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(共36张PPT)
第2节　基因表达与性状的关系
高中生物必修二《高效课堂》
基因的表达
第4单元
2023
【学习目标】
学习目标 核心素养
举例说明基因如何控制生物体的性状 形成结构与功能观
比较同一生物体不同细胞中DNA和mRNA的异同 认同细胞分化是基因选择性表达的结果，培养科学思维能力
概述表观遗传 结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，承担向亲友和周围人群深入宣传戒烟的社会责任。
阐明基因、环境与性状之间的复杂关系； 形成生命的复杂性的生命观念
一体两翼理论体系
【自主学习】
酶的合成
代谢过程
蛋白质的结构
2.基因和性状不一定是一一对应的关系，有的性状可以受到多个基因的影响，有的基因可以影响多种性状。
2．基因对性状的控制实例
性状类型 基因控制性状途径
豌豆的圆粒与皱粒 通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体性状
白化病 镰刀型细胞贫血症 通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
囊性纤维病 二 基因的选择性表达与细胞分化
1．生物体多种性状的形成，都是以 为基础的。同一生物体中不同类型的细胞，基因都是 ，而形态、结构和功能却各 。
2．表达的基因的分类(连线)
细胞分化
相同的
不相同
3．细胞分化的本质： 。
4．基因的选择性表达的原因：与基因表达的 有关。
基因的选择性表达
调控
三 表观遗传
1．基因表达调控的含义：基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及__________的高低都是受到调控的。
2．表观遗传概念：生物体基因的 保持不变，但______ _发生可遗传变化的现象。
3．表观遗传类型有 和乙酰化 。
表达水平
碱基序列
基因表达和表型
DNA甲基化、组蛋白甲基化
4．基因与性状间的对应关系
一个基因
多种性状
多个基因
(2)生物体的性状 是由基因决定的，生物体的性状还受 的影响，例如同一株水毛茛的叶就有两种形态
(3)基因与基因、基因与 、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的 。
环境条件
基因表达产物
性状
不完全
【合作探究】
2．人的白化病是什么原因导致的？人体衰老时头发会变白和白化病人头发变白是否有区别？试说明原因。
提示：人的白化病是由于编码酪氨酸酶的基因异常而引起的。二者有区别。衰老时头发之所以变白，是因为控制黑色素形成的酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少；而白化病人是由于控制黑色素合成的酪氨酸酶基因异常，使酪氨酸酶根本无法合成，导致患者不能合成黑色素，表现为白化。
此照片，作者: 未知作者，许可证: CC BY-NC-ND
3．野生型大肠杆菌能在基本培养基上生长。用射线照射野生型大肠杆菌得到一突变株，该突变株在基本培养基上培养时必须添加氨基酸甲后才能生长，该现象说明基因是如何控制生物的性状的？
提示：突变株不能合成氨基酸甲，可能是无法产生合成氨基酸甲所需要的酶，或该酶功能丧失，所以说明了基因是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的。
1.同一个体不同的体细胞由于分化形成了不同的形态、结构，不同细胞形态、结构不同的根本原因和直接原因分别是什么？
提示：不同细胞形态、结构不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是合成了特定的蛋白质。
2．细胞分化是否是细胞在发育的过程中遗传物质的选择性丢失所致？
提示：现在分子生物学的证据表明，绝大多数的细胞分化过程中，遗传物质没有丢失，而是由于细胞中的有些基因表达，有些基因不表达。
二、基因的选择性表达与细胞分化
3.分析同一生物不同细胞中DNA和mRNA的异同
阅读教材72页的“思考与讨论，回答下列问题：
（1）这三种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
提示：这三种细胞中合成的蛋白质分别是卵清蛋白、珠蛋白和胰岛素，种类不一样。
（2）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？
提示：基因在同种生物的不同细胞中转录出的mRNA不同。
结合教材P73“思考·讨论”提供的资料，讨论并解决下列问题。
(1)上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
提示：柳穿鱼植株B体内的Lcyc基因被高度甲基化，小鼠的Avy基因的前端被甲基化程度不同，而出现不同的颜色变化。
三、表观遗传
(2)分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B相似？
提示：因为没有被甲基化的Lcyc表达，而被甲基化的Lcyc基因不表达，所以F1的花与植株A相似；而F2中有的植株的两个Lcyc都被甲基化，则表现出与植株B相似。
3、资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？
提示：它们的共同点是基因序列没变，但基因被甲基化就会影响基因的表达，而出现不同的性状。
相同的基因型可能有不同的表型。
【深化拓展】
镰刀型细胞贫血症
2．体现生物性状的物质
(1)生物体的性状受DNA或RNA的控制，但主要通过蛋白质来体现，因为蛋白质是生命活动的主要承担者。
(2)基因对性状的间接控制和直接控制大多是通过蛋白质来起作用的，与前者相关的蛋白质是酶、激素等，与后者相关的蛋白质是生物体的结构物质。
3、基因、蛋白质与性状之间的关系
4.　基因选择性表达的结果
(1)细胞形态的改变：如肌细胞的梭形、哺乳动物成熟红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。
(2)细胞结构的变化：细胞器的种类和数量发生变化。
(3)细胞功能的特化：执行特定的功能，如运动功能、反射功能、免疫功能等。
(4)特殊分子的合成：如合成唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白和肌动蛋白等。
5.管家基因和奢侈基因
(1)管家基因：指所有细胞中都表达的一类基因，这类基因指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等。
(2)奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达的产物赋予各种类型细胞特定的形态结构特征与功能，如卵清蛋白基因、胰岛素基因等。
6．表观遗传机制
(1)细胞分裂、分化过程中内外因素的共同作用导致DNA甲基化、构成染色体的组蛋白的甲基化、乙酰化等修饰。
(2)甲基化等修饰抑制了基因的表达。
7．基因与性状的关系
(1)一个基因决定一个性状(多数性状受单基因控制)。
(2)一个基因影响多个性状(如基因间相互作用)。
(3)多个基因控制一个性状(如身高、体重等)。
图解如下：
【课时训练】
1．下列关于基因与性状的关系的叙述，正确的是(　　)
A．白化病患者缺乏酪氨酸酶，体现基因通过控制酶的合成直接控制生物体的性状
B．同一株水毛茛在空气和水中的叶形不同，体现性状由基因和环境共同决定
C．原发性高血压与多对基因表达产物有关，体现所有基因与基因都可共同作用控制性状
D．抗生素阻止细菌内tRNA和mRNA的结合，体现基因产物通过影响转录而影响性状
B
C层训练
2、我国科学家将含有凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人类凝血因子，可以治疗血友病。下列叙述错误的是（ ）
A.这项研究说明人和羊共用一套密码子
B 该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因
C 该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因
D 该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因
C
3．牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成与牵牛花颜色变化途径示意图。
从图中不能得出的是(　　)
A．牵牛花的颜色由多个基因共同控制
B．基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程
C．生物性状由基因决定，也受环境影响
D．若基因①不表达，则基因②和基因③均不表达
D
4．下列有关表观遗传的叙述错误的是(　　)
A．表观遗传现象是因为基因的碱基序列发生了改变
B．某些小鼠会出现不同深度颜色的性状与表观遗传有关
C．柳穿鱼Lcyc基因的部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达
D．基因的某些碱基被甲基化修饰会影响基因的表达
A
B层训练
5.有人说，“基因是导演，蛋白质是演员，性状是演员的表演作品。”你认为这种说法有道理吗？
为什么？请你整理总结基因、蛋白质和性状三者之间的关系
A层训练
6、某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。
分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：X0(（黄色）和XB（黑色）
，雄性只有一条X染色体，因此毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑白相间的类型，这是为什么呢？是不是雌猫有些细胞内X0表达，而另一些细胞内XB表达呢？

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