【生物】基因表達(dá)與性狀的關(guān)系第2課時 2023-2024學(xué)年高一生物人教版2019必修2

第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系(第2課時）

第4章基因的表達(dá)03表觀遺傳植株A植株B柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳思考·討論資料1：

柳穿魚是一種園林花卉。如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。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，柳穿魚的花形態(tài)結(jié)構(gòu)不同與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。它們體內(nèi)基因序列的相同只是植株A的Lcyc基因再開花時表達(dá)，植株B的Lcyc基因不表達(dá)。研究表明Lcyc基因不表達(dá)的原因是它被高度甲基化有關(guān)，科學(xué)家將植株A和植株B雜交，F(xiàn)1代花和A相似，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2絕大部分植株的花與植株A相似，少部分植株的花與植株B相似。三、表觀遺傳

A,B兩種植株，體內(nèi)的Lcyc基因的序列相同

植株A：Lcyc基因在開花時表達(dá)

植株B：Lcyc基因不表達(dá)討論：柳穿魚性狀改變的原因？植株B的Lcyc基因被高度甲基化（有多個堿基連接甲基基團(tuán)）兩側(cè)對稱狀輻射對稱狀三、表觀遺傳植株A植株B與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)（兩種花的Lcyc基因序列相同）調(diào)控柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)控制Lcyc基因高度甲基化GC3’5’GC3’5’未甲基化GC3’5’GC3’5’CH3CH3甲基化開花時Lcyc基因表達(dá)開花時Lcyc基因不表達(dá)Lcyc基因甲基化程度低Lcyc基因甲基化程度高實例1：柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)遺傳Lcyc基因植株ALcyc基因表達(dá)“開”Lcyc基因植株BLcyc基因不表達(dá)“關(guān)”柳穿魚性狀改變的原因甲基化柳穿魚花形態(tài)改變，是因為基因的部分堿基被高度甲基化三、表觀遺傳基因“沉睡”基因相同→表型不同研究發(fā)現(xiàn)：植物B和植株A的Lcyc基因的序列相同。植株B的Lcyc基因在花的

發(fā)育過程中未能轉(zhuǎn)錄植株A表達(dá)植株B不表達(dá)F1植株同時含有來自植株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基因由于部分堿基被甲基化,基因表達(dá)受到抑制，表現(xiàn)為隱性；F1的花為什么與植株A相似？甲基化Lcyc基因正常植株A開花時表達(dá)Lcyc基因高度

甲基化植株B開花時不表達(dá)×三、表觀遺傳Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因F1（自交）F2絕大部分植株的花與植株A相似少部分植株的花與植株B相似Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因Lcyc基因甲基化的·Lcyc的基因可遺傳，并控制生物的性狀在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？三、表觀遺傳資料2：小鼠毛色受等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性，表現(xiàn)為黃色；a為隱性，表現(xiàn)為黑色體毛。純種黃色小鼠與純種黑色小鼠雜交，子代小鼠基因型為Avya，卻表現(xiàn)出黃色和黑色之間的一系列過渡類型。柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳思考·討論aaAvyAvy×表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠三、表觀遺傳柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳思考·討論表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠

研究表明，在Avy基因前端有一段特殊堿基序列具有多個可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)。當(dāng)沒有甲基化時，Avy基因正常表達(dá)，小鼠表現(xiàn)為黃色；當(dāng)發(fā)生甲基化時，甲基化程度越高，該基因表達(dá)時受到的抑制越明顯，小鼠體色體毛的顏色就越深。5`3`Avy基因決定基因表達(dá)水平的序列三、表觀遺傳基因相同→表型不同討論：資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？討論：這對你認(rèn)識基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？

兩生物體的基因相同,其性狀表現(xiàn)也不一定相同,即生物體的性狀不完全是由基因決定的。思考﹡討論堿基序列沒有發(fā)生變化部分堿基發(fā)生了甲基化修飾基因的表達(dá)表型可遺傳，并影響后代表現(xiàn)抑制影響基因相同→表型不同生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表現(xiàn)型可遺傳變化的現(xiàn)象。三、表觀遺傳3.發(fā)生時期：普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。1概

念：①可遺傳性：基因表達(dá)和表型可以遺傳給后代。②DNA不變性：基因的堿基序列保持不變。③可逆性：被修飾的DNA可以發(fā)生去甲基化。2特

點(diǎn)：4.實

例：筆記課本P74甲基化引起表觀遺傳的實例蜂王工蜂蜂王和工蜂的差異

基因甲基化決定了蜜蜂發(fā)育成工蜂還是蜂王，

二者在DNA序列方面是完全一致的基因相同→表型不同：甲基化引起表觀遺傳的實例蜂王和工蜂的差異同卵雙胞胎間差異基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異就與甲基化有關(guān)基因甲基化決定了蜜蜂發(fā)育成工蜂還是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的基因相同→表型不同DNA的甲基化可引起基因的失活，基因不能表達(dá)。①DNA甲基化修飾啟動子：是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點(diǎn)（主要抑制轉(zhuǎn)錄）5’3’3’5’CGGC5’3’3’5’CGGCCH3CH3胞嘧啶甲基化正常轉(zhuǎn)錄甲基化DNA甲基化后轉(zhuǎn)錄異常環(huán)境DNA甲基化誘發(fā)筆記轉(zhuǎn)錄受阻筆記戴上面具，識別不了②染色體組蛋白甲基化、乙?；刃揎椧矔绊懟虮磉_(dá)（教材P74，相關(guān)信息）DNA組蛋白甲基化乙?；姿峄ńM蛋白乙?；饕羌せ钷D(zhuǎn)錄）三、表觀遺傳筆記③非編碼RNA非編碼RNA：不編碼蛋白質(zhì)的RNA。(除tRNA和rRNA)DNADNAmRNA非編碼RNA蛋白質(zhì)阻止翻譯(抑制基因表達(dá))互補(bǔ)配對（主要抑制翻譯）三、表觀遺傳如下圖所示的一種非編碼RNADNADNAmRNA非編碼RNA蛋白質(zhì)阻止翻譯(抑制基因表達(dá))互補(bǔ)配對筆記甲基化基因RNA蛋白質(zhì)DNA轉(zhuǎn)錄翻譯選擇性表達(dá)細(xì)胞分化體現(xiàn)性狀影響調(diào)控表觀遺傳改變等環(huán)境包括父母的精神生活、習(xí)慣和環(huán)境的改變而引起的身體狀況變化，并通過某種途徑遺傳給了后代研究表明，吸煙使人體細(xì)胞內(nèi)DNA甲基化水平升高，組蛋白也受影響。男性精子中DNA的甲基化水平明顯升高。與社會聯(lián)系P74有哪些因素會影響DNA的甲基化?經(jīng)典遺傳、表觀遺傳、環(huán)境等對表型的影響DNAmRNA蛋白質(zhì)性狀轉(zhuǎn)錄翻譯體現(xiàn)經(jīng)典遺傳表觀遺傳調(diào)控環(huán)境影響影響2.表觀遺傳：堿基序列不變，引起的性狀變化可遺傳3.僅由環(huán)境變化引起的性狀變化，不可遺傳（表型模擬）1.經(jīng)典遺傳：堿基序列改變，引起的性狀變化可遺傳四、基因與性狀的關(guān)系1、下列屬于表觀遺傳現(xiàn)象的有：①果蠅的眼色基因所在的染色體區(qū)域，螺旋程度較高，出現(xiàn)紅白相間的斑點(diǎn)復(fù)眼②F1高莖豌豆自交，F(xiàn)2出現(xiàn)高莖豌豆和矮莖豌豆③男子吸煙者精子中的DNA甲基化水平高，精子活力下降④編碼酪氨酸酶的基因異常，導(dǎo)致白化病A.①④B.②③C.①③D.②④C表觀遺傳與經(jīng)典遺傳：1.相同點(diǎn)：可遺傳2.不同點(diǎn)：表觀遺傳堿基序列不變

經(jīng)典遺傳堿基序列改變√√完成《課堂新坐標(biāo)》P94【對點(diǎn)練習(xí)】T1-25min當(dāng)堂檢測1．將某人的胰島A細(xì)胞和胰島B細(xì)胞中的總mRNA提取出來(A－mRNA、

B－mRNA)，以此為模板，在體外分別獲得相應(yīng)的單鏈DNA(A－cDNA、

B—cDNA)。下列敘述不正確的是()

A．A－mRNA與B－mRNA的不同與細(xì)胞分化有關(guān)

B．獲得相應(yīng)單鏈DNA的過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶

C．A－cDNA中不含編碼胰島素的核酸序列

D．B－mRNA中指導(dǎo)呼吸酶合成的mRNA不能與A－cDNA形成雜交鏈D轉(zhuǎn)錄以基因為單位某基因--ATGCATGCAT……CCATGCTAGCCA……TCCCTAAGGATAGCCATCCCAGATG……CATGCATCCATGC-----TACGTACGTA……GGTACGATCGGT……AGGGATTCCTATCGGTAGGGTCTAC……GTACGTAGGTACG---對應(yīng)的mRNA轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)酶代謝性狀性狀結(jié)構(gòu)性狀是由基因決定的！還有其他因素影響性狀嗎？2．在一個蜂群中，少數(shù)幼蟲一直取食蜂王漿而發(fā)育成蜂王，而大多數(shù)幼蟲以花粉

和花蜜為食而發(fā)育成工蜂。Dnmt3蛋白是Dnmt3基因表達(dá)的一種DNA甲基化

轉(zhuǎn)移酶，能使DNA某些區(qū)域添加甲基基團(tuán)(如圖所示)。敲除Dnmt3基因后，蜜

蜂幼蟲將發(fā)育成蜂王，這與幼蟲取食蜂王漿有相同的效果，下列有關(guān)敘述錯誤

的是()A．被甲基化的DNA片段中遺傳信息發(fā)生改變，從而使生物的性狀發(fā)生改變B．蜂群中蜜蜂幼蟲是否發(fā)育成蜂王可能與體內(nèi)重要基因是否甲基化有關(guān)C．DNA甲基化后可能干擾了RNA聚合酶等對DNA部分區(qū)域的識別和結(jié)合D．胞嘧啶和5′-甲基胞嘧啶在DNA分子中都可以與鳥嘌呤配對CA不變啟動子√，起始密碼子×04基因與性狀的關(guān)系基因與性狀是不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系嗎？①一個基因一種性狀控制②一個基因多種性狀控制③多個基因一種性狀控制

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)量都有重要作用。人的身高、體重是由多個基因決定的，每個基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔?。基因與性狀并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系多基因效應(yīng)1基因決定生物性狀四、基因與性狀的關(guān)系課本P742生物性狀還會受到環(huán)境等條件的影響如后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等對人的身高也有重要作用。

基因與基因、基因與基因產(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錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。

筆記

性狀

=基因(決定因素）

+環(huán)境（影響因素）四、基因與性狀的關(guān)系

性狀是基因型和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果素養(yǎng)提升請針對出現(xiàn)殘翅果蠅的原因提出假說，進(jìn)行解釋正常培養(yǎng)溫度25℃下剛孵化的殘翅果蠅幼蟲31℃培養(yǎng)翅長接近正常的果蠅25℃下培養(yǎng)它們產(chǎn)生的后代殘翅果蠅果蠅翅的發(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。提出假說：（1）翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(yīng)（2）酶是在基因指導(dǎo)下合成的（3）酶的活性受溫度、pH等條件影響。課堂小結(jié)基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生物性狀

酶的合成

細(xì)胞代謝生物性狀蛋白質(zhì)直接作用間接作用細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)。表觀遺傳會在不改變DNA堿基序列的情況下產(chǎn)生可遺傳變異?；蚝托誀畈⒉皇且灰粚?yīng)的，存在精細(xì)的調(diào)控。完成《課堂新坐標(biāo)》P95【學(xué)習(xí)效果·隨堂評估自測】T1-45min當(dāng)堂檢測1．如圖為皺粒豌豆形成的原因和囊性纖維化的病因圖解。下列敘述正確的

是()A．兩個實例都說明基因和性狀是一一對應(yīng)的關(guān)系B．用光學(xué)顯微鏡可觀察到淀粉分支酶基因發(fā)生的變化C．圖中CFTR基因和淀粉分支酶基因都發(fā)生了改變D．CFTR基因結(jié)構(gòu)異常后無法進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯C光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡均看不見基因2．關(guān)于表觀遺傳的理解，下列說法正確的是()

A．DNA的甲基化與環(huán)境因素?zé)o關(guān)

B．DNA的甲基化影響基因的翻譯過程

C．表觀遺傳現(xiàn)象不符合孟德爾遺傳定律

D．DNA的甲基化導(dǎo)致基因的堿基序列改變C有關(guān)轉(zhuǎn)錄本質(zhì)不同不變3．細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，下列關(guān)于基因的選擇性表達(dá)敘述

正確的是(