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基因的表达过程
DNA(基因） mRNA 蛋白质 性状
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翻译
体现
DNA复制 转录 翻译
模板
原料
产物
DNA的两条链
DNA的一条链
mRNA
4种脱氧核苷酸
4种核糖核苷酸
21种氨基酸
DNA
RNA
多肽链
第2节 基因表达与性状的关系
【本节聚焦】
1.基因如何控制生物体的性状？
2.细胞分化与基因表达有什么关系？
3.表观遗传
问题探讨
同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶，表现出了两种不同的形态。
《必修2》P71
[讨论1]这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
基因组成是一样的
[讨论2]这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？
可能是由叶片所处的环境因素引起的
[思考1]那么基因、蛋白质、性状的关系是如何的呢？
一、基因表达产物与性状的关系
[活动1]结合《必修2》P71第2、3、4段，P72第1自然段，分析皱粒豌豆和白化病的形成机制，思考基因是如何控制性状的。
酪氨酸酶的基因异常
酪氨酸酶合成异常
酪氨酸 黑色素
白化病
基因
性状
控制
控制
控制
基因通过控制酶的合成
来控制代谢过程，
进而控制生物性状。
CFTR基因缺失3个碱基
↓
CFTR蛋白结构异常，导致功能异常
↓
患者支气管内黏液增多
↓
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
资料3：囊性纤维化
囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，患者汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。
[思考3]分析资料，说明基因是如何控制性状的？
基因
性状
控制
控制
蛋白质的结构
基因通过控制___________________控制生物体的性状。
蛋白质的结构直接
【小结】
细胞代谢
酶的合成
蛋白质结构
性状
控制
控制
控制
间接控制
直接控制
基因
[思考4]对于同一生物体而言，不同细胞的基因都是相同的，为什么细胞的结构和功能不同？
[活动2]阅读《必修2》P72【思考.讨论】
分析不同细胞中DNA和RNA的检测结果，完成有关讨论题。
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对着三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：
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 + + + - - +
[讨论1]这3种细胞中合成的蛋白质种类相同吗？
不完全相同。有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成。
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 + + + - - +
[讨论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？
细胞中并不是所有的基因都表达（基因的表达存在选择性）
不同细胞内表达基因的分类
①在所有细胞中都表达
②只在特定细胞中表达
核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因等
管家基因
奢侈基因
卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因等
→细胞分化
【例2】人体内苯丙酮酸过多可引起苯丙酮尿症,下图表示人体内苯丙氨酸的代谢途径,据图分析错误的是(　　)
A.基因1不正常而缺乏酶1可能引起苯丙酮尿症
B.由苯丙氨酸合成黑色素需要多个基因控制
C.该图说明基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
D.基因2突变而缺乏酶2将导致人患白化病
C
3.细胞中存在两种类型的基因：一类是管家基因,是指在所有细胞中都表达的基因;还有一类是奢侈基因,是指只在某类细胞中特异性表达的基因。下列表述不合理的是(　　)A.催化ATP合成的酶是由管家基因指导合成的B.奢侈基因在同一个体不同细胞中一般是不同的C.组成管家基因和奢侈基因的脱氧核苷酸种类相同D.奢侈基因的特异性表达可赋予细胞特定的功能
下列属于奢侈基因表达产物的是(　　)
A.ATP水解酶 B.DNA聚合酶
C.膜蛋白 D.血红蛋白
同一个体细胞中的基因是相同的。
维持基本生命活动。
B
D
赋予红细胞运输氧气的功能。
吸烟
酗酒
暴食
熬夜
不良生活习惯
我只对自己造成影响，不改变遗传物质，所以对下一代没有影响！
第四章基因的表达
第2节 表观遗传
本节聚焦
1.通过分析柳川鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传现象，概述表观遗传现象
2.与社会相联系，认同吸烟等不良生活习惯对人类及后代健康都有长远的影响
3.阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生命的复杂性
一、柳川鱼花的形态结构
植株A
植株B
问题1：柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。植株A和植株B
的Lcyc基因相同，为什么花的形态结构不同？
植株A的Lcyc基因在开花时表达；
植株B的Lcyc基因不表达。
问题2：怎么检测基因是否有表达？
可检测细胞内相应的mRNA水平或蛋白质水平。
问题3：什么原因导致植株B的Lcyc基因不表达？
植株B的Lcyc基因发生了甲基化。
一、柳川鱼花的形态结构
DNA的甲基化和去甲基化
H
CH3
去甲基化酶
甲基化酶
胞嘧啶
5-甲基胞嘧啶
DNA甲基化示意图
问题4：你认为DNA的甲基化直接影响了基因表达的哪个过程？
转录
问题5：柳穿鱼杂交实验中，F2代出现了性状分离，其分离比是否符合孟德尔的基因分离定律？ Lcyc基因的高度甲基化修饰能够遗传吗？
植株A
植株B
F1
（花与植株A相似）
获得39株F2，其中
5株与植株B相似
×
自交
不符合。甲基化是一种不稳定的改变，容易建立，也容易消除。
这种修饰能够遗传。
【学生活动】依据我们刚刚分析的前面五个问题，请你试着用流程图梳理柳穿鱼的花“遗传”机理。
（转录）
这种甲基化修饰在生物里面普遍吗？
基因型(Avya)相同，表型不同
aa
AvyAvy
小鼠毛色的遗传
问题6：F1小鼠为什么会表现出不同的毛色
Avy基因甲基化程度越高，表达水平就越低，小鼠毛色就越黑。
Avy基因发生甲基化修饰，导致Avy基因表达受抑制。
问题7：柳川鱼花的形态结构和小鼠毛色遗传，具有什么共同点？
基因序列没有变化
甲基化
导致
生物性状出现差异
二、表观遗传
表观遗传：生物体基因的 保持不变，但 和 发生可遗传变化的现象
碱基序列
基因表达
表型
基因表达水平不一致
注：除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
1.在甲基转移酶的催化下,DNA的胞嘧啶被选择性地添加甲基导致DNA甲基化,进而使染色质高度螺旋化,因此失去转录活性。下列相关叙述错误的是(　　)A.DNA甲基化,会导致基因碱基序列的改变B.DNA甲基化,会导致mRNA合成受阻C.DNA甲基化,可能会影响生物体的性状D.DNA甲基化,可能会影响细胞分化
针对训练
A
三.表观遗传与生活的联系
现在你还是觉得这一辈子不管如何“胡过”，最多是自己的身体受到影响，
而不容易影响孩子吗？如果你的同学有吸烟、熬夜等不良生活习惯，
你会如何劝他改掉这些不良生活习惯？
吸烟会使人体细胞内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。
来自表观遗传学的告诫：
为了你自己和子孙后代，请养成健康的生活习惯！
如果父母有暴饮暴食的经历，那他们的后代的寿命就比较短，得糖尿病的几率会增加。
同卵双胞胎是一个精子与一个卵细胞结合产生一个受精卵后再一分为二形成的两个胚胎。
三、表观遗传与生活的联系
他们基因组成相同，但是性状依然有差异，有时候甚至差异很大，这就跟表观遗传有关。
四、基因表达与性状的关系
柳川鱼花的形态结构由Lcyc基因决定
一个基因 → 一个性状
（一因一效）
水稻的Ghd7基因参与了开花的调控，对水稻的生长、发育和产量都有重要作用
多个基因 → 一个性状
（多因一效）
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作用。
一个基因 → 多个性状 （一因多效）
基因和性状的关系并不是简单的一一对应的关系
表现型＝基因型＋环境
残翅果蝇
幼虫
25℃
31℃
长翅果蝇
长翅果蝇的出现属于表观遗传吗？理由是？
不属于。该现象不能遗传。
思维训练
25℃
残翅果蝇
遗传学家曾做过这样的实验:果蝇幼
虫正常的培养温度为25 C，将刚孵化的残
翅果蝇幼虫放在31 C的环境中培养，得
到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些
翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产
生的后代仍然是残翅果蝇。
DNA
基因
转录
mRNA
翻译
蛋白质
结构
直接控制
环境
甲基化
乙酰化
性状
表观遗传
一因一效、一因多效、多因一效
RNA干扰
包括父母的精神生活、习惯等
酶控制代谢
间接控制
（可遗传）
3.人们把大蒜和韭菜在缺乏光照的环境下培育成的蔬菜分别称为蒜黄和韭黄,对二者的形成最好的解释是(　　)
A.二者均为遗传信息改变
B.二者缺乏合成叶绿素的基因
C.黑暗中植物不进行光合作用
D.环境因素限制了有关基因的表达
D
针对训练
4.下列有关基因型、性状和环境的叙述,错误的是(　　)A.高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎,说明该相对性状是由环境决定的B.两个个体的身高不相同,二者的基因型可能相同,也可能不相同C.某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色,这种变化是由环境造成的D.O型血夫妇的子代都是O型血,说明该性状是由遗传因素决定的
A
针对训练

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