人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系課件

???問題探討

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)。

討論1.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎？2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？提示：兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成是一樣的。提示：這兩種葉形的差異可能是由于葉片所處的環(huán)境引起的。人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系???問題探討同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水

我們已經(jīng)知道生物體的性狀是由基因控制的。那么基因是如何控制性狀的呢？上面“問題探討”的內(nèi)容又在提示我們，基因和性狀不一定是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。這又是怎么回事呢？我們已經(jīng)知道生物體的性狀是由基因控制的。那么基第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)1.舉例說明基因通過控制酶的合成和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)控制生物體的性狀。2.說明細(xì)胞分化是基因選擇表達(dá)的結(jié)果。3.概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象。教學(xué)重點(diǎn)1.基因表達(dá)與性狀的關(guān)系。2.細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)3.表觀遺傳現(xiàn)象難點(diǎn)表觀遺傳現(xiàn)象第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)本節(jié)聚焦1.基因如何控制生物體的性狀？2.細(xì)胞分化與基因表達(dá)有什么關(guān)系？3.表觀遺傳信息是如何調(diào)控基因表達(dá)的？4.怎樣理解基因與性狀關(guān)系的復(fù)雜性？第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系本節(jié)聚焦第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例一：豌豆的圓粒和皺粒

基因控制生物的性狀，基因又指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，那么基因、蛋白質(zhì)與性狀之間是什么關(guān)系呢？人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例一：豌豆的圓粒和皺粒實(shí)例一：豌豆的圓粒和皺粒編碼淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正常合成淀粉含量高，而蔗糖含量低淀粉含量高，有效保留水分，豌豆顯得圓鼓鼓（性狀：圓粒）DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶不能正常合成淀粉含量低，蔗糖含量高淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮（性狀：皺粒）一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因酶代謝過程性狀人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系實(shí)例一：豌豆的圓粒和皺粒編碼淀粉分支酶的基因正常淀粉分支酶正實(shí)例二、白化病控制酪氨酸酶的基因正常酪氨酸酶正常合成表現(xiàn)正常酪氨酸能轉(zhuǎn)化為黑色素控制酪氨酸酶的基因異常酪氨酸酶不能正常合成表現(xiàn)為白化病酪氨酸不能轉(zhuǎn)化為黑色素基因酶代謝過程性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系實(shí)例二、白化病控制酪氨酸酶的基因正常酪氨酸酶正常合成表現(xiàn)正常囊性纖維病是北美白種人中常見的一種遺傳病，患者汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時(shí)死于肺部感染。實(shí)例三、囊性纖維病一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系囊性纖維病是北美白種人中常見的一種遺傳病，患者CFTR基因缺失了3個(gè)堿基CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常，導(dǎo)致功能異?；颊咧夤軆?nèi)黏液增多黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)性狀實(shí)例三、囊性纖維病一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系CFTR基因缺失了3個(gè)堿基CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常，導(dǎo)致功能異?？刂蒲t蛋白的基因中一個(gè)堿基對(duì)變化血紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細(xì)胞呈鐮刀狀控制血紅蛋白的基因正常血紅蛋白結(jié)構(gòu)正常正常紅細(xì)胞實(shí)例四、鐮刀狀貧血癥

基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系控制血紅蛋白的基因血紅蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化紅細(xì)胞呈鐮刀狀控制血紅基因→蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)→性狀基因→酶→代謝過程→性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系由實(shí)例一和二，可知：由實(shí)例三和四，可知：1.基因?qū)ι镄誀畹拈g接控制2.基因?qū)ι镄誀畹闹苯涌刂?/p>

生物體的性狀雖然在形式上千差萬別，但本質(zhì)上都與蛋白質(zhì)有關(guān)。為什么？基因→蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)→性狀基因→酶→代謝過程→性狀一、基因二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

生物體多種性狀的形成，都是以細(xì)胞分化為基礎(chǔ)的。同一生物體不同類型的細(xì)胞，基因都是相同的，而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同。

這是為什么呢？這三位有名的人，他們的基因相似度達(dá)到了99.99%。但是他們的相貌差距巨大，為什么呢？二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化生物體多種性狀的分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果

科學(xué)家提取了雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞（有細(xì)胞核）和胰島細(xì)胞，對(duì)著三種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如下：檢測(cè)的3種細(xì)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(xì)胞++++--紅細(xì)胞+++-+-胰島細(xì)胞+++--+說明：“+”表示檢測(cè)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子，“-”表示檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果科分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果討論1.這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？2.3種細(xì)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(cè)到其中一種基因的mRNA，這一事實(shí)說明了什么？3.3種細(xì)胞中有表達(dá)情況相同的基因嗎？說明理由。4.請(qǐng)根據(jù)基因在不同類型細(xì)胞中的表達(dá)情況，嘗試對(duì)基因進(jìn)行分類，并對(duì)基因種類進(jìn)行“命名”。5.造成同一生物體不同類型的細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能差異的原因是什么？二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果討論二、基因的選分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果

討論1.這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別？二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化提示：3種基因轉(zhuǎn)錄的mRNA分別出現(xiàn)在3種細(xì)胞中，表明每種細(xì)胞只合成3種蛋白質(zhì)中的一種。如輸卵管細(xì)胞只合成卵清蛋白，紅細(xì)胞只合成珠蛋白，胰島素細(xì)胞只合成胰島素。分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果討論二、分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果

討論2.3種細(xì)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(cè)到其中一種基因的mRNA，這一事實(shí)說明了什么？3.3種細(xì)胞中有表達(dá)情況相同的基因嗎？說明理由。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化提示：有，核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因、細(xì)胞呼吸酶基因等在所有細(xì)胞中都表達(dá)。提示：這一事實(shí)說明，細(xì)胞中并不是所有的基因都能得到表達(dá)，基因的表達(dá)存在選擇性。分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果討論二、基分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果

討論4.請(qǐng)根據(jù)基因在不同類型細(xì)胞中的表達(dá)情況，嘗試對(duì)基因進(jìn)行分類，并對(duì)基因種類進(jìn)行“命名”。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化提示：細(xì)胞中表達(dá)的基因包括兩種類型：一類是在所有細(xì)胞中都能得到持續(xù)、穩(wěn)定表達(dá)的基因，如核糖體蛋白基因、RNA聚合酶基因、ATP合成酶基因、細(xì)胞呼吸酶基因等，這類基因表達(dá)的蛋白質(zhì)是細(xì)胞生活所必需的，稱為管家基因；另一類是使細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生穩(wěn)定差異的特異性表達(dá)的基因，也就是選擇性表達(dá)的基因，稱為奢侈基因，如卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因等。人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果討論二、分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果

討論5.造成同一生物體不同類型的細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能差異的原因是什么？二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化提示：每種類型的細(xì)胞只表達(dá)一部分基因，即基因表達(dá)的差異產(chǎn)生了不同類型的細(xì)胞。人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果討論二、科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)1.在細(xì)胞中的基因有些表達(dá)，有些不表達(dá)。2.在不同類型的細(xì)胞中，表達(dá)的基因大致可分為兩類：

一類為：管家基因；另一類為：奢侈基因。3.細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)。4.基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化如何調(diào)控？人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)1.在細(xì)胞中的基因有些表達(dá)，有些不表達(dá)。三、表觀遺傳

基因什么時(shí)候表達(dá)、在哪種細(xì)胞中表達(dá)以及表達(dá)水平的高低都是受到調(diào)控的，這種調(diào)控會(huì)直接影響性狀。如何調(diào)控？人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系三、表觀遺傳基因什么時(shí)候表達(dá)、在哪種細(xì)胞中表達(dá)

討論1.上述資料中，柳穿魚和小鼠現(xiàn)在改變的原因是什么？提示：在花型不同的柳穿魚植株中，Lcyc基因相同，但該基因的表達(dá)存在差異，開輻射對(duì)稱花的植株B，Lcyc基因被高度甲基化，因此不表達(dá)。小鼠毛色改變的基因是Avy基因的甲基化程度不同，導(dǎo)致該基因的表達(dá)受到抑制的程度不同，進(jìn)而影響性狀。

發(fā)生在基因或基因前端的甲基化修飾均導(dǎo)致相關(guān)基因的表達(dá)受到抑制，進(jìn)而影響性狀。三、表觀遺傳人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系討論提示：在花型不同的柳穿魚植株中，Lcyc基因相同討論2.分析資料1，F(xiàn)1的花為什么與植株A的相似？在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？提示：F1植株同時(shí)含有來自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能夠表達(dá)，表現(xiàn)為顯性；植株B的Lcyc基因由于部分堿基甲基化，基因表達(dá)受到抑制，表現(xiàn)為隱性。因此，同時(shí)含有這兩個(gè)基因的F1中，F(xiàn)1的花與植株A的相似。F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個(gè)來自植株B的Lcyc基因，由于該基因的部分堿基被甲基化，基因表達(dá)受到抑制，因此，這部分植株的花與植株B的相似。三、表觀遺傳人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系討論提示：F1植株同時(shí)含有來自植株A和植株B的Lcyc基因。討論3.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？這對(duì)你認(rèn)識(shí)基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？提示：資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象都表現(xiàn)為基因的堿基序列保持不變，但基因的表達(dá)受到抑制，因此性狀發(fā)生改變，而且這種改變可以遺傳?；虻膲A基序列相同，性狀可能不同，這表明基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，基因的表達(dá)受到很多因素的影響，體現(xiàn)了基因與性狀之間關(guān)系的復(fù)雜性。三、表觀遺傳人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系討論提示：資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象都表現(xiàn)為基因的堿基序列1.DNA甲基化DNA的甲基化可以引起基因的失活。影響基因的表達(dá)。DNA甲基化是在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA的CG兩個(gè)核苷酸中的胞嘧啶，被選擇性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶，這常見于基因的5'-CG-3'序列。三、表觀遺傳

除了DNA甲基化，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙酰化等修飾也會(huì)影響基因的表達(dá)。人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系1.DNA甲基化DNA的甲基化可以引起基因的失活1.DNA甲基化

如柳穿魚的植株B的Lcyc基因，在花期沒有表達(dá)就是因?yàn)樗桓叨燃谆?/p>

又如小鼠毛色改變的基因Avy由于甲基化程度不同，導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)不同的毛色。三、表觀遺傳人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系1.DNA甲基化如柳穿魚的植株B的Lcyc基因，2.基因表達(dá)的調(diào)控直接影響性狀（1）表達(dá)時(shí)期：如柳穿魚體內(nèi)的Lcyc基因在開花時(shí)的表達(dá)。（2）表達(dá)細(xì)胞：如柳穿魚的Lcyc基因在花的細(xì)胞中表達(dá)。（3）表達(dá)水平的高低：如Avy基因的甲基化程度越高，Avy基因的表達(dá)受到的抑制越明顯。三、表觀遺傳人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系人教版必修基因表達(dá)與性狀的關(guān)系2.基因表達(dá)的調(diào)控直接影響性狀（1）表達(dá)時(shí)期：如柳穿魚體內(nèi)的3.表觀遺傳（1）概念（2）特點(diǎn)

表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在與生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過程中。

生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變異的現(xiàn)象。如：同卵雙生具有的細(xì)微差異，蜂王和蜂工基因組相同，但是很多性狀不同。三、表觀遺傳3.表觀遺傳（1）概念（2）特點(diǎn)表觀遺傳現(xiàn)象普三、表觀遺傳你如何評(píng)價(jià)基因決定生物體的性狀這一觀點(diǎn)？三、表觀遺傳你如何評(píng)價(jià)基因決定生物體的性狀這一觀點(diǎn)？1.大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。（1）生物的有些性狀可以受到多個(gè)基因的影響，如人的身高。（2）一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀，如水稻中的Ghd7基因。（3）生物的性狀還受環(huán)境條件的影響，是生物的基因和環(huán)境調(diào)節(jié)共同作用的結(jié)果。四、基因與性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系1.大多數(shù)情況下，基因與性狀的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控這生物體的性狀。你如何評(píng)價(jià)基因決定生物體的性狀這一觀點(diǎn)？提示：此問題旨在客觀全面地評(píng)價(jià)基因據(jù)生物體的性狀的觀點(diǎn)，性狀的形成往往是內(nèi)因（內(nèi)因）與外因（環(huán)境因素等）相互作用的結(jié)果，并且環(huán)境因素能夠通過對(duì)基因或染色體其他成分的修飾，調(diào)控基因的表達(dá)，進(jìn)而影響性狀。四、基因與性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系2.基因與基因、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜3.基因、蛋白質(zhì)和性狀之間的關(guān)系四、基因與性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系3.基因、蛋白質(zhì)和性狀之間的關(guān)系四、基因與性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系

遺傳學(xué)家增加做過這樣的實(shí)驗(yàn)：果蠅幼蟲正常的培養(yǎng)溫度為25℃，將剛孵化的殘翅果蠅幼蟲放在31℃的環(huán)境中培養(yǎng)，得到了一些翅長(zhǎng)接近正常的果蠅成蟲，這些翅長(zhǎng)接近正常的果蠅在正常環(huán)境溫度下產(chǎn)生的后代仍然是殘翅果蠅。請(qǐng)針對(duì)高溫培養(yǎng)殘翅果蠅幼蟲得到翅長(zhǎng)接近正常的果蠅成蟲的原因提出假說，進(jìn)行解釋。提示：翅的發(fā)育是否經(jīng)過酶催化的反應(yīng)？酶與基因的關(guān)系是怎樣？酶與溫度的關(guān)系是怎樣的？提出假說四、基因與性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系遺傳學(xué)家增加做過這樣的實(shí)驗(yàn)：果蠅幼蟲正常的培養(yǎng)提出假說提示：果蠅翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受溫度、pH等條件的影響。四、基因與性狀的對(duì)應(yīng)關(guān)系提出假說提示：果蠅翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)，而酶是在基因練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.個(gè)體的性狀和細(xì)胞的分化都取決于基因的表達(dá)及其調(diào)控。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）基因與性狀之間是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。（

）（2）細(xì)胞分化產(chǎn)生不同類型的細(xì)胞，是因?yàn)椴煌愋偷募?xì)胞內(nèi)基因的表達(dá)存在差異。（）√╳練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.個(gè)體的性狀和細(xì)胞的分2.我國(guó)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(cuò)誤的是（）A.這項(xiàng)研究說明人和羊共用一套遺傳密碼B.該羊的乳腺細(xì)胞中含有人的凝血因子基因C.該羊分泌的乳汁中含有人的抗凝血因子基因D.該羊的后代也可能含有人的凝血因子基因2.我國(guó)科學(xué)家將含有人凝血因子基因的DNA片二、拓展應(yīng)用1.有人說，“基因是導(dǎo)演，蛋白質(zhì)是演員，性狀是演員表演的作品?！?/p>