资源简介

(共16张PPT)
4.2 基因表达与性状的关系
问题探讨
同一株水毛茛裸露在空气中的叶和浸泡在水中的叶表现出两种不同的形态。
1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？
这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。
这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。
我们吃的白萝卜其实是萝卜植株变态发育的根，若一直埋在土壤中生长，其通常是白色的，但如果生长过程中一部分暴露在土壤外，那一部分将表现出叶一样的绿色。
为什么细胞的基因组成相同，而性状却表现出明显不同？
表现型=
基因型 + 外界环境
环境会影响基因的表达。
基因是如何控制生物的性状的？
基因表达产物与性状的关系
1.基因控制生物性状的途径：
（1）间接控制：
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。
圆粒豌豆的形成机制
编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶
合成淀粉
淀粉含量高
皱粒豌豆的形成机制
编码淀粉分支酶的基因被打乱
淀粉分支酶异常
淀粉合成受阻
淀粉含量低
基因
酶
细胞代谢
性状
指导 合成
催 化
引 起
控制酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸酶不能正常合成
酪氨酸不能转化为黑色素
基因
酶
代谢
过程
性状
白化病
酪氨酸酶正常合成
酪氨酸能转化为黑色素
控制酪氨酸酶的基因正常
表现为正常
表现为白化病
基因表达产物与性状的关系
1.基因控制生物性状的途径：
（1）间接控制：
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
基因表达产物与性状的关系
1.基因控制生物性状的途径：
（2）直接控制：
基因还能通过控制蛋白质的结构而直接控制生物体的性状
囊性纤维化是北美白种人中常见的一种遗传病，患者支气管被异常的粘液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。
囊性纤维病
正常气管
囊性纤维化气管
囊性纤维病形成机制
正常的形成机制
编码CFTR蛋白的基因正常
CFTR蛋白正常
CFTR转运氯离子的功能正常
表现正常
患者的形成机制
编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基
CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸
CFTR转运氯离子的功能异常
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
基因
蛋白质结构
功能
性状
基因表达产物与性状的关系
1.基因控制生物性状的途径：
（1）间接控制：
基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
（2）直接控制：
基因还能通过控制蛋白质的结构而直接控制生物体的性状
来自同一个受精卵的细胞为何形态、功能各异？
基因的选择性表达与细胞分化
检测的3种细胞 卵清蛋白基因 珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白mRNA 珠蛋白mRNA 胰岛素mRNA
输卵管细胞 + + + + － －
红细胞 + + + － + －
胰岛细胞 + + + － － +
3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，
但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？
细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。
基因的选择性表达与细胞分化
1. 细胞分化的本质：
基因的选择性表达
2. 细胞中表达的基因分类：
管家基因：
奢侈基因：
在所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的。
如呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。
只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异。
如胰岛素基因、血红蛋白基因等。
同一个体不同细胞中基因相同， mRNA不完全相同，蛋白质不完全相同
2.表观遗传形成的原因
环境
DNA甲基化
诱发
表观遗传
组蛋白修饰：如染色体组蛋白甲基化、乙酰化等
基因的碱基序列不变，但基因表达和表型发生可遗传变化。
1.概念：
3.表观遗传的特点
①可遗传性，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞个体间遗传。
②可逆性的基因表达。如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复基因的表达。
③没有DNA碱基序列的改变。
表观遗传
表观遗传
5.发生时期：
普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中；
（1）柳穿鱼花形遗传
（2）某种小鼠毛色遗传
（3）同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异
（4）蜂王和工蜂的差异
与社会的联系：吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高；但是若这些不良习惯被消除，这些表观遗传的改变又会逐渐减弱甚至消失；
6.实例：
基因与性状之间的关系
基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系。
①一个基因控制一个性状
②多个基因控制一个性状
③一个基因控制多个性状
④生物的性状还受环境的影响
例如：后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。
人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
水稻Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。
存在时间

展开更多......

收起↑