特点：传递特点：线粒体线粒体DNADNA缺陷会引起遗传病。缺陷会引起遗传病。拓展：细胞质基因拓展：细胞质基因能进行能进行半自主半自主自我自我复制复制，通过通过转录转录和和翻译翻译控制某些蛋白质的合成。控制某些蛋白质的合成。是否是否符合符合
26、孟德尔遗传定律孟德尔遗传定律?不符合不符合孟德尔遗传定律。孟德尔遗传定律。只能通过只能通过母亲母亲遗传给遗传给后代后代(母系遗传母系遗传)受细胞核控制受细胞核控制1.1.概念：概念：2.2.功能：功能：3.3.实例：实例：生活链接：从基因的角度来解释有些人饮酒后会表现“脸红”，有些人饮酒后会表现“脸白”。喝酒喝酒“脸红脸红”的人有高效的乙醇脱氢酶，的人有高效的乙醇脱氢酶，而没有乙醛脱氢酶。而没有乙醛脱氢酶。喝酒喝酒“脸白脸白”的人是因为两种酶都缺乏。的人是因为两种酶都缺乏。千杯不醉的原因千杯不醉的原因的的人体内两种酶含量人体内两种酶含量高。高。6.在一个蜂群中，一直以蜂王浆为食的雌性幼虫发育成
27、蜂王，而以花蜜为食的雌性幼虫发育成工蜂。研究表明，DNMT3基因表达的DNA甲基转移酶能使DNA分子上的CpG岛上的胞嘧啶甲基化从而导致基因转录失活。若向雌性幼虫注入一种小型RNA(SiRNA)会导致DNMT3 基因不表达，能模拟蜂王浆的作用使雌性幼虫发育成蜂王。下列叙述错误的是（）A.推测蜂王浆的作用可能是抑制DNA甲基转移酶发挥作用B.DNA分子上CpG中的胞嘧啶被甲基化后会改变DNA分子碱基序列C.推测SiRNA作用可能是与目标mRNA结合导致其降解或翻译受阻D.DNA甲基化后可能阻止RNA聚合酶对DNA分子特定区域识别与结合4.4.三种常见的调控机制三种常见的调控机制DNADNA甲基化
28、修饰；甲基化修饰；*主要抑制转录；主要抑制转录；组蛋白甲基化、乙酰化等；组蛋白甲基化、乙酰化等；非编码非编码RNARNA干扰（干扰（例如例如miRNAmiRNA）；）；*主要抑制翻译；主要抑制翻译；3.3.表观遗传的特点表观遗传的特点可遗传性可遗传性:即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞个体间遗传。胞个体间遗传。可逆性的基因表达可逆性的基因表达:如甲基化时，可影响基因的表达；去如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复基因的表达。甲基化时，可恢复基因的表达。没有没有DNADNA碱基序列的改变。碱基序列的改变。三三表观遗传表观遗传同同卵卵双胞胎是双胞胎是一个精子与一一个精子与一个个卵细胞结合产生一卵细胞结合产生一个个受精受精卵后再一分为二形成的两卵后再一分为二形成的两个个胚胎胚胎。他们基因组成相同，但是性状依然有差异，有时候甚至差异很大，这就跟表这就跟表观遗传有关观遗传有关。三三表观遗传表观遗传5.5.实例：实例：蜂王工蜂持续获得蜂王浆持续获得蜂王浆不能持续获得蜂王浆不能持续获得蜂王浆同由受精卵发育而来的同由受精卵发育而来的蜂王和工蜂蜂王和工蜂在形态、结在形态、结构、生理和行为等方面构、生理和行为等方面截然不同。截然不同。表观遗传在表观遗传在其中发挥了重要作用。其中发挥了重要作用。三三表观遗传表观遗传5.5.实例：实例：
