4.2 基因表達與性狀的關(guān)系2021-2022學(xué)年高一生物課件（人教版2019必修2）

1、第四章基因的表達第2節(jié) 基因表達與性狀的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)目標(biāo)010203結(jié)合基因、性狀與環(huán)境三者關(guān)系,理解表觀遺傳現(xiàn)象并學(xué)以致用；通過表觀遺傳的發(fā)現(xiàn)認(rèn)同科學(xué)是不斷發(fā)展的，人類對自然界的探究永無止境（生命觀念、社會責(zé)任）理解并描述基因的選擇性表達與細胞分化的關(guān)系。（生命觀念、科學(xué)思維）通過資料分析.建立基因控制性狀的兩種模型(科學(xué)探究、科學(xué)思維) 同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉表現(xiàn)出了兩種不同的形態(tài)。 浮在水面上的葉子是寬闊的五邊形或者手掌形，而沉在水中的葉子則變成了細細的絲狀葉。一樣這兩種葉形的差異，可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的。 討論：1.這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成一樣嗎

2、？2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？情景材料一：“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實味不同。所以然者何？水土異也?！?(右圖：南橘（上）北枳（下）)為什么相同的生物在不同的環(huán)境中會出現(xiàn)性狀差異？基因、蛋白質(zhì)、性狀三者間究竟存在怎樣的聯(lián)系？基因控制蛋白質(zhì)體現(xiàn)性狀蛋白質(zhì)是生命活動的主要承擔(dān)者怎樣控制？情景材料二：豌豆的圓粒與皺粒性狀對比：（淀粉在細胞中具有保留水分的作用）基因?qū)Ρ纫换虮磉_產(chǎn)物與性狀的關(guān)系合作探究一：請各小組認(rèn)真閱讀課本內(nèi)容，合作完成表格內(nèi)容飽滿，能有效保留水分皺縮，失水含有編碼淀粉分支酶的基因插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因。圓粒豌豆的

3、形成機制編碼淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶活性正常淀粉合成正常，含量增加淀粉含量高，有效保留水分皺粒豌豆的形成機制編碼淀粉分支酶的基因被打亂淀粉分支酶異常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的由于失水而皺縮一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因酶代謝過程性狀外來DNA插入 白化病是由于基因不正常，缺少酪氨酸酶，導(dǎo)致機體不能合成黑色素。毛發(fā)白色，皮膚淡紅色，畏光?；駻mRNA酪氨酸酶酪氨酸中間產(chǎn)物黑色素轉(zhuǎn)錄翻譯合成黑色素的代謝途徑人的白化病一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系情景材料三：基因通過控制_的合成來控制_，進而控制生物體的性狀?？刂评野彼崦傅幕虍惓＠野彼岵荒苷＾D(zhuǎn)化為_不能正常合成缺乏黑色素，

4、表現(xiàn)_結(jié)論一：酶代謝過程間接控制酪氨酸酶黑色素白化病基因酶代謝過程生物性狀控制控制控制一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系囊性纖維病是北美白種人常見的一種遺傳病，每1800個人中就有一個患者，每25個人中就有一個致病基因攜帶者。情景材料四：正常氣管囊性纖維化氣管氣流大小患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量生長繁殖，最終使肺功能嚴(yán)重受損一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系合作探究二：請各小組認(rèn)真閱讀課本內(nèi)容，合作完成表格內(nèi)容性狀對比基因?qū)Ρ确尾抗δ苷７尾抗δ車?yán)重受損含有編碼CFTR蛋白的基因正常編碼CFTR蛋白的基因缺失了3個堿基正?；疾∧倚岳w維病合作探究三：請各小組認(rèn)真閱讀課

5、本內(nèi)容，探討囊性纖維病致病機理過程。正常的形成機制編碼CFTR蛋白的基因正常CFTR蛋白正常CFTR轉(zhuǎn)運氯離子的功能正常表現(xiàn)正?；颊叩男纬蓹C制編碼CFTR蛋白的基因缺失3個堿基CFTR蛋白異常，缺少苯丙氨酸CFTR轉(zhuǎn)運氯離子的功能異常黏液清除困難，細菌繁殖，肺部感染囊性纖維病致病機理基因型蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)型一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系編碼血紅蛋白的 基因中一個堿基對變化血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細胞成鐮刀型，運輸O2能力降低容易破裂，患溶血性貧血 基因還能通過控制_來_控制生物體的性狀結(jié)論二：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接基因性狀表現(xiàn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系情景材料五：鐮狀細胞貧血直接控制1.間接控制

6、途徑 基因通過控制_來控制_，進而控制生物體的性狀酶的合成代謝過程例如：豌豆的圓粒和皺粒、白化病等2.直接控制途徑基因還能通過控制_來_控制生物體的性狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接例如：囊性纖維病、鐮刀型細胞貧血癥等一基因表達產(chǎn)物與性狀的關(guān)系歸納總結(jié)合作探究四：基因可以通過控制酶的合成或蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來控制生物體的性狀，那為什么來自同一個受精卵的細胞發(fā)育過程中細胞在形態(tài)、功能等方面有差異呢？檢測的3種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細胞紅細胞胰島細胞分析不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果+ + + + + + +科學(xué)家提取了雞的輸卵管細胞、紅細

7、胞（有細胞核）和胰島細胞，對這3種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結(jié)果如下表所示。二基因的選擇性表達與細胞分化情景材料六：合作探究五：1.這3種細胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？ 2.3種細胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測到其中一種基因的mRNA，這一事實說明了什么？ 3種細胞中合成的蛋白質(zhì)都是該細胞中的特異性蛋白質(zhì)。在細胞中，并不是所有的基因都表達，基因的表達存在選擇性。二基因的選擇性表達與細胞分化1. 表達的基因分類管家基因在所有細胞中都表達的基因。奢侈基因 只在某類細胞中特異性表達的基因。（如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因。）（如卵清蛋白

8、基因、胰島素基因、血紅蛋白基因。）二基因的選擇性表達與細胞分化2.細胞分化的實質(zhì)基因的選擇性表達與基因表達的調(diào)控有關(guān)?；虻倪x擇性表達?；蚴裁磿r候表達基因在哪種細胞中表達基因表達水平的高低調(diào)控基因是否表達調(diào)控基因表達多少二基因的選擇性表達與細胞分化合作探究六：表觀遺傳就是一種非常重要的基因表達調(diào)控手段，什么是表觀遺傳？它調(diào)控基因表達的機理是什么呢？表觀遺傳視頻材料三表觀遺傳想一想為什么會出現(xiàn)上述現(xiàn)象？柳穿魚是一種園林花卉。下圖所示的兩株柳穿魚，除了花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，其他方面基本相同。植株A的Lcyc基因在開花時表達植株B的Lcyc基因不表達,原因是它被高度甲基化了F1F2植株A植株B植株A相

9、似絕大部分與植株A相似少部分與植株B相似柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)三表觀遺傳情景材料七：小鼠毛色的遺傳小鼠性狀改變的原因是什么？黑色體毛aa黃色體毛AvyAvy三表觀遺傳Avya情景材料八：介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型53Avy基因特殊堿基序列 在Avy基因的前端有一段特殊的堿基序列決定該基因表達水平，有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點，當(dāng)這些位點沒有甲基化時，Avy基因正常表達，小鼠表現(xiàn)為黃色。當(dāng)這些位點甲基化后，Avy基因的表達就受到抑制。甲基化程度越高，Avy基因表達受到抑制越明顯，小鼠顏色越深。1.概念：生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫做表觀遺傳。2

10、.表觀遺傳形成的原因環(huán)境DNA甲基化誘發(fā)三表觀遺傳合作探究七：情景材料七和八展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點？4.三種常見的調(diào)控機制DNA甲基化修飾；*主要抑制轉(zhuǎn)錄；組蛋白甲基化、乙?；?；非編碼RNA干擾（例如miRNA）；*主要抑制翻譯；3.表觀遺傳的特點可遺傳性:即這類改變通過有絲分裂或減數(shù)分裂，能在細胞個體間遺傳?？赡嫘缘幕虮磉_:如甲基化時，可影響基因的表達；去甲基化時，可恢復(fù)基因的表達。沒有DNA堿基序列的改變。三表觀遺傳同卵雙胞胎是一個精子與一個卵細胞結(jié)合產(chǎn)生一個受精卵后再一分為二形成的兩個胚胎。他們基因組成相同，但是性狀依然有差異，有時候甚至差異很大，這就跟表觀遺傳有關(guān)。三表觀遺傳5

11、.實例：蜂王工蜂持續(xù)獲得蜂王漿不能持續(xù)獲得蜂王漿同由受精卵發(fā)育而來的蜂王和工蜂在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同。表觀遺傳在其中發(fā)揮了重要作用。三表觀遺傳5.實例： 有研究表明：吸煙會使人的體細胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產(chǎn)生影響。不僅如此，還有研究發(fā)現(xiàn)男性吸煙者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高，請查閱相關(guān)資料，結(jié)合表觀遺傳、煙草煙霧中含有的化學(xué)物質(zhì)及其危害等知識，向親友和周圍人群深入宣傳戒煙的道理。與社會的關(guān)系三表觀遺傳基因與性狀的關(guān)系：一個基因 一個性狀（一因一效）多個基因 一個性狀（多因一效）一個基因 多個性狀（一因多效）四基因與性狀之間的關(guān)系如

12、紅綠色盲、白化病等單基因遺傳病。如人的身高是由多個基因決定的，其中每個基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔?。如研究發(fā)現(xiàn)水稻中的Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)不僅參與了開花的調(diào)控，而且對水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要的作用?；蚺c性狀并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系 表型=基因型+環(huán)境 實戰(zhàn)訓(xùn)練1.黑種人與白種人膚色不同的根本原因是（ ）他們所生活的環(huán)境不同他們的與膚色有關(guān)的基因不同他們的與膚色有關(guān)的蛋白質(zhì)不同他們的與膚色有關(guān)的不同 實戰(zhàn)訓(xùn)練2下面關(guān)于基因、蛋白質(zhì)、性狀之間關(guān)系的敘述，其中不正確的是（ ） A、一個性狀受一個基因的控制 B、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可以直接影響性狀 C、蛋白質(zhì)的合成受基因的控制 D、蛋白質(zhì)的功能之一

13、是可以體現(xiàn)性狀 實戰(zhàn)訓(xùn)練3.基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的過程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，下列相關(guān)敘述錯誤的是( )A.轉(zhuǎn)錄和翻譯都遵循堿基互補配對原則B.轉(zhuǎn)錄以核糖核苷酸為原料，翻譯以氨基酸為原料C.遺傳信息既可以從DNA流向蛋白質(zhì)，也可以從蛋白質(zhì)流向DNAD.在真核細胞中，染色體上基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯是在細胞內(nèi)的不同區(qū)室中進行的4.下圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程,分析可知()A.人體成熟的紅細胞中只進行過程,而不進行過程B.X1與X2的區(qū)別主要是脫氧核苷酸排列順序的不同C.人體衰老引起白發(fā)的原因是過程不能完成D.該圖反映了基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及酶的合成來控制生物的性狀 實戰(zhàn)訓(xùn)練 實戰(zhàn)訓(xùn)練5.許多基因的前端有一

14、段特殊的堿基序列(富含 CG 重復(fù)序列)決定著該基因的表達水平,若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成為 5-甲基胞嘧啶,就會抑制基因的轉(zhuǎn)錄。下列相關(guān)敘述正確的是（ ）A.在一條單鏈上相鄰的 C 和 G之間通過氫鍵連接B.胞嘧啶甲基化導(dǎo)致表達的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改變C.基因的表達水平與基因的甲基化程度無關(guān)D.胞嘧啶甲基化可能會阻礙 RNA 聚合酶與基因前端的特殊堿基序列結(jié)合 實戰(zhàn)訓(xùn)練6.在一個蜂群中，一直以蜂王漿為食的雌性幼蟲發(fā)育成蜂王，而以花蜜為食的雌性幼蟲發(fā)育成工蜂。研究表明，DNMT3基因表達的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶能使DNA分子上的CpG島上的胞嘧啶甲基化從而導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)錄失活。若向雌性幼蟲注入一種小型RNA(SiRNA)會導(dǎo)致DNMT3 基因不表達，能模擬蜂王漿的作用使雌性幼蟲發(fā)育成蜂王。下列敘述錯誤的是（ ）A.推測蜂王漿的作用可能是抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶發(fā)揮作用B.DNA分子上CpG中的胞嘧啶被甲基化后會改變DNA分子堿基序列C.推測SiRNA作用可能是與目標(biāo)mRNA結(jié)合導(dǎo)致其降解或翻譯受阻D.DNA甲基化后可能阻止RNA聚合酶對DNA分子特定區(qū)域識別與結(jié)合 實戰(zhàn)訓(xùn)練7.我國科學(xué)家將含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由該受精卵發(fā)育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治療血友病。下列敘述錯誤的是（ ） A、該項