基因表达与性状的关系ppt课件

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在不同细胞内表达的基因不同。
二、基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化实质 : 基因选择性表达
指导合成的蛋白质是维持细胞 生命活动所必需的。
基因
在所有细胞中都表达的基因
管家基因 核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因
在某类细胞中特异性表达的基因
奢侈基因
卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因
二、基因的选择性表达与细胞分化
植株B
Lcyc基因 基因未表达
植株A
植株B
三、表观遗传
某种实验小鼠毛色受等位基因Avy和a的控制,Avy为显性,表现为黄色;a为隐性, 表现为黑色体毛。纯种黄色小鼠与纯种黑色小鼠杂交,子代小鼠基因型为Avya,却 表现出黄色和黑色之间的一系列过渡类型。
黄色体毛
黑色体毛
Avy Avy
aa
Avya
➢怎么利用表观遗传解释左图的情况?
实例3:囊性纤维化
稀薄的黏液
黏稠的分泌物 不断积累
ATP 氯离子
ADP
H2O
功能正常的CFTR蛋白
异常关闭的 CFTR蛋白
一、基因表达产物与性状的关系
实例4:镰刀型细胞贫血症
血红蛋白基因正常
血红蛋白基因异常
编码血红蛋白的基因中一个碱基变化
基因
血红蛋白结构发生变化
血红蛋白功能异常
红细胞形态呈镰刀状,易破裂 ,患溶血性贫血
+++
+
+
+
-
-
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。
(1)这3种细胞中的基因有什么关系?
3种细胞中的基因相同。
(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?
一、基因表达产物与性状的关系
实例3:囊性纤维病
囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病,每1800个人中就有一个 患者,每25个人中就有一个致病基因携带者。
正常气管
患者支气管中黏液增多, 管腔受阻,细菌在肺部 大量生长繁殖,最终使 肺功能严重受损,常于 幼年时死于肺部感染。
囊性纤维化气管
气流大小
一、基因表达产物与性状的关系
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.这两种形态的叶,其细胞的基因组成一样吗? 基因组成是一样的。
2.这两种叶形的差异,可能是由什么因素引起的? 可能是由叶片所处的环境传物质组成上有何特点?
➢ 为什么同一生物体中不同类型的细胞形态、结构和功能却各不相同 ?
基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化的实质: 基因的选择性表达
受精卵
红细胞 脂肪细胞 干细胞
心肌细胞
细胞分裂
神经元 上皮细胞 软骨细胞 小肠上皮细胞
➢ 需要搜集哪些证据证明细胞分化过程中发生了基因的选择性表达? ➢ 怎么判断基因不是丢失而是有选择的表达了?怎么判断某基因是否表达?
基因的选择性表达与细胞分化
习题检测 1、豌豆种子有圆粒和皱粒两种,下图为圆粒种子形成机制的示意图,下列相关说法错
B 误的是( )
A.图中显示了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 B.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时,细胞内淀粉的含量会上升 C.皱粒种子中蔗糖含量相对更高,味道更甜美 D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
C.该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 D.基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病
课堂小结
1、基因表达产物与性状的关系
基因
控制酶的合成 细胞代谢 间接控制
控制蛋白质的结构
性状 直接控制
2、细胞分化的本质是基因的选择性表达
相同
基因
不同的 合成 不同的 表现 不同类型
基因 选择性表达 mRNA
人教版 2019 必修二《遗传与进化》
第2节 基因表达与性状的关系
新课导入
蛋白质是生命活动的主要承担者
指导合成
体现
基因
蛋白质
性状
怎样控制?有哪些途径?
一、基因表达产物与性状的关系
案例1:豌豆的圆粒与皱粒
资料1:与圆粒豌豆不同的是,皱粒豌豆的DNA中 插入了一段外来DNA序列,打乱了编码淀粉分支酶 的基因,导致淀粉分支酶出现异常,活性大大降低, 进而使细胞内淀粉含量降低。淀粉在细胞中具有保 留水分的作用。当豌豆成熟时,淀粉含量高的豌豆 能有效地保留水分,十分饱满;淀粉含量低的豌豆 由于失水而皱缩。
习题检测
C 4、白化病病人出现白化症状的根本原因是 ( )
A.病人体内缺乏黑色素 B.病人体内无酪氨酸 C.控制合成酪氨酸酶的基因不正常 D.长期见不到阳光
5.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
习题检测
2、人镰刀型细胞贫血症是基因突变造成的,血红蛋白β链第6个氨基酸的 密码子由GAG变为GUG,导致编码的谷氨酸被置换为缬氨酸。下列相关叙述
错误的是( A )
A.该突变改变了DNA碱基对内的氢键数 B.该突变引起了血红蛋白β链结构的改变 C.在缺氧情况下患者的红细胞易破裂 D.该病不属于染色体异常遗传病
二、基因的选择性表达与细胞分化
根据管家基因与奢侈基因的定义,对下列基因进行归类。
①核糖体蛋白基因 ②ATP合成酶基因 ③血红蛋白基因 ④卵清蛋白基因 ⑤呼吸酶基因 ⑥胰岛素基因 ⑦抗体基因 ⑧唾液淀粉酶基因
属于管家基因的是:_____①__②__⑤__________ 属于奢侈基因的是:___③__④__⑥___⑦__⑧_______

再一分为二形成两个胚 卵
胎。他们基因组成相同, 双
但是性状依然有差异, 胞
有时候甚至差异很大, 胎
这就跟表观遗传有关。
异卵双胞胎
两个精子与两个卵细胞
异 结合产生两个受精卵之 卵 后独立发育成胚胎,由
调控
Avy基因
抑制
黄色
Avy基因
甲基化 程度越高
抑制越明显
颜色越深
SZ-LWH三、表观遗传及基因与性状的对应关系
2.完善小鼠“毛色遗传”机理的流程图。
环境
引起基因发生修饰
Avy基因
抑制
DNA甲基化程度高
Avy基因 导致 Avy基因的表
的表达
达产物少
遗传
子代获得Avy基因的 DNA甲基化修饰
表型改变
蛋白质
的细胞
新课导入
吸烟
酗酒
暴食 不良生活习惯
熬夜
三、表观遗传
CH3 甲基化
DNA甲基化示意图
胞嘧啶
5-甲基胞嘧啶
DNA的碱基序列没有发生变化,但部分碱基 发生了甲基化修饰。
三、表观遗传
讨论1:如何解释柳穿鱼的花的形状改变
未甲基 化修饰
Lcyc基因
甲基化 修饰
Lcyc基因 基因表达
植株A Lcyc基因
结论(1): 这是一种间接控制途径 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
一、基因表达产物与性状的关系
酒精(乙醇)
乙醇脱氢酶
乙醇脱氢酶 相关基因
乙醛 乙醛有毒,扩张血管
乙醛脱氢酶
乙醛脱氢酶
相关基因
乙酸 (醋酸) CO2、H2O等
一、基因表达产物与性状的关系
异常, 活性较低
淀粉合成受阻
淀粉含量低, 失水皱缩
一、基因表达产物与性状的关系
案例2:白化病
这只大猩猩名为雪花,1964年出生, 1966入住巴塞罗那动物园,一生都生 活在那里,2003年死于皮肤癌。它是 现今发现的唯一的白化病大猩猩。
由于酪氨酸酶缺乏或功能减退引起的一 种皮肤及附属器官黑色素缺乏或合成障 碍的遗传性白斑病。 主要表现:畏光、毛发及皮肤呈白色。
C.④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血基红因蛋突白变结构的不同
D.过程①②③表明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
2.人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症,如图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径

C
据图分析不正确的是( )

A.基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症
B.由苯丙氨酸合成黑色素需要酶多的个合基成因控间制接
一、基因表达产物与性状的关系
案例2:白化病
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_白__化___病_
基因 控制
酶的合成 控制
代谢过程 控制
生物性状
一、基因表达产物与性状的关系
实例1:豌豆的圆粒与皱粒 实例2:人的白化病
实例3:囊性纤维病
CFTR蛋白基因
编码转运蛋白(CFTR)的基因缺失3个碱基对
缺失了3个碱基
基因
控制
第508位缺 苯丙氨酸
CFTR蛋白缺少苯丙氨酸,影响CFTR蛋白结构
蛋白质结构
控 制
CFTR转运Cl-功能异常,患者支气管黏液增多 生物性状
支气管受阻,细菌大量繁殖,肺功能严重受损
一、基因表达产物与性状的关系
表型 改变
体毛介于黄色和黑色之间
3. 根据上述资料的分析,归纳出表观遗传的概念和特点?
SZ-LWH
三、表观遗传
表观 遗传
1
概念
生物体基因碱基序列保持不变,但基因表达 和表型发生可遗传变化的现象。
2 特点 DNA不变、基因表达改变、可遗传性、可逆性。
3
发生时期
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。
资料: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。
检测的3种 细胞
卵清蛋白、珠蛋白、 胰岛素、呼吸酶相关、
核糖体蛋白基因
细胞呼吸 相关酶
mRNA
核糖体 蛋白
mRNA
卵清 蛋白
mRNA
珠蛋白 胰岛素
mRNA mRNA
输卵管细胞
习题检测
3.同一个体中,在所有细胞中都表达的一类基因,称为管家基因, 只在某类细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因。下列相关叙述
错误的是( C )
A.管家基因指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的 B.奢侈基因表达的产物赋予细胞特定的形态、结构和功能 C.所有细胞中都含有管家基因,但只有部分细胞含有奢侈基因 D.奢侈基因能表达说明细胞已发生了分化
蛋白质 结构
性状表现
一、基因表达产物与性状的关系
实例3:囊性纤维病 实例4:镰刀型细胞贫血症
结论(2): 这是一种直接控制途径 基因还能通过控制_蛋__白___质__的__结__构__来_直__接__控制生物体的性状
转录 DNA
翻译 RNA
蛋白质
作为酶来 控制代谢过程
蛋白质直接参与 生命活动
性状
问题探讨
◆细胞分化的“不变”与“变”
DNA、mRNA、tRNA、rRNA、 蛋白质的种类、细胞的种类、细胞的数目
①不变
DNA、tRNA、rRNA 细胞的数目
② 变 mRNA、蛋白质的种类
细胞的形态、结构和功能
◆细胞分化的标志
(1)分子水平:合成了某种细胞特有的 蛋白质。(唾液淀粉酶、 胰岛素等)
(2)细胞水平:形成不同种类的细胞。
4 主要类型
DNA甲基化修饰; 主要抑制转录; 染色体组蛋白甲基化、乙酰化等; 非编码RNA干扰(例miRNA);主要抑制翻译;
三、表观遗传
类型3. 非编码RNA —主要抑制翻译 非编码RNA:不编码蛋白质的RNA。例如:miRNA(除tRNA和rRNA)
同卵双胞胎
一个精子与一个卵细胞 结合产生一个受精卵后
为什么圆粒豌豆变成了皱粒豌豆?根本原因是什么?直接原因是什么? 根本原因:皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来DNA序列 直接原因:淀粉分支酶(蛋白质)异常导致淀粉含量降低
编码淀粉分支酶的基因
正常
正常, 活性较高
基因 控制
酶的合成 调节
淀粉合成正常
代谢过程
淀粉含量高, 有效保留水分
表现
性状
插入DNA序列
习题检测
1.图中_甲__乙__丙____是奢侈基因,__丁__是管家基因; 2.图中__丁__最可能是ATP合成酶基因;图中__甲___最可能是胰岛素基因; 3.神经细胞有没有胰岛素基因?__有_____
神经细胞能不能产生胰岛素?_不__能____ 原因是_基__因__的__选__择__性__表__达__;
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“脸红”的人有高效的乙醇脱氢酶, 而没有乙醛脱氢酶。
喝酒“脸白”的人是因为两种酶都缺乏。 千杯不醉的人体内两种酶含量高。
温馨提示: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!
D 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 1.下图为人体内基因对性状的控制过程,分析可知( )
间接途径
直接途径
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①过程需要RNA聚合酶的催化,②过程不需要tRNA的协助
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