基因表达与性状的关系
第4章 第2节 基因表达与性状的关系
第2节 基因表达与性状的关系一、基因表达产物与性状的关系1．间接途径：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。
(1)途径：基因―――→控制酶的合成―――→控制代谢过程―――→控制生物体的性状。
(2)举例①豌豆的圆粒与皱粒圆粒豌豆：淀粉含量高→成熟时吸水胀大；皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA 序列打乱→淀粉分支酶异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。
②人白化病的形成：编码酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。
2．直接途径：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(1)途径：基因―――→控制蛋白质的结构―――→控制生物体的性状。
(2)举例囊性纤维化：编码CFTR 蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR 蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR 蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
(1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状( )(2)基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的( )答案 (1)× (2)√如图表示基因与性状之间的关系示意图，据图回答下列问题：(1)过程①和②分别代表什么过程？两者合称是什么？提示 ①代表转录，②代表翻译，两者合称基因的表达。
(2)囊性纤维化患者肺功能严重受损，其患病的直接原因和根本原因是什么？提示囊性纤维化的直接原因是CFTR蛋白结构异常；根本原因是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基。
二、基因的选择性表达与细胞分化1．基因类型(1)在所有细胞中都能表达的基因：指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、A TP合成酶基因。
(2)只在某类细胞中特异性表达的基因：如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
2．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
3．细胞分化的结果由于基因的选择性表达，导致来至同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
新教材高中生物人教版2019必修二 课时作业 基因表达与性状的关系(解析版)
4.2 基因表达与性状的关系1．下列关于基因与性状关系的叙述错误的是（）A．一个基因可以影响一个性状B．一个基因可以影响多个性状C．一个性状可以受多个基因的影响D．生物的性状完全由基因决定【答案】D【解析】基因与性状的关系：基因与性状不是简单的线性关系，多数情况下一个基因控制一个性状，有时一个性状由多个基因控制，一个基因也可以影响多个性状，生物的性状不仅由基因决定，还与环境等相关，D错误。
2．基因组成相同的同卵双胞胎具有微小差异。
下列选项中能合理解释该现象的是（）A．基因突变B．表观遗传C．基因重组D．染色体变异【答案】B【解析】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，例如，基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与表观遗传有关，B符合题意。
3．基因表达可受表观遗传机制的调控。
关于表观遗传机制，下列表述正确的是（）A．DNA 序列没有发生改变B．DNA 甲基化阻碍翻译的发生C．RNA 干扰是细胞内特定的 mRNA 合成受阻D．组蛋白发生修饰后必然抑制基因的表达【答案】A【解析】表观遗传时，基因的碱基序列不发生改变，A正确；DNA 甲基化可能影响转录因子和DNA的结合，阻碍转录的发生，B错误；RNA 干扰可以干扰生物体本身的mRNA，导致相应蛋白质无法合成，从而使特定基因沉默，C错误；组蛋白修饰可以产生激活或抑制基因转录，D错误。
4．下列有关基因对性状的控制的说法，正确的是（）A．囊性纤维病体现了基因对性状的直接控制B．柳穿鱼花的不同形态是由于基因型不同导致的C．人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异，体现了基因的选择性表达D．DNA的甲基化修饰没有改变遗传信息，不能遗传给下一代【答案】A【解析】囊性纤维病的实例可以说明基因对性状的直接控制,即基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，A正确；柳穿鱼花的形态结构不同，原因是这两植株中的一株在开花时Lcyc基因未表达，它们其他方面基本相同，B错误；人的血红蛋白与马的血红蛋白有差异，是基因不同，C错误；DNA的甲基化修饰没有改变遗传信息，可以传给下一代，D错误。
4.2 基因表达与性状的关系
高中生物第四章基因的表达02102
4.2 基因表达与性状的关系
一、基因表达产物与性状的关系
1.基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状
实例：豌豆粒形、白化症状
2.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状
实例：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症
二、基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化的本质是基因的选择性表达
三、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
四、基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在复杂的相互作用，形成错综复杂的网络，精细地调控着生物的性状
1。
基因表达与性状的关系课件
四、基因与性状之间的关系
基因与性状的关系： ①一个基因 → 一个性状 ②多个基因 → 一个性状 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。 ③一个基因 → 多个性状 例如： 水稻Ghd7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。
四、基因与性状之间的关系 生物体的性状不完全由基因决定，还受环境影响。
不是，另一种遗传学，正在向我们解释这些现象， 形成我们不得不正视的遗传新领域——表观遗传学。
三、表观遗传
小鼠毛色的遗传和柳穿鱼花的形态结构
[资料1] 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。
柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表 三个资料中展示的遗传现象有什么共同点？ 达直接相关。上图所示的两株柳穿鱼，它 这对你认识基因和性状的关系有什么启示？ 们体内Lcyc基因的序列相同，只是植株A的 Lcyc基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因 不表达。研究表明，植株B的Lcyc基因不表 达的原因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多 个碱基连接甲基基团）了。科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相 似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的花与植株B的相似。
第四章 基因的表达
第2节 基因表达与性状的关系
“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相 似，其实味不同。所以然者何？水土异也。”(右 图)像这种随环境不同，生物性状发生改变的例子 非常普遍。北极附近生活着一种雷鸟，它们四季换 羽，羽色多变，春夏季为灰褐色，秋季为黄栗色， 冬季则为雪白色，在不同季节始终与环境保持一致。 可见遗传信息对生物性状的控制，存在着复杂的调 控机制。为什么相同的生物在不同的环境中会出现 性状差异？基因、蛋白质、性状三者间究竟有怎样 的关系？
2020人教版生物必修2 第4章 第2节 基因表达与性状的关系
第2节基因表达与性状的关系学习目标核心素养1.阐明基因表达与性状的关系。
(重点)2.了解基因的选择性表达与细胞分化。
3.理解表观遗传。
(重点)1.结合实例，阐述基因控制性状的两种方式。
2.通过对表观遗传概念的理解，明确基因、环境与性状的关系。
一、基因表达产物与性状的关系1．基因对性状的两种控制途径(1)基因对生物性状的间接控制①实质：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举例：皱粒豌豆的形成人的白化病的形成编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱↓淀粉分支酶异常，活性大大降低↓淀粉合成受阻，含量降低↓淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩控制编码酪氨酸酶的基因异常↓不能合成酪氨酸酶↓酪氨酸不能转变为黑色素↓表现出白化症状①实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
②实例：囊性纤维化的形成编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基↓CFTR蛋白缺少苯丙氨酸↓CFTR蛋白空间结构发生变化，导致功能异常↓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，使肺功能严重受损2．基因与性状的关系(1)基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状，细胞内基因表达与否及表达水平的高低都是受到控制的。
(2)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
①一个性状可以受多个基因控制；②一个基因可以影响多个性状；③生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有重要影响。
二、基因的选择性表达与细胞分化1．生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。
2．细胞分化的实质：基因的选择性表达。
3．表达的基因的类型(1)在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如ATP合成酶基因。
(2)只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因。
4．基因选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。
三、表观遗传1．概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表观发生可遗传变化的现象。
2．例子：蜂群中的蜂王和工蜂。
基因表达与性状的关系 高一生物(人教版2019必修2)
表观遗传
★表观遗传修饰中，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P74）
思考与讨论：①结合下图分析组蛋白修饰前后的作用？
表观遗传 资料9：植物的春化作用：低温促使植物开花的作用
冬小麦的Flc基因所在部位的组蛋白被修饰
表观遗传
合作探究三：利用关键词“基因”、“基因表达”、“表观修饰”、 “环境”、“性状”等关键词建构概念关系图式
表观遗传信息是如何调控基因表达的？ 怎样理解基因与性状关系的复杂性？
01 Part One 基因表达产物与性状的关系
基因表达产物与性状的关系
案例1：豌豆的圆粒与皱粒
合作探究一 1、如何从基因控制性状的角度解释这一对相对性状的形成原因？ 直接原因？根本原因？ 2、请依据学案和教材资料进行填空。
基因表达产物与性状的关系
基因的选择性表达与细胞分化
1、不同类型细胞中DNA和mRNA种类P72 1）同种生物的不同类型细胞中DNA是一样的。 2）同种生物的不同类型细胞中mRNA、蛋白质是不完全一样的。
基因的选择性表达与细胞分化 2、细胞分化 1）细胞分化的本质：基因的选择性表达 2）管家基因：
在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生 命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因。
②突变型的Lcyc基因是隐性基因吗？与野生 型的 Lcyc基因序列是否一致？
表观遗传
资料3：突变型的Lcyc基因的测序结果，在基因编码区并未检测到改变的碱基；而对 野生型和突变型不同发育阶段Lcyc基因表达情况的检测中发现突变型任何发育阶段 均没有Lcyc基因的转录。
资料4：为了进一步探究野生型与突变型Lcyc基因表达差异的原因，科学家用限制性
新教材高中生物第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系教学案新人教版必修第二册
第2节基因表达与性状的关系学习目标核心素养1.阐明基因表达与性状的关系。
(重点)2.了解基因的选择性表达与细胞分化。
3.理解表观遗传。
(重点)1.结合实例,阐述基因控制性状的两种方式。
2.通过对表观遗传概念的理解,明确基因、环境与性状的关系。
一、基因表达产物与性状的关系1．基因对性状的两种控制途径(1)基因对生物性状的间接控制①实质：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举例：皱粒豌豆的形成人的白化病的形成编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱↓淀粉分支酶异常,活性大大降低↓淀粉合成受阻,含量降低↓淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩控制编码酪氨酸酶的基因异常↓不能合成酪氨酸酶↓酪氨酸不能转变为黑色素↓表现出白化症状①实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
②实例：囊性纤维化的形成编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基↓CFTR蛋白缺少苯丙氨酸↓CFTR蛋白空间结构发生变化,导致功能异常↓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,使肺功能严重受损2．基因与性状的关系(1)基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状,细胞内基因表达与否及表达水平的高低都是受到控制的。
(2)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
①一个性状可以受多个基因控制；②一个基因可以影响多个性状；③生物体的性状也不完全是由基因决定的,环境对性状也有重要影响。
二、基因的选择性表达与细胞分化1．生物体多种性状的形成,都是以细胞分化为基础的。
2．细胞分化的实质：基因的选择性表达。
3．表达的基因的类型(1)在所有细胞中都能表达的基因,指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的,如ATP合成酶基因。
(2)只在某类细胞中特异性表达的基因,如胰岛素基因。
4．基因选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。
三、表观遗传1．概念：生物体基因的碱基序列保持不变,但基因表达和表观发生可遗传变化的现象。
2．例子：蜂群中的蜂王和工蜂。
人教版高中生物必修第2册 遗传与进化 4.第2节 基因表达与性状的关系
科学家进行了如下实验：
这说明__________________。 提示：DNA 甲基化能通过生殖细胞遗传给下一代
(2)某种实验小鼠不同毛色的遗传分析
该种小鼠的毛色除了受 Avy 基因控制，还受到 Avy 基因上游 的一段 DNA 序列(a 序列)控制。a 序列既可以使 Avy 基因持续表 达(小鼠毛色全部为黄色)，也可以使 Avy 基因的表达处于完全关 闭状态(小鼠毛色全部为黑色)。另外，a 序列还能够调控 Avy 基 因的表达水平，使小鼠毛色呈现介于黄色和黑色之间的一系列过 渡类型。
四、基因与性状间的对应关系
1．大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对 应的关系。
(1)生物的有些性状可以受到_多__个__基__因_的影响，如人的身高。 (2)一个基因也可以影响多个性状，如水稻中的 Ghd7 基因。 (3) 生 物 的 性 状 还 受 环 境 条 件 的 影 响 ， 是生__物__的__基__因__ 和 _环_境__条__件__共同作用的结果。 2．基因与基因、基因与_基__因__表__达__产__物___、基因与__环__境____ 之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。
(3)细胞分化的标志： 在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基 因、ATP 水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化；只有在特定 细胞中选择性表达的基因才可控制细胞分化，如胰岛素基因、血 红蛋白基因的表达可以证明细胞发生了分化。
(2)功能：
①进行___半__自__主__性__自_我______复制。 ②通过__转__录____和___翻__译___控制某些蛋白质的合成。 (3)遗传方式：人的细胞质基因只能通过__母__亲____遗传给后
代。
二、基因的选择性表达与细胞分化
4.2基因表达与性状的关系(共39张PPT).ppt
02 / 基因的选择性表达与细胞分化
1 这个过程我们称为什么？细胞分化 2 这些细胞的基因是否相同？相同 3 这些不同类型细胞的结构和功能都
人教版必修二 《遗传与进化》第四章 基因的表达 第二节
基因表达与性 状的关系
新课导入
“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳， 叶徒相似，其实味不同。所以然者何？ 水土异也。”（右图）像这种随环境不 同，生物性状发生改变的例子非常普遍。
为什么相同的生物在不同的环境中 会出现性状差异？基因、蛋白质、
性状三者间究竟有怎样的关系？
基因 酶的合成 代谢过程 生物性状
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
畏光
毛发及皮 肤呈白色
白化病患者
结论1
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。
间接控制
基因 控制 酶的合成 控制 代谢过程 间接 生物性状 控制
【实例3】囊性纤维化的发病机理
卵清蛋白基因、 珠蛋白基因、胰
卵清蛋白
岛素基因
mRNA
+++
+
+++
-
+++
-
珠蛋白 mRNA
+ -
胰岛素 mRNA
+
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。
检测的3种 细胞
输卵管细胞 红细胞
《基因表达与性状的关系》基因的表达ppt教材课件
联想质疑 “管家基因”是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基 本生命活动所必需的。 “奢侈基因”是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种 类型细胞特定的形态结构特征与功能。
9
基因的选择性表达与细胞分化 ———————————————自主梳理———————————————
多种性状
管家
基因表达
10
———————————————素养提升———————————————
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3种细胞中的 DNA和mRNA进行了检测，结果如下：
→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，空间结构变化→CFTR转运 氯离子
功能异常→患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌滋生，肺功能严
重受损。
蛋白质的结构
(2)结论：基因可以通过控制
直接控制生物体的性状。
4
[典例1] (2019·聊城一中期中)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：
第2节 基因表达与性状的关系
1
课程标准要求
核心素养对接
学业质量水平
1.科学思维——通过分析基因表达产物蛋白质与生物性状的关系的 实例，认识到生物的性状主要通过蛋白质来表现。 概述生物的性状主要 2. 生命观念——通过对DNA甲基化等表观遗传现象的分析，认识到 通过蛋白质表现；概 生物的性状是基因、环境和表观遗传修饰共同作用的结果。 述某些基因中碱基序 3.科学思维——通过实例分析，认识到生物的性状与基因之间并非 列不变但表型改变的 都是简单的线性关系。 表观遗传现象。 4.社会责任——通过分析吸烟会使人体细胞和精子细胞中DNA甲基 化水平升高，认识到吸烟有害健康。
4.2基因表达与性状的关系
练习与应用 一、概念检测
1. 下列关于人体细胞基因选择性表达的叙述，错误的是？A
A.肝细胞和肌细胞表达的基因完全不同 B.不同组织的形成是基因选择性表达的结果 C.基因的选择性表达可能与转录、翻译有关 D.胰岛细胞有存在血红蛋白基因，但不能合成血红蛋白
基因什么时候表达？ 都是受到调控的，这种
一、基因表达产物与性状的关系
请大家认真阅读课本P71内容，合作完成表格内容：
豌豆的
性状对比：
圆粒与皱粒 （淀粉在细胞中具有保留水分的作用）
基因对比
饱满，能有效保留水分
含有编码淀粉分支酶的基因
皱缩，失水
插入了一段外来DNA序列， 打乱了编码淀粉分支酶的基因。
一、基因表达产物与性状的关系
实例1：豌豆的圆粒与皱粒基因与性状之间的关系2生物性状还会受到环境等条件的影响
南橘
北枳
雷鸟 春夏季
雷鸟 秋季
表现型 = 基因型 + 环境
雷鸟 冬季
练习与应用 一、概念检测
1.蜂群中的蜂王和工蜂均由受精卵发育而来，但两者在形态、行为等方面存在差异，
这是一种表观遗传现象，其内在原因可能是基因重组。（✘） 2. 基因与性状之间是一一对应的关系。（✘）
二、基因的选择性表达与细胞分化
来自同一个受精卵的细胞为何形态、功能各异？
二、基因的选择性表达与细胞分化
？ 思考·讨论 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
检测的3种 卵清蛋白基因、珠蛋白 卵清蛋白
细胞
基因、胰岛素基因
mRNA
输卵管细胞
+++
+
珠蛋白 mRNA
-
4-2 基因的表达与性状的关系 (教案)——高中生物学人教版(2019)必修二
第四章基因的表达第2节基因表达和性状的关系（一）教学目标1、通过从基因表达的角度分析皱粒豌豆与圆粒豌豆、白化病和囊性纤维化，掌握基因通过基因表达产物来控制生物性状的两种方式。
2、通过对柳穿鱼花的形态结构与小鼠毛色的遗传的分析，了解表观遗传现象，理解表观遗传的主要特点。
（二）教学重难点1、教学重点（1）基因表达产物与性状的关系、基因与性状的关系。
（2）基因的选择性表达与细胞分化。
2、教学难点（1）基因表达产物与性状的关系、基因与性状的关系。
（2）表观遗传（三）教学过程一、创设情境、导入新课PPT展示水毛茛的图片，同一株水毛茛水上的叶片和水中的叶片。
叶片的形状差距巨大思考1、水毛茛裸露在空气中的叶，与浸在水中的叶的基因型是否相同？叶形不同的原因是什么？相同；水中的氧含量低于空气中的氧气量，环境影响了基因的表达。
2、基因，蛋白质和性状有怎样的关系？基因指导蛋白质的合成，基因控制生物的性状蛋白质是生命活动的主要承担者。
二、基因与表达产物的关系（一）1、实例1：圆粒豌豆和皱粒豌豆（1）圆粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因正常，淀粉分支酶活性正常，淀粉分支酶促进淀粉的合成，这样，当豌豆成熟时，淀粉含量高的豌豆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。
（2）皱粒豌豆：皱粒豌豆的DNA中插人了一段外来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。
当豌豆成熟时，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩3、实例2：白化病（1）白化病患者体内缺乏黑色素，全身皮肤呈乳白或粉红色，毛发为白或淡黄色（图1)。
由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。
白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退，使得黑色素不能正常合成。
通过上述两个实例证明：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。
基因表达与性状的关系高一下学期生物人教版(2019)必修2
表型遗传的调控机制： 4.基因组印记
基因组印记是指来自父方和母方的等位基因在通过精子和传递给子代时发生了修饰，使带有亲代印记的等位基因具有不同的表达特性。这种修饰常为DNA甲基化修饰，也包括组蛋白乙酰化、甲基化等修饰。在形成早期，来自父方和母方的印记将全部被消除，父方等位基因在精母细胞形成精子时产生新的甲基化模式，但在受精时这种甲基化模式还将发生改变；母方等位基因甲基化模式在卵子发生时形成，因此在受精前来自父方和母方的等位基因具有不同的甲基化模式。
开花时表达
Lcyc基因
植株B
开花时不表达
×
F1
自交
F2
绝大部分植株的花与植株A相似
少部分植株的花与植株B相似
资料二、小鼠的毛色
调控序列甲基化程度不同
基因序列没有变化
甲基化
基因表达水平不一致
导致
生物性状出现差异
表观遗传是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。
资料3：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，为什么发育结果不同呢？从外在看因为蜂王幼虫吃的是蜂王浆，住的是大蜂巢，从内在看，蜂王浆、大蜂巢等减少了基因甲基化，使幼虫得以发育成蜂王，而工蜂幼虫的甲基化太高只能发育成工蜂，体型、生殖能力都有差别。
这是一道开放性问题。资料显示：哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然X染色体数量不同，但X染色体上的基因所表达的蛋白质的量是平衡的，这个过程称为剂量补偿。
雌猫比雄猫多出1条X染色体，由于剂量补偿效应，在胚胎初期，细胞中的1条X染色体就会随机发生固缩失活，形成巴氏小体，而且发生染色体失活的细胞通过有丝分裂产生的子细胞也保留相同的染色体失活状态。
如：miRNA
4.2基因表达与性状的关系说课课件高一下学期生物人教版必修2
CFTR蛋白片段异常
指导学生再抽象、概括：基因、基因表达产物与性状之间的关系。
基因表达产物与性状的关系
检测的3种细 胞
卵清蛋白基因、珠 蛋白基因、胰岛素 基因
输卵管细胞
+++
红细胞
+++
胰岛细胞
+++
卵清蛋 白
mRNA
+
-
-
珠蛋白 mRNA
+ -
胰岛素 mRNA
+
基因表达产物与性状的关系
04
教学过程
The part four
创设情境导入新课
不同性状的豌豆
基因的表达与性状之间的关系如何呢？
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
饱满（圆粒）
基因序列被打乱 异常
皱缩（皱粒）
基因表达产物与性状的关系
酪氨酸 酶基因
酪氨酸酶
基因序列被打乱
无法合成
基因表达产物与性状的关系
02
学情分析
The part two
教学说课
学生通过前面生物课的学习，以及平时报刊杂志短视频等多 种传播媒体的介绍，已经形成了有关DNA、基因和蛋白质 的基本概念，对基因是什么以及基因能够决定生物的性状有 了 一定的科学认识，但是学生并不知道基因是如何起作用 的，这节课要帮助学生形成“基因-蛋白质-性状”这三者关 系的整体认识。另外，从分子水平帮助学生理解为什么同一 生物体的不同类型细胞会在形态、结构、生理功能上出现差 异。本节课帮助学生整合已有知识，已达到更深层次的整体 认识。
03
教学目标及重难点
《基因表达与性状的关系》课堂教学设计方案表
3、学生参与度高，不同层次的学生均能参与到课堂活动中，体现教育机会的均等；
4、 在今后的课堂教学中要注重利用技术引导学生的自主学习和探究性学习，提高教学效率。
结论3：细胞分化的本质就是基因的选择性表达
在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的，如核糖体蛋白基因，ATP 合成酶基因。一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，如卵清蛋白基因、胰岛素基因。
3、表观遗传
资料五：柳穿鱼资料六：小鼠毛色
分析：资料五中柳穿鱼花的形态改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，F1植株同时含有来自植株A和植株B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 基因由于部分碱基被甲基化，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，
分析：囊性纤维病是北美白种人种常见的一种遗传病，70％的患者中编码CFTR蛋白基因缺失了3 个碱基，导致 CFTR 这种转运蛋白结构异常，使转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
结论2：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。2、基因的选择性表达与细胞分化：
技术支持的课堂教学设计方案
能力点
技术支持的课堂教学
课题
生物人教版必修二基因表达与性状的关系
教学内容
基因表达受到环境的影响，细胞分化的实质是基因的选择性表达，表观遗
传
教学重点、难点
教学重点：
1.基因表达与性状的关系。
2.细胞分化的本质。
3.表观遗传现象。教学难点：表观遗传
教学对象及特点
教学对象为高一学生，基础较好，已在之前的课堂中初步学习了细胞分化和基因表达相关的知识，学生思维较活跃，语言表达能力较好，但对于表观遗传的概念仍然陌生，需要通过教师的引导才能顺利完成本堂课学习任
4.2基因表达与性状的关系(共39张PPT)
②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。
当堂检测
C 【1】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
白化病患者
当堂检测
C 【2】下列关于“基因与性状”关系的描述，正确的是（ ）
DNA甲基化示意图
Lcyc基因 在开花时
表达
Lcyc基
植株 A
植株B
因不表 达
基因被高度甲基化
（有多个碱基连接甲基基团）
知识拓展 DNA甲基化修饰
CH3
5'
3'
5'
3'
CG
CG
GC
胞嘧啶甲 基化
GC
3'
5'
3'
5'
CH3
1 通常是胞嘧啶发生甲基化修饰。
2 甲基化通常是抑制基因转录。
3 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。
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 D DNA上的片段均能直接或间接地控制生物的性状
02 / 基因的选择性表达与细胞分化
1 这个过程我们称为什么？细胞分化 2 这些细胞的基因是否相同？相同 3 这些不同类型细胞的结构和功能都
血红蛋白基因中1个碱 基对被替换
血红蛋白中谷氨酸被缬氨 酸替换，空间结构改变
生物性状 红细胞呈镰刀型,易破裂， 使人患溶血性贫血
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课堂练习
1.下列关于基因、蛋白质和性状三者间关系的叙述，正确的是（ B ）
A.生物体的性状完全由基因控制，与环境无关 B.基因控制性状可以通过控制蛋白质的合成来实现 C.基因与性状之间都是一一对应关系 D.基因不能控制酶的合成
课堂小结
2.读下图，判断下列有关基因与性状关系的叙述错误
的是 （ B ）
拜格林的研究表明： 1、如果爷爷辈在9到12岁时有大吃大喝的经历，那他们的孙子的寿命就比较短，得糖尿病的几率会增 加。 2、如果爷爷辈在青春期前挨饿，其孙子就较少得心血管病。 3、如果祖母在青春期前曾大吃大喝，她们的孙女的寿命也会明显缩短。 4、如果父亲在11岁之前（即进入青春期之前）就开始吸烟，那他们的儿子在9岁时就会超重
所有这些证据表明，即使我们传给后代的DNA序列没有变化，这一代生活所造成的身体变化也会通 过某种途径传给下一代
表观遗传
三、表观遗传
三、表观遗传
阅读教材73页：思考.讨论
讨论： 1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
柳穿鱼花的性状改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，不能表达 小鼠毛色改变是因为Avy的甲基化程度不同，导致该基因的表达受到抑制的程度不同，进而影响性状
必修二.第四章.第二节
基因表达与性状的关系 滨州实验中学.邢琪琪
为什么在同一家庭成长的同卵双胞胎，基因序列相同， 但在许多性状上仍然有很大差异呢？
第2节 基因表达与性状的关系
学习目标
1、举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物性状 2、通过分析同一个体不同类型细胞中DNA和RNA的检测结果说明细 胞分化的本质是基因选择性表达的结果。 3、结合实例概述某些基因序列不变但表现型改变的表观遗传现象。 4、阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性。
基因通过指导蛋白质的合成来控制性状
二、基因的选择性表达的与细胞分化
同一生物体的不同类型细胞中，基因都 是相同的，而形态结构和功能却各不相 同，这是为什么呢？
二、基因的选择性表达的与细胞分化
教材72页
1、这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么区别？ 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？ 3、3种细胞中有表达情况相同的基因吗？
二、基因的选择性表达的与细胞分化
基因类型
合成蛋白质的类型
维持细胞基本生命活动所必 所有细胞都表达
需的
某类细胞中特异
不是维持细胞基本
性表达
生命活动所必需的
细胞分化的本质： 基因的选择性表达
举例
核糖体蛋白基因 ATP合成酶基因 细胞呼吸酶基因
胰岛素基因 血红蛋白基因 卵清蛋白基因
三、表观遗传
很多人误认为，这一辈子不管如何“胡过”（不健康的生活习惯，包括抽烟、喝酒、暴食、熬夜等），最 多是自己的身体受到影响，而不容易影响孩子。然而，许多新的研究结果却表明，父母的生活经历是可以 经由DNA序列以外的方式传给他们的后代的。 2001年，瑞典科学家拜格林发表了他对瑞典北部某地人的寿命进行研究所得的结果。该地区位于北极圈 以内，粮食收成极不稳定。如果年景歉收，人们就会挨饿；但如果获得大丰收，他们又会大吃大喝。
基因：
CFTR基因缺失了3个碱基
蛋白质： CFTR蛋白结构异常，导致功能异常
结果：
患者支气管内粘液增多，细菌繁殖，肺部感染
性状：
患囊性纤维病
一、基因表达产物与性状的关系
实例2： 镰刀型细胞贫血症是一种遗传病。正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状，而镰刀型细胞贫血症患 者控制血红蛋白的基因序列发生了变化，导致血红蛋白的结构发生改变，从而使红细胞变成了弯 曲的镰刀状，这样的红细胞容易破裂，使人容易患溶血性贫血，严重时会导致死亡
表1 豌豆圆粒与皱粒对比分析表
豌豆粒形性状 基因的差异
淀粉分支酶
淀粉含量
皱粒 圆粒
编码淀粉分支酶 的基因不正常
不能合成
低
编码淀豌豆种 子的含水量
少
多
性状 正常
白化病
酪氨酸酶基因的差异
控制酪氨酸酶的基因正 常
控制酪氨酸酶的基因不 正常
酪氨酸酶
能合成
不能合成
表2 白化病与正常人对比分析表
一、基因表达产物与性状的关系
水熊是地球上已知生命力最强的生物，抗辐射能力是人类的 千倍之多。 可以在没有防护措施的条件下在外太空生存，
一、基因表达产物与性状的关系
科学家将水熊中发现的抗辐射基因Dsup转移到人类细胞中，希望能提高人类细胞的抗辐 射能力
1、辐射处理时转入Dsup基因组细胞存活率和未 处理组相比有什么变化，说明什么问题 2、辐射处理时转入Dsup基因但是抑制蛋白组细 胞存活率和未处理组相比有什么变化，说明什么 问题？
一、基因表达产物与性状的关系
分析： 1、在人类细胞中转入水熊体内的抗辐射基因 后，人细胞死亡率迅速降低，说明转入Dsup 基因可以令人细胞抗辐射。
2、转入Dsup基因且抑制蛋白组实验说明，在 转入Dsup基因但同时抑制蛋白质合成的情况 下，人细胞仍然会迅速死亡，表明即使有基因 存在，没有蛋白质，人细胞仍然没有抗辐射的 能力
课堂小结
3. 有人取同种生物的不同类型细胞，检测其基因表达 情况，结果如右图。下列有关图示的分析，正确的是
（C ）
A. 在基因1 ～ 8 中，控制核糖体蛋白质合成的基因最 有可能是基因5 B. 若基因1 ～ 8 中有一个是控制细胞呼吸酶合成的基 因，则最可能是基因7 C. 功能最为近似和差异最大的细胞分别是1与6、5 与7 D. 细胞分化使不同细胞中RNA 完全不同，导致细胞的 形态和功能各不相同
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？
F1具有一个正常的Lcyc基因和一个被高度甲基化的Lcyc基因，故它的花与植株A相似；F1自交后的F2中 有些植株具有两个被高度甲基化的Lcyc基因，因此它的花与植株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？
基因：
血红蛋白基因发生改变
蛋白质：
血红蛋白结构发生变化
结果：
红细胞呈镰刀状，容易破裂，患溶血性贫血
性状：
镰刀型细胞贫血症
一、基因表达产物与性状的关系
这两个例子来看，大家可以总结出基因是如何控制生物的性状的？
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
一、基因表达产物与性状的关系
阅读教材71页，完成表格
四、表型与基因型、环境的关系
影响
环境
表现型=基因型 +环境条件
课堂小结
1、基因控制生物性状的两条途径 （1）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）基__因__通__过__蛋__白__质__的__结__构__直__接__控__制__生__物__体__的__性__状__。_____________ 2、细胞分化的本质:__基__因__的__选__择__性__表__达____________________ 3、表观遗传不变的是：_碱__基__序__列___变化的是：_表__型_______ 4、基因、性状、环境的关系 相互关系_____表__型__（__性__状__）__=_基__因__型__+_环__境______________
相关信息：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。
3.实例： 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。 例如，同卵双胞胎所具有的微小差异与表观遗传有关；一个蜂群中，蜂
王和工蜂都由受精卵发育而来，但它们在形态、结构、生理和行为等方面 截然不同，表观遗传也在其中发挥了重要的作用。
A. 由基因产物呈现的性状①②③④可知，一个基因 会影响多种性状 B. 若⑧为表达出的异常血红蛋白呈现的性状——红 细胞呈镰刀状，可说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 C. 图示可表明基因与性状之间并非简单的线性关系 D. 生物体的性状除了受基因控制外，还受环境条件 的影响
同一株水毛茛，裸露在空 气中的叶为宽形叶，浸在 水中的叶为窄形叶
以上实例说明生物体的性状除基因外，还受什么因素的影响？
四、表型与基因型、环境的关系
1、 环境因素可以通过表观遗传使生物体的性状发生改变； 2、 环境因素可以通过影响基因表达产物蛋白质的活性（如温度和PH可 以影响酶的活性），使生物体的性状发生改变。 3、、环境因素可以通过改变遗传物质，使生物体的性状发生改变
碱基的序列保持不变，但基因的表达受到抑制，因此性状发生改变，而且这种改变可以遗传
三、表观遗传
1.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.机理 柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有变化，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。
一因多效
基因和性状并不是简单地一一对应的关系
生物体的性状是不是都由基因决定的呢？
四、表型与基因型、环境的关系
一份研究表明，在100年期间，除了一些非洲国家，大多数国家的平均身高 都有所增长。 尤其是荷兰人的身高增长特别引人注目。荷兰男人的平均身高从169厘米增 长到了如今的近183厘米；荷兰女人的身高则长高了14厘米. 营养好是荷兰人高大强壮的重要原因之一。其中的一个饮食习惯是，人们把 牛奶当水饮。另外，饮食中的肉类，如牛肉、鸡肉等肉制品，也是荷兰人摄 取大量优质蛋白的主要来源。
黑色素 酪氨酸转为黑色素