4.2 基因表达与性状的关系(课件)高一生物下学期课件(2019人教版必修2)
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酪氨酸酶基因异常
缺少酪氨酸酶（存在于正
结论:基因通过控制酶的合成控制常代人谢对过皮程肤，、毛进发而等控处制）生物体的性状
酪氨酸 黑色素
出现白化症状
囊性纤维病:这是一种北美白种人中最常见的一种遗传病，患者支气管被异常 的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。
（运输CI-）CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基
的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能
够表达，表现为显性；植株B的
Lcyc基因由于被高度甲基化，基因
表达受到抑制，表现为隐性。因此， 同时含有这两个基因的F1中，F1的 花与植株A的相似
P
X
植株A
植株B
F1
植株A
F2
植株A
植株B
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？
细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：
检测的三种细胞
卵清蛋白基因、珠蛋 白基因、胰岛素基因
卵清蛋白 mRNA
输卵管细胞
+++
+
红细胞
+++
-
胰岛细胞
+++
-
Q1.这三种细胞中合成的蛋白质的种类有什么差别？
珠蛋白 mRNA
胰岛素 mRN
A
-
-
+
-
-
+
输卵管细胞只能合成卵清蛋白，红细胞只能合成珠蛋白，胰岛细胞只能合成
表观遗传
思维训练
提出假说
遗传学家曾做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度为25°C，将刚孵化 的残翅果蝇幼虫放在31°C的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇 成虫，这些翅长接近正常的果蝇幼虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环 境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。 请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假 说，进行解释。 果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活 性受温度、pH等条件的影响。 思考：这是表观遗传吗？
②不变性：基因的碱基序列保持不变。 ③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被 修饰的DNA可能发生去甲基化。 ④普遍性：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。
表观遗传
3.实例：
雄蜂♂
蜂王♀ 减数分裂 （2n=32）
精子 （n=16）
卵子 （n=16）
受精 合子 发育 （2n=3 2）
基因
ABCDE A
BC DE
ABCDE ABCDE ABCDE
管家基因:所有细胞均表达，指导合成的蛋白质是维持生命活动所必需的。
奢侈基因:不同类型细胞中特异性表达的基因。
相同 基因选择 不同的 合成 不同的
基因 性表达
mRN A
蛋白质
细胞形态 结构不同
细胞器种类 和数量差异
细胞生理 功能不同
易错分析 1.细胞分化的标志 (1)从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。 (2)从亚显微结构水平分析：细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。 (3)从分子水平分析： ①蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。 ②基因角度：基因的选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分 化的根本原因。 2.细胞分化的“变”与“不变” (1)变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。 (2)不变：DNA、tRNA、rRNA的种类，细胞的数目。
胰岛素
Q2. 三种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但 只检测到其中的一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 细胞中并不是所有基因都会表达，基因的表达具有选择性。 细胞分化：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，叫细胞分化。 其实质就是基因的选择性表达。 Q3. 有没有一些基因在这三种细胞中均能进行表达呢？ 有；例如：呼吸酶基因。 Q4. 如何定义在特定细胞内表达的基因与在所有细胞内表达的基因？ 奢侈基因&管家基因
植株A
AGAT CA T C TAG T
Lcyc基 因 开花时表达
植株B
CH3
AGAT CA T C TAG T
Lcyc基因被高度甲基化
开花时不表达
P
X
植株A
植株B
F1
植株A
F2
植株A
植株B
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？
F1植株同时含有来自植株A和植株B
T C T AGT
GT TACT
CH3
Avy基因
分析 资料1、2展示的遗传现象有什么共同点？ 两个例子展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发 生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基 化修饰可以遗传给后代使后代出现同样的表型。 1.表观遗传概念：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，叫做表观遗传。 2.表观遗传特点：①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。
基因与性状的关系并不都是简单的线性关系：
产物1 产物2
产物3 产物4 产物5
性状1 性状2
性状3
一个基因控制一种性状 多个基因控制一种性状
产物6
性状4
性状5 性状6
一个基因控制多种性状
思考：基因相同，表达出的性状一定相同吗？
实例分析 【实例一】柳穿鱼花的形态结构
柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同， 其他方面基本相同。
X
AvyAv
a
y
a
F1
小鼠为黄色
A C A A G T C G …… TGT TC AGC
A G A T C A …… C A A T G A
T C T AGT
GT TACT
Avy基因
CH3
CH3 抑制效果越强，小鼠毛色越深
A C A A G T C G …… TGT TC AGC
A G A T C A …… C A A T G A
F1自交后，F2中有少部分植株含有 两个来自植株B的Lcyc基因，由于 该基因被高度甲基化，基因表达受 到抑制，因此，这部分植株的花与 植株B相似
实例分析 【实例二】小鼠毛色的遗传
某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为 黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。
P
必修2
第4章
基因表达与 性状的关系
第2节
汇报人:第一PPT
导入
同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和水中的叶，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？ 思考：两种叶的发育起点是什么？ 这两种叶的基因组成相同。 2.这两种形态的叶的差异，可能是由设么因素引起的？ 这两种叶的形态差异，可能是由于这两种叶所处的 环境不同导致的。 基因相同但性状不同，即基因和性状并不是一一对应的关系
蛋白质结构 控制
生物性状
举例：囊性纤维病
基因的选择性表达与细胞分化
细胞分裂
细胞分化
肌细胞
受精卵
多个细胞
骨细胞
Q1.这些细胞基因相同吗？ Q2.这些细胞内表达的蛋白质相同吗？ Q3.为什么基因相同但形态和功能却不同？
小肠上皮细胞 神经细胞
思考·探究 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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
CTCF蛋白缺少苯丙氨酸，结构异常
结论:基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状
正常气管 转运CI-的功能异常
囊性纤维化气管
患者支气管中黏液增多
管腔阻塞，细菌繁殖，肺功能受损
总结 基因表达产物与性状的关系
① 间接控制
控制
控制
控制
基因
酶
代谢过程
生物性状
举例：豌豆的皱粒、白化病
② 直接控制
基因 控制
发育 雄蜂♂ （n=16）
蜂王 （2n=3
工2）蜂 （2n=3
2）
总结 基因与性状的关系
关系
1 一个基因 控制 2 一个基因 控制 3 多个基因 控制
一种性状 多种性状 一种性状
4
环境影 响性状
a 仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传 b 环境通过改变基因而影响性状，可遗传 c 环境不改变基因，影响基因的表达,可遗传
下课
基因表达产物与性状的关系
插入外来DNA片段，打 乱了淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶异常，活性降低
淀粉含量降低 淀粉具有保水作用
豌豆成熟时，淀粉含量 少，无法保水，变皱
白化病症状：患者视网膜无色素，虹膜和瞳孔呈现淡粉色，怕光。皮肤、眉 毛、头发及其他体毛都呈白色或黄白色。白化病属于家族遗传性疾病，为常 染色体隐性遗传，常发生于近亲结婚的人群中。
缺少酪氨酸酶（存在于正
结论:基因通过控制酶的合成控制常代人谢对过皮程肤，、毛进发而等控处制）生物体的性状
酪氨酸 黑色素
出现白化症状
囊性纤维病:这是一种北美白种人中最常见的一种遗传病，患者支气管被异常 的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。
（运输CI-）CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基
的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能
够表达，表现为显性；植株B的
Lcyc基因由于被高度甲基化，基因
表达受到抑制，表现为隐性。因此， 同时含有这两个基因的F1中，F1的 花与植株A的相似
P
X
植株A
植株B
F1
植株A
F2
植株A
植株B
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？
细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：
检测的三种细胞
卵清蛋白基因、珠蛋 白基因、胰岛素基因
卵清蛋白 mRNA
输卵管细胞
+++
+
红细胞
+++
-
胰岛细胞
+++
-
Q1.这三种细胞中合成的蛋白质的种类有什么差别？
珠蛋白 mRNA
胰岛素 mRN
A
-
-
+
-
-
+
输卵管细胞只能合成卵清蛋白，红细胞只能合成珠蛋白，胰岛细胞只能合成
表观遗传
思维训练
提出假说
遗传学家曾做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度为25°C，将刚孵化 的残翅果蝇幼虫放在31°C的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇 成虫，这些翅长接近正常的果蝇幼虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环 境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。 请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假 说，进行解释。 果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活 性受温度、pH等条件的影响。 思考：这是表观遗传吗？
②不变性：基因的碱基序列保持不变。 ③可逆性：DNA的甲基化修饰可以发生可逆性变化，即被 修饰的DNA可能发生去甲基化。 ④普遍性：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。
表观遗传
3.实例：
雄蜂♂
蜂王♀ 减数分裂 （2n=32）
精子 （n=16）
卵子 （n=16）
受精 合子 发育 （2n=3 2）
基因
ABCDE A
BC DE
ABCDE ABCDE ABCDE
管家基因:所有细胞均表达，指导合成的蛋白质是维持生命活动所必需的。
奢侈基因:不同类型细胞中特异性表达的基因。
相同 基因选择 不同的 合成 不同的
基因 性表达
mRN A
蛋白质
细胞形态 结构不同
细胞器种类 和数量差异
细胞生理 功能不同
易错分析 1.细胞分化的标志 (1)从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。 (2)从亚显微结构水平分析：细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。 (3)从分子水平分析： ①蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。 ②基因角度：基因的选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分 化的根本原因。 2.细胞分化的“变”与“不变” (1)变：mRNA、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。 (2)不变：DNA、tRNA、rRNA的种类，细胞的数目。
胰岛素
Q2. 三种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但 只检测到其中的一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 细胞中并不是所有基因都会表达，基因的表达具有选择性。 细胞分化：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，叫细胞分化。 其实质就是基因的选择性表达。 Q3. 有没有一些基因在这三种细胞中均能进行表达呢？ 有；例如：呼吸酶基因。 Q4. 如何定义在特定细胞内表达的基因与在所有细胞内表达的基因？ 奢侈基因&管家基因
植株A
AGAT CA T C TAG T
Lcyc基 因 开花时表达
植株B
CH3
AGAT CA T C TAG T
Lcyc基因被高度甲基化
开花时不表达
P
X
植株A
植株B
F1
植株A
F2
植株A
植株B
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？
F1植株同时含有来自植株A和植株B
T C T AGT
GT TACT
CH3
Avy基因
分析 资料1、2展示的遗传现象有什么共同点？ 两个例子展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发 生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基 化修饰可以遗传给后代使后代出现同样的表型。 1.表观遗传概念：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，叫做表观遗传。 2.表观遗传特点：①可遗传：基因表达和表型可以遗传给后代。
基因与性状的关系并不都是简单的线性关系：
产物1 产物2
产物3 产物4 产物5
性状1 性状2
性状3
一个基因控制一种性状 多个基因控制一种性状
产物6
性状4
性状5 性状6
一个基因控制多种性状
思考：基因相同，表达出的性状一定相同吗？
实例分析 【实例一】柳穿鱼花的形态结构
柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同， 其他方面基本相同。
X
AvyAv
a
y
a
F1
小鼠为黄色
A C A A G T C G …… TGT TC AGC
A G A T C A …… C A A T G A
T C T AGT
GT TACT
Avy基因
CH3
CH3 抑制效果越强，小鼠毛色越深
A C A A G T C G …… TGT TC AGC
A G A T C A …… C A A T G A
F1自交后，F2中有少部分植株含有 两个来自植株B的Lcyc基因，由于 该基因被高度甲基化，基因表达受 到抑制，因此，这部分植株的花与 植株B相似
实例分析 【实例二】小鼠毛色的遗传
某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为 黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。
P
必修2
第4章
基因表达与 性状的关系
第2节
汇报人:第一PPT
导入
同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和水中的叶，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？ 思考：两种叶的发育起点是什么？ 这两种叶的基因组成相同。 2.这两种形态的叶的差异，可能是由设么因素引起的？ 这两种叶的形态差异，可能是由于这两种叶所处的 环境不同导致的。 基因相同但性状不同，即基因和性状并不是一一对应的关系
蛋白质结构 控制
生物性状
举例：囊性纤维病
基因的选择性表达与细胞分化
细胞分裂
细胞分化
肌细胞
受精卵
多个细胞
骨细胞
Q1.这些细胞基因相同吗？ Q2.这些细胞内表达的蛋白质相同吗？ Q3.为什么基因相同但形态和功能却不同？
小肠上皮细胞 神经细胞
思考·探究 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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
CTCF蛋白缺少苯丙氨酸，结构异常
结论:基因通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状
正常气管 转运CI-的功能异常
囊性纤维化气管
患者支气管中黏液增多
管腔阻塞，细菌繁殖，肺功能受损
总结 基因表达产物与性状的关系
① 间接控制
控制
控制
控制
基因
酶
代谢过程
生物性状
举例：豌豆的皱粒、白化病
② 直接控制
基因 控制
发育 雄蜂♂ （n=16）
蜂王 （2n=3
工2）蜂 （2n=3
2）
总结 基因与性状的关系
关系
1 一个基因 控制 2 一个基因 控制 3 多个基因 控制
一种性状 多种性状 一种性状
4
环境影 响性状
a 仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传 b 环境通过改变基因而影响性状，可遗传 c 环境不改变基因，影响基因的表达,可遗传
下课
基因表达产物与性状的关系
插入外来DNA片段，打 乱了淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶异常，活性降低
淀粉含量降低 淀粉具有保水作用
豌豆成熟时，淀粉含量 少，无法保水，变皱
白化病症状：患者视网膜无色素，虹膜和瞳孔呈现淡粉色，怕光。皮肤、眉 毛、头发及其他体毛都呈白色或黄白色。白化病属于家族遗传性疾病，为常 染色体隐性遗传，常发生于近亲结婚的人群中。