生物人教版（2023）必修2 4.2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系（共25張ppt）

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4.2基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

轉(zhuǎn)錄

DNA

RNA

翻譯

蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

需逆轉(zhuǎn)錄酶

復(fù)制

脫氧核苷酸序列

遺傳信息

核糖核苷酸序列

遺傳密碼

氨基酸序列

基因

指導(dǎo)合成

蛋白質(zhì)

體現(xiàn)

性狀

如何控制？

知識(shí)回顧

結(jié)合教材第71頁圖4-9,閱讀相關(guān)內(nèi)容,請仔細(xì)分析下面的實(shí)例，說說基因是如何控制生物性狀的？

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(xì)細(xì)的絲狀葉。

1、這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎？

2、兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？

問題探討

空氣中的葉

浸在水中中的葉

葉呈扁平狀

葉呈絲狀

可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的。

相同，應(yīng)為這兩種細(xì)胞都是有同一個(gè)受精卵通過增殖和分化而來，而增殖和分化過程中遺傳物質(zhì)不變。

______淀粉分支酶

__________________

淀粉含量_____

淀粉________，含量降低

豌豆能有效地保留水分，十分飽滿

___________________

正常的淀粉分支酶基因

被插入的DNA序列打亂的異常淀粉酶基因

正常的

異常的淀粉分支酶（活性大大降低）

豐富

合成受阻

豌豆由于失水而皺縮

實(shí)例一：豌豆的圓粒和皺粒

皺粒豌豆

圓粒豌豆

圓粒豌豆的形成機(jī)制

皺粒豌豆的形成機(jī)制

基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀

基因

酶的合成

控制

生物性狀

控制

控制

代謝過程

一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

表達(dá)

表達(dá)

編碼酪氨酸酶的基因正常

酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素

酪氨酸酶合成（正常）

表現(xiàn)正常

正常人

白化病人

編碼酪氨酸酶的基因異常

酪氨酸不能轉(zhuǎn)化為黑色素

酪氨酸酶（不能合成）

缺乏黑色素，表現(xiàn)為白化

基因

酶的合成

控制

生物性狀

控制

控制

代謝過程

控制

催化

控制

催化

實(shí)例二：白化病

基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀

編碼CFTR蛋白的基因缺失3個(gè)堿基

編碼CFTR蛋白的基因

第508位缺少苯丙氨酸

CFTR蛋白片段

CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常

CFTR蛋白功能(轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子)異常

囊性纖維化（支氣管黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量繁殖，肺功能嚴(yán)重受損）

實(shí)例三：囊性纖維病形成機(jī)制

基因

生物性狀

控制

控制

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀

編碼血紅蛋白的

基因中一個(gè)堿基對(duì)變化

血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

紅細(xì)胞成鐮刀型

容易破裂，患溶血性貧血

實(shí)例四：鐮刀型細(xì)胞貧血癥形成機(jī)制

基因

生物性狀

控制

控制

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀

一.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系

1.基因通過控制來控制，進(jìn)而控制生物體的性狀。

酶的合成

代謝過程

2.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

間接控制

直接控制

基因控制性狀的兩種途徑——?dú)w納總結(jié)

例如：豌豆的圓粒和皺粒、白化病等

例如：囊性纖維病、鐮刀型細(xì)胞貧血癥等

1、下圖為豌豆種子圓粒性狀的產(chǎn)生機(jī)制。下列敘述錯(cuò)誤的是

A．過程a的完成需RNA聚合酶參與

B．過程b中堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式包括A—U和C—G

C．若基因R發(fā)生堿基對(duì)的替換，仍可能會(huì)形成圓粒豌豆

D．圖示表明基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀

D

學(xué)以致用

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

檢測的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+++--+

分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果

思考：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，但只檢測到其中一種基因的mRNA，這一事實(shí)說明了什么？

二.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)。

表達(dá)的基因分類

管家基因

所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，這類基因指導(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，如核糖蛋白基因、ATP合成酶基因。

奢侈基因

只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。

細(xì)胞的分化

二.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化

相同基因

不同的

蛋白質(zhì)

基因

選擇性表達(dá)

不同類型的細(xì)胞

表現(xiàn)

不同的

mRNA

合成

基因的選擇性表達(dá)如何實(shí)現(xiàn)？

細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)不同

細(xì)胞器種類和數(shù)量不同

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

細(xì)胞分化的“不變”與“變”

DNA

①不變

細(xì)胞的數(shù)目

②變

mRNA、蛋白質(zhì)的種類

細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能

2、如圖為人體內(nèi)基因?qū)π誀畹目刂七^程，下列相關(guān)敘述正確的是

A.基因1和基因2可出現(xiàn)在人體內(nèi)的同一個(gè)細(xì)胞中

B.圖中①過程需RNA聚合酶的催化，②過程需tRNA的催化

C.④⑤過程形成的結(jié)果存在差異，根本原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同

D.①②③和①②④⑤過程均體現(xiàn)出基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制人體的性狀

A

三、基因與性狀的關(guān)系

1.基因決定生物性狀

①一個(gè)基因一種性狀

控制

②一個(gè)基因多種性狀

控制

③多個(gè)基因一種性狀

控制

人的身高是由多個(gè)基因決定的，其中每個(gè)基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔谩?/p>

基因與性狀并不是簡單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系

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(duì)水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用。

三、基因與性狀的關(guān)系

25℃下培養(yǎng)

它們產(chǎn)生的后代

如后天的營養(yǎng)和體育鍛煉等對(duì)人的身高也有重要作用。

如剛孵化的殘翅果蠅幼蟲

31℃下培養(yǎng)

得到了一些翅長接近正常的果蠅成蟲

殘翅果蠅

2.生物性狀還會(huì)受到環(huán)境等條件的影響

基因型+環(huán)境影響=表型

A植株：Lcyc基因在開花時(shí)表達(dá)

B植株：Lcyc基因在開花時(shí)不表達(dá)

原因

Lcyc基因被高度甲基化

（Lcyc基因有多個(gè)堿基連接甲基基團(tuán)）

A、B兩植株體內(nèi)Lcyc基因的序列相同

兩側(cè)對(duì)稱

輻射對(duì)稱

植株B

植株A

三、表觀遺傳

資料1：

植株A

植株B

P：

X

花與A相似

F1：

F2：

×

大部分與A相似

少部分與B相似

Lcyc基因的甲基化可遺傳.

特點(diǎn)1

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；

三、表觀遺傳

表現(xiàn)出不同毛色的Avya小鼠

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。

aa

AvyAvy

×

P：

F1：

Avya

三、表觀遺傳

5`

3`

Avy基因編碼序列

決定基因表達(dá)水平的序列

無甲基化

不同程度甲基化

甲基化程度最高

Avy基因不受抑制

黃色鼠

Avy基因高表達(dá)

Avy基因受抑制最高

黑色鼠

Avy基因不表達(dá)

Avy基因受不同抑制

Avy基因低表達(dá)

介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型

問題:從上述現(xiàn)象可以看出小鼠性狀改變的原因是什么？

DNA甲基化抑制了基因的表達(dá)！

DNA甲基化后堿基序列不改變

特點(diǎn)2

1、概念：

三、表觀遺傳

普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過程中。

2.發(fā)生時(shí)間：

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)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。

3、實(shí)例

蜂王和工蜂都由受精卵發(fā)育而來，但它們在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為等方面截然不同。

基因組成相同的同卵雙胞胎具有的微小差異就與表觀遺傳有關(guān)。

三、表觀遺傳

吸煙會(huì)使人的體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，對(duì)染色體上的組蛋白也會(huì)產(chǎn)生影響，還有研究發(fā)現(xiàn)，吸煙可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高。

拒絕吸煙

表觀遺傳受環(huán)境影響

特點(diǎn)3

三、表觀遺傳

③受環(huán)境影響；

②可遺傳；

①DNA堿基序列不變；

4、特點(diǎn)：

①DNA甲基化

調(diào)控

基因表達(dá)

表型改變

②組蛋白甲基化

③組蛋白乙?；?/p>

(主要抑制轉(zhuǎn)錄)

（影響基因表達(dá)）

5、表觀遺傳常見的機(jī)制：

表達(dá)產(chǎn)物

基因

環(huán)境

基因

精確調(diào)控

生物體性狀

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)控著生物體的性狀。

四、基因與性狀的關(guān)系

五、總結(jié)

間接作用：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。