基因表達(dá)與性狀的關(guān)系課件-高一下學(xué)期生物人教版必修2

第4章基因的表達(dá)第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系必修二遺傳與進(jìn)化同一株水毛茛，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?這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成是一樣的。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。一百多年前，孟德?tīng)柼岢鐾愣顾憩F(xiàn)出來(lái)的性狀是由遺傳因子（基因）控制的。1957年，克里克提出中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA；也可以從DNA流向RNA，進(jìn)而流向蛋白質(zhì)。一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因性狀控制蛋白質(zhì)體現(xiàn)表達(dá)？轉(zhuǎn)錄翻譯閱讀課本P71-72例一：豌豆的圓粒與皺粒1.解釋豌豆為什么會(huì)表現(xiàn)出圓粒和皺粒這兩種性狀呢？編碼淀粉分支酶的基因指導(dǎo)合成DNA中插入了一段外來(lái)DNA序列促使合成淀粉引起編碼淀粉分支酶的基因異常淀粉分支酶不能正常合成淀粉含量___不能合成淀粉_________酶淀粉含量__高基因代謝過(guò)程生物性狀升淀粉分支低控制控制控制酶如何從基因控制性狀的角度解釋這一對(duì)相對(duì)性狀的形成？蔗糖淀粉分支酶淀粉基因通過(guò)控制____的合成來(lái)控制___________，進(jìn)而控制生物體的性狀。例二：白化病控制酪氨酸酶的基因異常酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____________不能正常合成缺乏黑色素，表現(xiàn)_______結(jié)論1：酶代謝過(guò)程間接控制酪氨酸酶黑色素白化病基因代謝過(guò)程生物性狀控制控制控制酶2.人的白化病是什么原因引起的？CFTR（跨膜）基因缺失了3個(gè)堿基CFTR蛋白結(jié)構(gòu)_____，導(dǎo)致功能_____患者支氣管內(nèi)黏液增多黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染例三：囊性纖維化的發(fā)病機(jī)理基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生物性狀異常異?；蜻€能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的______而_____控制生物體的_______性狀結(jié)構(gòu)直接直接控制結(jié)論2：控制控制說(shuō)明基因如何控制控制生物的性狀？小結(jié)：基因的表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系1.間接控制途徑基因通過(guò)控制________來(lái)控制_________，進(jìn)而控制生物體的性狀酶的合成代謝過(guò)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(guò)控制_____________來(lái)_____控制生物體的性狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接例如：囊性纖維化、鐮刀型細(xì)胞貧血癥等資料2.為什么形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻不相同？紅細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞纖維原細(xì)胞平滑肌細(xì)胞骨細(xì)胞脂肪細(xì)胞橫紋肌細(xì)胞小腸上皮細(xì)胞1.同一個(gè)體的不同的體細(xì)胞所含基因相同嗎？相同二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化分析不同類(lèi)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(shuō)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1.這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類(lèi)有什么差別？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。因此，這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類(lèi)不完全相同，雖然有些蛋白質(zhì)在所有的細(xì)胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白質(zhì)只在特定的細(xì)胞中合成。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化說(shuō)明在高度分化的體細(xì)胞中，基因是選擇性表達(dá)的。(2)三種細(xì)胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因，但是都只檢測(cè)到了一種基因的mRNA，這說(shuō)明了什么？(1)這三種細(xì)胞的基因組成是否相同？它們合成的蛋白質(zhì)種類(lèi)是否相同？這三種細(xì)胞都屬于同一只雞的體細(xì)胞，是經(jīng)過(guò)有絲分裂而來(lái)的，因此基因組成相同，但合成的蛋白質(zhì)種類(lèi)不同。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(shuō)明了什么？細(xì)胞中并不是所有的基因都表達(dá)，基因的表達(dá)存在選擇性。二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化(3)是不是這三類(lèi)細(xì)胞中表達(dá)的基因完全不相同？如不是，請(qǐng)舉例說(shuō)明。不是?？刂萍?xì)胞基本生命活動(dòng)的基因在所有細(xì)胞中都能表達(dá)，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等。1.不同細(xì)胞內(nèi)表達(dá)基因的分類(lèi)2.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：（1）管家基因：在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的。例如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因；（2）奢侈基因：只在某類(lèi)細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，例如卵清蛋白基因、胰島素基因；基因的選擇性表達(dá)基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。如何調(diào)控？二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化(教材P72)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？如何調(diào)控？都是受到調(diào)控的，這種調(diào)控會(huì)直接影響性狀資料1：柳穿魚(yú)的花下圖所示的兩株柳穿魚(yú)，除了花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，其他方面基本相同?；ǖ男螒B(tài)與Lcyc基因的表達(dá)相關(guān)，他們體內(nèi)的Lcyc基因序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開(kāi)花時(shí)表達(dá)，而植株B的Lcyc基因不表達(dá)。植株A植株B植株B的Lcyc基因不表達(dá)原因：、

基因被高度甲基化（有多個(gè)堿基連接甲基基團(tuán)）三、表觀遺傳柳穿魚(yú)形態(tài)改變的原因:Lcyc基因的部分堿基被高度甲基化資料2：某種實(shí)驗(yàn)小鼠的毛色受一對(duì)等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現(xiàn)為黃色體毛，a為隱性基因，表現(xiàn)為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交，子一代小鼠的基因型都是Avya，卻表現(xiàn)出不同的毛色：介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類(lèi)型。三、表觀遺傳

研究表明，在Avy基因的前端（或稱(chēng)上游）有一段特殊的堿基序列決定著該基因的表達(dá)水平，這段堿基序列具有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)，當(dāng)這些位點(diǎn)沒(méi)有甲基化時(shí)，Avy基因正常表達(dá)，小鼠表現(xiàn)為黃色；當(dāng)這些位點(diǎn)甲基化后，Avy基因的表達(dá)就受到抑制；

這段序列的甲基化程度越高，Avy基因的表達(dá)受到的抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深；

研究表明，在Avy基因的前端（或稱(chēng)上游）有一段特殊的堿基序列決定著該基因的表達(dá)水平，這段堿基序列具有多個(gè)可_________________的位點(diǎn)，當(dāng)這些位點(diǎn)___________時(shí)，Avy基因_________，小鼠表現(xiàn)為黃色；當(dāng)這些位點(diǎn)_______后，

Avy基因的表達(dá)就_________；

這段序列的甲基化程度越高，

Avy基因的表達(dá)受到的抑制越_____，小鼠體毛的顏色就越____；發(fā)生DNA甲基化修飾沒(méi)有甲基化正常表達(dá)甲基化受到抑制深明顯小鼠性狀改變的原因是什么？1.概念生物體基因的堿基序列________，但________和_____發(fā)生__________的現(xiàn)象；三、表觀遺傳保持不變基因表達(dá)表型可遺傳變化2.特點(diǎn)：（1）DNA序列不變；（2）可遺傳給后代；3.常見(jiàn)的調(diào)控機(jī)制（1）DNA甲基化修飾；（2）構(gòu)成染色體的組蛋白甲基化、乙酰化等；（3）受環(huán)境影響；4.發(fā)生時(shí)期

普遍存在于生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過(guò)程中；5.實(shí)例：

基因組成相同的同卵雙胞胎；一個(gè)蜂群中，蜂王和工蜂形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同。三、表觀遺傳

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。（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）一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響。（2）一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀。實(shí)例：水稻Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)可以參與開(kāi)花的調(diào)控，也可以對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量有重要作用；實(shí)例：人的身高由多個(gè)基因決定例如：后天營(yíng)養(yǎng)和體育鍛煉對(duì)人的身高有重要影響水毛茛兩種類(lèi)型葉的形成

總結(jié)：表型=基因+環(huán)境思考：基因與性狀之間是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系嗎?

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。遺傳學(xué)家增做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)：果蠅幼蟲(chóng)正常的培養(yǎng)溫度為25℃，將剛孵化的殘翅果蠅幼蟲(chóng)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(chóng)，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(chóng)得到翅長(zhǎng)接近正常的果蠅成蟲(chóng)的原因提出假說(shuō)，進(jìn)行解釋。提示：翅的