什么是基因选择性表达
基因的选择性表达及表观遗传ppt课件
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Q2：Avy/a小鼠毛发应该是什么颜色？
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Q4:DNA甲基化程度导致毛发颜色改变，这种毛发颜色变化可遗传给后代吗？ Q3：Avy/a小鼠为什么会出 现性状差异？
基因的选择性表达及表观遗传ppt课件
表观遗传学的应用
美国药监局已经批准了两个抑制甲基转移酶DNMT1的药物作为抗癌药 用于临床。它们是5-阿扎胞苷（商品名：维达扎，Vidaza）和 2-氮杂-5’-脱氧胞苷（商品名：达珂，Dacogen）
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细胞分化与基因选择性表达有关
基因的表达
(DNA) 基因
转录
RNA 翻译 蛋白质
(DNA) 基因
转录
RNA 翻译 蛋白质 体现 生物性状
选择性表达 细胞分化
随着受精卵和胚胎的发育，细 胞逐步分化，基因表达的哪一 步出现了差异？
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Q3：基因选择性表达有什么意义？
是细胞分化的根本原因，保证机体的正常发育； 各种蛋白质在需要时才合成，以适应多变得环境
？ 细胞分化
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组蛋白K4 位点甲基化
组蛋白K27 位点甲基化
DNA甲基化
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表观遗传
(DNA) 基因
转录
RNA
翻译 蛋白质 体现 生物性状
北师大版(2019)高中生物必修二基因的选择性表达及表观遗传现象-教案
基因的选择性表达及表观遗传现象【教学目标】1．通过受精卵和胚胎发育过程中mRNA表达量变化的科研材料分析，说明细胞分化的原因是基因选择性表达。
2．通过小鼠毛发遗传研究的材料以及问题串的设计，解释某些基因碱基序列不变但表型改变的可遗传的表观遗传现象。
3．通过概念图的构建，认同环境可以通过表观遗传改变生物性状。
【教学重难点】通过小鼠毛发遗传研究的材料以及问题串的设计，解释某些基因碱基序列不变但表型改变的可遗传的表观遗传现象。
【教学过程】一、导入新课一个受精卵经过细胞分裂、生长和分化，发育成了生物体的各种组织和器官，组成生物体的每个细胞都含有一模一样的遗传信息，为什么同样的DNA经转录成mRNA．翻译成蛋白质，却能发育成不同的组织和器官呢？为什么基因会有这种差异表达呢？（创设问题情景，激发学生强烈的求知欲。
）二、讲授新课（一）基因的选择性表达导致细胞的分化寻找证据——阅读阅读课本P34页资料，根据阅读获得的信息，思考下列问题：1．随着受精卵和胚胎的发育，细胞逐步分化，基因表达数目有明显的变化，说明了什么问题？2．生物体在生长发育的不同时期，形态发生了明显的变化，基因表达的数目也不同，基因的表达与细胞分化有什么关系？每个学生先自己独立完成，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答上述问题。
教师点评。
随着受精卵和胚胎的发育，细胞逐步分化，基因表达的哪一步出现了差异？写出基因表达的路径图。
并完善。
基因选择性表达有什么意义？是细胞分化的根本原因，保证机体的正常发育；各种蛋白质在需要时才合成，以适应多变的环境。
（二）表观遗传是不依赖于DNA碱基序列变化的遗传现象阅读课本P35-36页资料，根据阅读获得的信息，思考下列问题：1．从小鼠毛色变化来看，编码毛色相关蛋白的A基因DNA序列及调控A基因表达的a 序列都没有变化，小鼠的毛色却发生了变化，说明什么问题？2．DNA的甲基化对小鼠毛色的影响，在小鼠的子代中仍然出现，进而导致小鼠毛色的变化，说明了什么？每个学生先自己独立完成，然后以组为单位进行讨论，各组代表回答上述问题。
基因的选择性表达
基因的选择性表达
基因的选择性表达是一种具有特殊意义的生物学现象，它指的是
某种基因特定的细胞或组织类型中只有部分基因表达才发生。
和其他
生物学现象不同，基因的选择性表达更加复杂，受到多种因素的制约。
基因的表达本质上来说是由DNA编码的mRNA和蛋白质决定的，它
们中间的转换过程叫作转录翻译。
转录翻译的功能受到很多因素的制约，这也就形成了基因的选择性表达。
例如，基因的表达通常受到开
放性的DNA结构，组蛋白的包裹，调控序列的信号和外界环境的影响，这些都会影响基因是否被转录，以及它的转录结果有多么高。
此外，基因的选择性表达也可能受细胞凋亡、脱靶反应和分化影响，其中细胞凋亡是细胞死亡的一个过程，它能够调节基因的表达，
以调节细胞的功能。
脱靶反应是指基因表达失控，缺乏调节，使得特
定基因在特定细胞中过度表达。
而分化是指细胞的发育，它对细胞的
功能有很大的影响，也会影响基因的表达。
总之，基因的选择性表达是复杂的，它受很多因素的制约，例如DNA结构开放性、组蛋白的包裹、调控序列的信号和外界环境等，还有
细胞凋亡、脱靶反应和分化等，这些都会影响基因的表达程度和结果，因此，对基因的选择性表达有很大的重要意义。
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。
基因的选择性表达
基因的选择性表达## 基因的选择性表达基因的选择性表达是指在细胞中某些基因相对于其他基因具有更高的表达水平的现象。
这种表达水平的差异可以是在不同细胞类型之间或同一细胞中不同时间点之间存在的。
选择性表达对于细胞的功能和特化起着至关重要的作用，它可以使细胞在不同的环境中做出适应性的响应，从而维持生命的正常运转。
### 机制基因的选择性表达受到多种因素的调控，其中包括：1. **转录调控**：转录因子是一类可以结合到基因的启动子区域并调控基因转录的蛋白质。
不同细胞类型中的转录因子组合不同，因此会导致特定基因在特定细胞类型中的表达水平不同。
此外，细胞内的信号通路也可以通过调控转录因子的活性来影响基因的选择性表达。
2. **表观遗传学调控**：表观遗传学是指通过改变染色质结构而不改变DNA序列的方式来调控基因表达。
包括DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等方式，可以影响基因的可及性和转录活性，从而实现基因的选择性表达。
3. **非编码RNA的调控**：除了编码蛋白质的mRNA外，细胞中还存在着大量的非编码RNA，如miRNA和lncRNA等。
这些非编码RNA可以通过与mRNA结合形成RNA-RNA复合物，从而影响mRNA的稳定性和翻译活性，进而调控基因的表达。
### 生物学意义基因的选择性表达在生物学中具有重要的意义：1. **细胞分化和特化**：在多细胞生物中，细胞分化和特化是通过基因的选择性表达来实现的。
不同细胞类型表达不同的基因，从而赋予细胞特定的形态和功能。
2. **生理调节**：在哺乳动物的生长发育和生理过程中，基因的选择性表达在调节细胞代谢、组织发育和器官功能等方面发挥着至关重要的作用。
3. **疾病发生**：基因的选择性表达异常与多种疾病的发生和发展密切相关。
例如，肿瘤细胞常常表现出某些基因的过度表达或缺失，导致细胞失控增殖和恶性转化。
### 应用基因的选择性表达不仅在基础科学研究中具有重要意义，还在医学诊断和治疗中有着广泛的应用：1. **肿瘤标记物**：某些肿瘤特异性基因的选择性表达可以作为肿瘤的标记物，用于肿瘤的早期诊断和预后评估。
什么是基因选择性表达
什么是基因选择性表达？基因选择性表达是普遍的基因选择性表达是普遍的由于细胞分化发生于生物体的整个生命进程中，所以基因的选择性表达在生命过程各阶段都在体现。
不仅如此，基因的选择性表达在单细胞原核、真核生物生长发育中，甚至病毒的生命活动中都明显表现，这充分体现了基因的选择性表达的普遍性。
细胞分裂与基因选择性表达在多细胞生物的个体发育中，受精卵有丝分裂增加细胞数目，产生的细胞大多数不再分裂，细胞中特定的基因通过转录翻译合成蛋白质，表现出特定的形态、结构和生理功能，形成不同的细胞和组织。
如：动物和人的红细胞和心肌细胞都来自同一胚层，后来分化出的红细胞合成出血红蛋白，而心肌细胞则能够合成肌动蛋白和肌球蛋白。
即使在细胞分裂过程中，基因的选择性表达同样存在。
如在细胞分裂间期、分裂期，仅仅是部分基因在表达，合成了特定的蛋白质、酶用于分裂过程，绝大部分基因没有表达。
成熟、衰老与基因选择性表达植物在成熟期，参与细胞分裂的基因基本不表达，用于物质转化的相关蛋白质等的基因在表达，合成相应的蛋白质、酶等。
如马铃薯块茎、甜菜块根形成后，细胞中用于合成葡萄糖转化为乳酸的酶的基因进行了表达，故它们无氧呼吸时产物是乳酸，有利于减少物质能量浪费，还降低了对细胞的伤害程度。
人和动物人和动物的第二特征的表现，是生长发育到一定阶段基因选择性表达的结果。
而在衰老过程中，用于正常代谢的酶合成受到抑制或数量减少，加速了衰老的程度，也是基因的选择性表达的结果。
程序性死亡（apoptosis）的理论假说也认为死亡的细胞是通过基因的选择性表达实现的。
单细胞生物作为单细胞生物，产生新个体常常通过细胞分裂的方式，细胞分裂中的仍有部分基因在表达。
新细胞（或新个体）生长发育中过程中，特定的基因在不同阶段表达，细胞完成相应的生理活动适应了特定的环境。
例1：草履虫通过实验比较双小核草履虫单独培养和与大草履虫混合培养发现其细胞内的基因表达有显著不同：混合培养时产生的蛋白质种类和数量远远超过单独培养的情况，增强了其竞争力。
基因选择性表达的原因
基因选择性表达的原因基因的选择性表达是指在细胞分化中，基因在特定的时间和空间条件下有选择表达的现象，其结果是形成了形态结构和生理功能不同的细胞。
那么，基因选择性表达的原因是什么?下面就由店铺告诉大家基因选择性表达的原因吧!基因选择性表达的原因截至2014年底，科学界认为这是一种RNA抑制机制。
从大量的研究结果中我们可以推测，生物体内有一套RNA监视系统，可以通过多种异常RNA来激发。
如果外来核酸是DNA(包括转基因、重组基因、DNA病毒、扩增子等)，靶标RNA需要在细胞核中完全成转录后运转到细胞质中，而侵入细胞质的病毒RNA可以直接提供靶标RNA。
各种不同的靶标RNA(包括与外源基因同源的内源基因和外来的DNA产生的RNA以及病毒的RNA)由寄主的RdRP或病毒自身的RdRP通过多种不同的途径反靶标RNA转变成为双链RNA,从而通过RNAi引发的PTGS。
PTGS被引发后就不再需要RdRP。
关于双链RNA介导的RNAi特异性靶标RNA的降解，Bass提出了这样一个假说：认为生物体内存在着一种复合酶：RNAi核酸酶，该酶具有双链RNA结合、RNase和RNA解旋酶三个活性区。
首先双链RNA结合到该酶的双链RNA结合区并引导该酶识别靶标RNA，接着该酶的解旋酶完成ATP依赖性的靶标RNA与该酶结合的双链RNA的正义链的换位，RNase在靶标RNA结合位点附近完成切割，从而使靶标RNA能被进一步降解，产生大量的小片段RNA，包括序列特异性的-25nt RNA。
载有序列特异性的双链RNA的游离复合酶再去识别并降解其它的靶标RNA，产生更多-25nt RNA，从而使PTGS具有持久性系统性。
基因沉寂需要经历不同的反应过程才能实现，包括组蛋白N端结构域的赖氨酸残基的去乙酰基化加工、甲基化修饰(由甲基转移酶催化，修饰可以是一价、二价和三价甲基化修饰，后者又被称为'过度’甲基化修饰(Hypermethylation) ) 、以及和甲基化修饰的组蛋白结合的蛋白质(MBP)形成“异染色质”，在上述过程中，除了部分组蛋白的N 端尾部结构域需要去乙酰化、甲基化修饰之外，有时也许要在其他的组蛋白N端尾部结构域的赖氨酸或精氨酸残基上相应地进行乙酰化修饰，尽管各种修饰的最终结果会导致相应区段的基因“沉寂”失去转录活性。
4.2基因表达与性状的关系
第2节基因表达与性状的关系学案设计(一)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体的性状。
2.概述生物体的表观遗传现象。
3.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。
自主预习一、基因表达产物与性状的关系1.间接控制:基因通过来控制,进而控制生物性状。
实例①:豌豆的圆粒和皱粒:圆粒豌豆→有基因→产生→淀粉含量高→圆粒;皱粒豌豆→无正常基因→不产生淀粉分支酶→→皱粒;实例②:人的白化病:患者体内异常→缺少酶→不能将酪氨酸转化为→白化症状2.直接控制:基因通过,直接控制生物性状。
实例③:人类囊性纤维病:CFTR基因缺失3个碱基→异常→CFTR蛋白功能异常→肺严重受损实例④:镰状细胞贫血:血红蛋白基因碱基对的改变→血红蛋白中氨基酸的改变→红细胞呈镰刀型→易破裂,贫血特别提醒:生物的形态、结构和生理功能等方面的性状主要是由蛋白质体现的,蛋白质的合成又受基因的控制,所以生物的性状是由基因控制的。
二、基因的选择性表达与细胞分化1.在不同类型的细胞中,表达的基因大致可以分为两类:一类是在所有细胞中都表达的基因,指导合成的蛋白质是所必需的,如核糖体蛋白基因、合成酶基因;另一类是只在某类细胞中的基因,如卵清蛋白基因、基因。
2.细胞分化的本质就是。
三、表观遗传柳穿鱼Lcyc基因和小鼠A vy基因的碱基序列没有变化,但部分碱基发生了修饰,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。
像这样,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。
课堂探究[课堂探究1]有同学说:基因与性状之间并不是简单的一一对应的关系,请小组讨论分析原因?[课堂探究2]以下基因与性状的关系,说法正确的是( )A.基因可以通过控制蛋白质合成来控制生物的性状B.白化病人出现症状的根本原因是缺少酪氨酸酶C.豌豆的圆粒和皱粒的本质区别是基因的碱基序列不同D.同一个体不同细胞中RNA种类相同,蛋白质种类不同E.表观遗传是指由环境引发的性状改变,与基因表达无关F.基因型相同,表型一般相同,基因型不同,表型一定不同G.残翅果蝇在不同温度孵化时,翅形不同,说明温度是翅形的决定因素核心素养专练1.人类镰状细胞贫血是由于编码血红蛋白的基因异常引起的,这说明了( )A.基因通过控制酶的合成控制代谢过程进而控制生物的性状B.基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状C.基因与环境相互作用共同调控生物的性状D.基因和性状间不是简单的线性关系2.下列有关细胞分化的分析中,错误的是( )A.在个体发育过程中,有序的细胞分化能够增加细胞的类型B.从细胞器水平分析,细胞分化是细胞器的种类、数目改变的结果C.细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异,导致细胞的形态和功能各不相同D.从蛋白质角度分析,细胞分化是蛋白质种类、数量改变的结果,这是细胞分化的直接原因3.下列关于表观遗传的理解,说法正确的是( )A.DNA的甲基化与环境因素无关B.DNA的甲基化影响基因的翻译过程C.表观遗传现象不符合孟德尔遗传定律D.DNA的甲基化导致基因的碱基序列改变4.右图表示同一个体的5种细胞中5种基因的表达情况,下列分析错误的是( )A.此图能说明细胞分化的本质B.基因b可能控制RNA聚合酶的合成C.细胞中mRNA差异最大的是细胞2和4D.一般来说,这5种细胞的核遗传物质相同5.下图为人体对性状控制过程示意图,据图分析可得出( )A.过程①②都主要在细胞核中进行B.食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白C.M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中D.老年人细胞中不含有M26.人类白化病和苯丙酮尿症是由于代谢异常引起的疾病,下图表示在人体代谢中产生这两类疾病的过程。
基因的选择性表达及表观遗传课件(共24张PPT)
Q3：Avy/a小鼠为什么会出 现性状差异？
Q4:DNA甲基化程度导致毛发颜色改变，这种毛发颜色变化可遗传给后代吗？
黄色的母亲仅仅 会生出黄色或浅 色毛发的后代
Avy/a
深色的母亲会生 出黄色、浅色或 者深色毛发的后 代，而且比例固 定
Avy/a
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
表观遗传
(DNA) 基因
转录
RNA
翻译 蛋白质 体现 生物性状
选择性表达
细胞分化
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
问题5：表观遗传修饰是如何产生的？
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
问题4：
表观遗传调控机制
？ 细胞分化
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T) 基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
组蛋白K4 位点甲基化
组蛋白K27 位点甲基化
DNA甲基化
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
基因的选择性表达及表观遗传课件(共 24张PP T)
表观遗传学的应用
美国药监局已经批准了两个抑制甲基转移酶DNMT1的药物作为抗癌药 用于临床。它们是5-阿扎胞苷（商品名：维达扎，Vidaza）和 2-氮杂-5’-脱氧胞苷（商品名：达珂，Dacogen）
2024年新教材生物高考易错知识点汇总(选择性必修二和选择性必修三)
2024年高考生物考前易忽略的考点（选修2、3）1.基因的选择性表达，导致细胞分化。
（注意因果关系）细胞分化的实质是基因的选择性表达。
2.证明尖端产生的某种影响是一种化学物质，并将其命名为“生长素”的是温特。
3.科学家首先从人尿中分离出与生长素作用相同的化学物质，本质为吲哚乙酸（IAA）4.影响生长素横向运输的因素：单侧光、重力或离心作用5.向光性的原因：单侧光照射使生长素分布不均匀，背光侧多于向光侧。
（有学者提出：由于单侧光照射引起某些抑制生长的物质分布不均匀造成，向光侧抑制物多）6.生长素作用的机理：与细胞内的生长素受体特异性结合，诱导特定的基因表达，从而产生效应。
7.植物激素：没有特定的分泌器官，没有特点的靶器官，没有体液运输，一般是小分子，作为信息分子，调节植物的生命活动。
8.顶端优势的解除：去掉顶芽，使侧芽的生长素浓度降低。
9.对生长素的敏感性排序：根>芽>茎；双子叶（杂草）>单子叶（农作物）10.体现生长素两重性的例子：根的向地性、顶端优势。
（茎的背地性没有体现生长素的两重性）11.激素的产生部位：细胞分裂素主要在根尖；脱落酸主要在根冠和萎焉的叶片；乙烯：植物的各个部位均可12.脱落酸与赤霉素比值高有利于分化形成雌花。
13.植物的生长发育中，各种激素不是孤立起作用的，而是多种激素共同调控的。
14.生长素主要促进细胞核的分裂，细胞分裂素主要促进细胞质的分裂，二者共同促进细胞分裂。
15.猕猴桃果实的发育过程中，细胞分裂素、生长素、赤霉素、脱落酸等激素的含量会像接力一样按顺序出现。
16.植物生长调节剂的类型：①与植物激素分子结构和生理效应类似；②与植物激素生理效应类似，但分子结构完全不同。
17.赤霉素处理大麦，种子无需发芽就产生α—淀粉酶。
18.一定浓度的生长素处理未授粉的雌蕊，容易获得无籽果实。
（属于不可遗传变异）19.预实验的作用：为进一步的实验摸索条件，检验实验设计的科学性和可行性。
基因的选择性表达
• 马铃薯块茎、甜菜块根形成后，细胞中用于合成葡萄 糖转化为乳酸的酶的基因进行了表达，故它们无氧呼 吸时产物是乳酸，有利于减少物质能量浪费，还降低 了对细胞的伤害程度。
• 再如人和动物的第二特征的表现，是生长发育到一定 阶段基因选择性表达的数量减少，加速了衰老 的程度，也是基因的选择性表达的结果。
• 2010 年高考江苏卷34题 • 铁蛋白是细胞内储存多余Fe3+的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3+、铁调
节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特 异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3+浓度高 时，铁调节蛋白由于结合Fe3+而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋 白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译（如下图所 示）。 回答下列问题：
翻译。这种调节机制既可以避免 影响，又可以减少
对F细e3+胞。的毒性
细胞内物质和能量的浪费
（3）若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于
3n，主要原因是
。
（4）若要改造铁蛋白分子，将图中色
氨酸变成亮m氨R酸N(A密两码子端为存UU在A、不翻译的序列
UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，
基因的选择性表达
2017.04
• 基因的选择性表达是指在细胞分化中，基因在特定的时间和空间条件下 有选择表达的现象。
1 .并非所有的基因都要选择性表达（奢侈基因） 管家基因是指所有细胞都需要表达的基因，无选择性表达特点，与
细胞分化无关，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的， 如呼吸酶 基因、ATP 水解酶基因等。
• 程序性死亡的理论假说也认为死亡的细胞是通过基因 的选择性表达实现的。
【备考2024】生物高考一轮复习：第19讲 基因的表达
【备考2024】生物高考一轮复习第19讲基因的表达[课标要求] 1.概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过蛋白质表现2.概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象[核心素养] (教师用书独具)1.结合DNA双螺旋结构模型，阐明DNA分子转录、翻译的过程。
(生命观念)2.运用中心法则，阐明遗传信息的传递途径；分析基因表达产物蛋白质与生物性状关系的实例，认识到生物的性状主要通过蛋白质来表现。
(科学思维)3.模拟中心法则各过程的实验，提高观察能力及表达交流能力。
(科学探究)4.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。
(社会责任)考点1基因指导蛋白质合成一、RNA的结构和种类1．基本单位核糖核苷酸。
2．组成成分3．结构一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
4．种类及功能⎩⎨⎧信使RNA （mRNA ）：蛋白质合成的模板转运RNA （tRNA ）：识别并转运氨基酸核糖体RNA （rRNA ）：核糖体的组成成分5．DNA 与RNA 的区别物质组成 结构特点 五碳糖 特有碱基 DNA脱氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是双链，相对分子质量较大 RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是单链，相对分子质量较小二、遗传信息的转录1．概念在细胞核中，通过RNA 聚合酶以DNA 的一条链为模板合成RNA 的过程。
2．转录的过程三、遗传信息的翻译1．密码子与反密码子的比较密码子 反密码子 种类64种 目前发现有很多种 位置mRNA 上 tRNA 一端 实质决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 与mRNA 上密码子发生碱基互补配对的3个相邻的碱基四、中心法则1．图解2．遗传信息传递的途径途径遗传信息的传递举例①DNA复制从DNA流向DNA细胞生物、DNA病毒、逆转录病毒②转录从DNA流向RNA细胞生物、DNA病毒、逆转录病毒③翻译从RNA流向蛋白质所有生物④RNA自我复制从RNA流向RNA某些RNA病毒(如烟草花叶病毒)⑤RNA逆转录从RNA流向DNA逆转录RNA病毒(如HIV)1．tRNA分子中的部分碱基两两配对形成氢键。
基因的选择性表达及表观遗传课件24张
资料3
图1
周期性表达
A基因
A
图2
关闭表达
A突变
a
图3
持续性表达
插入序列
A基因
Avy
带状毛发 黑棕色毛发 黄色毛发
Q1：从文字和图中，你获取到了什么信息？
Q2：Avy/a小鼠毛发应该是什么颜色？
Q4:DNA甲基化程度导致毛发颜色改变，这种毛发颜色变化可遗传给后代吗？
•
6.抒发的感情真诚感人，不写自己的 品学兼 优、勤 奋用功 ，而是 如实地 展现自 己的天 生的野 性，充 满了阅 读和学 习“生活” 这本大 书所得 到的欢 欣鼓舞 的生命 体验， 表现了 对自然 和生命 无比好 奇和热 爱以及 泰然面 对一切 残忍和 苦难的 生活观 。
•
7. 学习了这篇传记让我们了解到了沈 从文从 小如何“ 读社会 这本大 书”， 感受到 他青春 期的悲 欢得失 。由于 传主生 活经历 的太多 苦难， 加上作 者在回 忆中不 时融入 淳厚的 情感， 让我们 读来有 某种沉 重与辛 酸，也 让我们 学生受 到启发 ：对于 强者， 生活中 的风霜 雨雪也 和阳光 雨露一 样，都 从不同 侧面或 者以不 同的方 式滋润 着我们 的生命 ，现实 中的曲 折、坎 坷、苦 难可能 拓展人 的精神 空间， 让人能 更加以 阔大的 心胸与 坚强的 意志， 去感受 生命， 理解生 活的意 义。
•
1.沈从文的创作风格趋向浪漫主义， 他要求 小说的 诗意效 果，融 写实、 纪梦、 象征于 一体， 语言格 调古朴 ，句式 简峭、 主干突 出，单 纯而又 厚实， 朴讷而 又传神 ，具有 浓郁的 地方色 彩，凸 现出乡 村人性 特有的 风韵与 神采。
基因的选择性表达与细胞分化
基因的选择性表达与细胞分化Introduction基因的选择性表达和细胞分化是生物学中重要的概念，它们相互作用并在组织和器官的发育中起着关键的作用。
本文将讨论基因选择性表达和细胞分化的定义、机制以及与发育和疾病相关的重要性。
选择性基因表达的定义和机制选择性基因表达是指在特定时间和空间上，只有某些基因在特定细胞类型中被转录和翻译，而其他基因则被沉默。
这种表达选择性是使细胞具有独特身份和功能的关键机制之一。
选择性基因表达的机制是多层次的。
首先，基因调控序列（包括启动子和增强子）中的转录因子结合位点决定了哪些基因在特定细胞类型中被转录。
转录因子的结合位点通常与细胞的转录因子组合、染色质结构以及环境信号有关。
其次，在转录后，RNA分别经历剪接、RNA降解和翻译等过程。
这些过程中的调控元件（如miRNA和siRNA）能够选择性地调控RNA稳定性和翻译效率。
最终，选择性的RNA或蛋白质分布使得特定功能的细胞命运得以实现。
细胞分化的定义和机制细胞分化是指原始多能干细胞逐渐分化为特定细胞类型的过程。
在这个过程中，细胞逐渐丧失可逆的多能性，并获得细胞特定的形态和功能。
细胞分化的主要机制是基因调控网络的逐渐减少。
多能干细胞中存在大量的转录因子和增强子组合，表达多个细胞类型所需的基因。
然而，随着细胞分化的进行，不同基因调控网络的交叉抑制和共同调控使得转录因子和增强子的组合不同，最终导致特定基因的表达和功能。
细胞分化还受到表观遗传机制的调控。
例如，DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等调控因子可以影响某些基因调控序列的可及性，从而进一步限制细胞的分化能力。
基因选择性表达和细胞分化的关系基因选择性表达和细胞分化是相互依存的过程。
基因选择性表达决定了细胞特定基因的转录和翻译，从而影响了细胞分化。
相反，细胞分化状态也可以影响基因的选择性表达。
细胞特定的转录因子和增强子组合可以调节特定基因的表达，维持和巩固细胞分化状态。
基因选择性表达和细胞分化在发育和疾病中的重要性基因选择性表达和细胞分化在个体发育过程中起着至关重要的作用。
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什么是基因选择性表达？
在个体发育的的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成的不同的组织和器官。
在生物个体发育过程中，基因如何选择性表达？
基因的选择性表达是指在细胞分化中，基因在特定的时间和空间条件下有选择表达的现象，其结果是形成了形态结构和生理功能不同的细胞。
由于细胞分化发生于生物体的整个生命进程中，所以基因的选择性表达在生命过程各阶段都在体现。
不仅如此，基因的选择性表达在单细胞原核、真核生物生长发育中，甚至病毒的生命活动中都明显表现，这充分体现了基因的选择性表达的普遍性。
同时，在某些外界因素和生物内部因素影响下，基因的选择性表达还会出现特殊性。
下面以具体事例分析说明。
1.1基因的选择性表达的普遍性
在多细胞生物的个体发育中，受精卵有丝分裂增加细胞数目，产生的细胞大多数不再分裂，细胞中特定的基因通过转录翻译合成蛋白质，表现出特定的形态、结构和生理功能，形成不同的细胞和组织。
如动物和人的红细胞和心肌细胞都来自同一胚层，后来分化出的红细胞合成出血红蛋白，而心肌细胞则能够合成肌动蛋白和肌球蛋白。
即使在细胞分裂过程中，基因的选择性表达同样存在。
如在细胞分裂间期、分裂期，仅仅是部分基因在表达，合成了特定的蛋白质、酶用于分裂过程，绝大部分基因没有表达。
在多细胞生物的生命历程中，成熟和衰老阶段同样有基因的选择性表达。
在成熟期，参与细胞分裂的基因基本不表达，用于物质转化的相关蛋白质等的基因在表达，合成相应的蛋白质、酶等。
如马铃薯块茎、甜菜块根形成后，细胞中用于合成葡萄糖转化为乳酸的酶的基因进行了表达，故它们无氧呼吸时产物是乳酸，有利于减少物质能量浪费，还降低了对细胞的伤害程度。
再如：人和动物的第二特征的表现，是生长发育到一定阶段基因选择性表达的结果。
而在衰老过程中，用于正常代谢的酶合成受到抑制或数量减少，加速了衰老的程度，也是基因的选择性表达的结果。
程序性死亡的理论假说也认为死亡的细胞是通过基因的选择性表达实现的。
作为单细胞生物，产生新个体常常通过细胞分裂的方式，细胞分裂中的仍有部分基因在表达。
新细胞（或新个体）生长发育中过程中，特定的基因在不同阶段表达，细胞完成相应的生理活动适应了特定的环境。
如通过实验比较双小核草履虫单独培养和与大草履虫混合培养发现其细胞内的基因表达有显著不同：混合培养时产生的蛋白质种类和数量远远超过单独培养的情况，增强了其竞争力。
再如细菌在环境条件适应时，基因选择性表达保证正常的生长繁殖与生存，一旦环境恶化，细菌体内特定的基因进行表达，使其形态结构改变，出现荚膜、芽孢等特殊结构助其度过危机。
而非细胞结构的病毒，寄生在宿主细胞内，基因表达也有选择性，使其衣壳有不同的形态或使其表现出不同的抗原性（或致病性）。
如禽流感病毒中基因表达不同的蛋白质类物质，致病性相差较大。
对人和鸟类都有致病作用的是H5N1，其他类型致病作用小得多。
原因是前者基因选择性表达出了一种被称为“细胞因子”的蛋白质迅速进入被感染的肺部组织，进而免疫系统过度反应造成死亡。
1.2基因的选择性表达的特殊性
基因的选择性表达不仅具有普遍性，还具有特殊性。
如：在外界环境因素（如物理、化学、生物方面）的影响下，生物体内原癌基因由抑制状态转变为激活状态，能够进行正常表达导致出现癌症，而正常生物体内的原癌基因就不能表达。
再如微生物体内酶合成的调节，也是基因的选择性表达的结果。
常见的大肠杆菌在用葡萄糖和乳糖作碳源的培养基进行培养，开始，大肠杆菌只能利用葡萄糖而不能利用乳糖，只有当葡萄糖消耗完毕后，大肠杆菌细胞内控制合成分解乳糖的半乳糖苷酶的基因才开始表达。
有了半乳糖苷酶，才能利用乳糖作碳源。
这种调节既保证了代谢的需要，又避免了细胞内物质能量的浪费，增强了微生物对
环境的适应能力。
此外，基因的选择性表达的特殊性还表现在兼性营养型的食虫植物和红螺菌体内。
如当土壤中缺乏氮元素，食虫植物通过捕食昆虫获取营养，此时植物体内某些基因进行表达，产生酶分解利用昆虫的营养物质，保证自身营养需要。
又如红螺菌在没有光照有有机物的条件下，它又可以利用有机物进行生长，同样有特定基因在这特定条件下表达。
基因的选择性表达的特殊性不仅表现在基因是否能在特定的空间和时间表达，还体现在表达量的方面。
如在高等动物体内激素分泌量的反馈调节，水平衡调节中抗利尿激素分泌量的变化，血糖平衡调节中胰岛素和胰高血糖素分泌量的高低等方面，都要通过基因的选择性表达来实现。
由此可知，基因的选择性表达是很复杂的，其影响因素既有外因，又有内因。
现在人们已经可通过改变外界条件使生物体的有利的基因表达，抑制有害的基因的表达，为人类自身造福。
如通过特定的化疗方法使癌基因处于抑制状态，从而治疗癌症。
那么，基因的选择性表达的内部机制是什么呢？2006年诺贝尔奖获得者美国两名科学家安德鲁•法尔和克雷格•梅洛作出了科学的解释。
他们经过多年的潜心研究，发现基因的选择性表达是体内存在RNA干扰机制。
RNA干扰现象普遍存在于动植物体和人体中，这对于基因的选择性表达的管理，参与对病毒感染的防护，控制活跃基因，激活抑制基因都具有重要意义。