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第四章
基因的表达
4.1 基因表达与性状的关系
人教版（2019）
目标
01
02
03
结合基因、性状与环境三者关系,理解表观遗传现象并学以致用；通过表观遗传的发现认同科学是不断发展的，人类对自然界的探究永无止境（生命观念、社会责任）
通过分析材料,认同细胞分化的实质是基因的选择性表达,理解细胞调控基因表达的机制。（生命观念、科学思维）
通过资料分析.建立基因控制性状的两种模型
(科学探究、科学思维)
学习目标
1.基因控制性状的两种途径
2.基因的选择性表达与细胞分化
温故知新
（1）细胞中的基因可以分为两类: 管家基因、奢侈基因
（2）细胞分化的实质就是：基因的选择性表达
问题1: 基因的选择性表达如何实现？
基因的选择性表达与基因表达的调控有关
基因什么时候表达
基因在哪种细胞中表达
基因表达水平的高低
一、表观遗传
问题2: 表观遗传就是一种非常重要的基因表达调控手段，什么是表观遗传？它调控基因表达的机理是什么呢？
讨论1：资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
2
3
4
1
合作探究一：请同学们自主阅读教材P73-74，小组合作思考讨论完成问题。
讨论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？
这种遗传现象称为什么遗传？形成的原因是什么？有哪些类型及特点？
讨论2：资料1中，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的相似？
一、表观遗传
一、表观遗传
表观遗传（视频）
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
资料1：柳穿鱼花的遗传
正常
植株A
Lcyc基因
高度甲基化
植株B
×
F1
F2
少部分
植株A相似
绝大部分
P
Lcyc基因

问题3: 为什么会出现上述现象？柳穿鱼性状改变的原因是什么？
柳穿鱼花的形态结构
Lcyc基因的表达（转录和翻译）
植株A
植株B
直接 相关
基因
不
相
同
同
开花时 表达
不表达
（甲基化）：
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
资料1：柳穿鱼花的遗传信息梳理
问题4: 如何解释甲基化现象？
植株A
植株B
未甲基化修饰
甲基化修饰
基因表达
基因未表达
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
DNA甲基化抑制了基因的表达！
未甲基化修饰
甲基化修饰
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
问题5: 两种基因的碱基序列有没有改变？
没有
问题6: DNA甲基化可以遗传吗？
可以，柳穿鱼花的实验可以证明
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
资料2：小鼠毛色的遗传
黑色体毛
aa
黄色体毛
Avy
Avy
Avya
介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型
问题7: 为什么会出现上述现象？小鼠性状改变的原因是什么？
DNA甲基化抑制了基因的表达！
未甲基化修饰
Avy基因
a基因
甲基化修饰
Avy基因
a基因
基因表达抑制
-
基因表达抑制
- -
基因表达抑制
- - -
Avy基因
a基因
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
资料2：小鼠毛色的遗传
甲基化程度越高，Avy基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
问题8: 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的相似？
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
亲本
F1
配子
基因表达
基因未表达
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
问题8: 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的相似？
F1
Lcyc基因
Lcyc基因

F2
Lcyc基因
Lcyc基因
F1的碱基序列并没有变化，但DNA的甲基化修饰可以遗传给后代
一、表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
问题9: 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？
碱基序列没有发生变化
部分碱基发生了甲基化修饰
基因的表达
表型
可遗传，并影响后代表现
抑制
影响
问题10: 我们将生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象称为什么？
生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
定义
存在时期
类型
表观
遗传
一、表观遗传
象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。
特征
②非编码RNA干扰（例如miRNA）
①DNA甲基化修饰
③组蛋白甲基化、乙酰化等
可遗传性、可逆性、DNA不变
　实战训练
1.下列属于表观遗传现象的有( )
①果蝇的眼色基因所在的染色体区域，螺旋程度较高，出现红白相间的斑点复眼
②F1高茎豌豆自交，F2出现高茎豌豆和矮茎豌豆
③男子吸烟者精子中的DNA甲基化水平高，精子活力下降
④编码酪氨酸酶的基因异常，导致白化病
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
2.黄色小鼠（AA）与黑色小鼠（aa）杂交， 产生的F1（Aa）不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A 基因的碱基序列相同，但A基因上二核苷酸（CpG）胞嘧啶有不同程度的甲基化（如上图）现象出现，甲基化不影响基因复制。下列有关分析错误的是
A. F1 个体体色的差异与A 基因甲基化程度无关
B. 甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合
C. 碱基甲基化不影响基因复制过程中碱基互补配对
D. 甲基化是引起表观遗传的常见方式
　实战训练
　实战训练
3.小鼠Avy基因控制黄色体毛，该基因上游不同程度的甲基化修饰会导致其表达受不同程度抑制，使小鼠毛色发生可遗传的改变。有关叙述正确的是（ ）
A．Avy基因的碱基序列保持不变
B．甲基化促进Avy基因的转录
C．甲基化导致Avy基因编码的蛋白质结构改变
D．甲基化修饰不可遗传
　实战训练
4．下列有关基因表达的叙述，错误的是（ ）
A．环境可能会通过对基因的修饰，调控基因的表达
B．基因的选择性表达与基因表达的调控有关
C．染色体组蛋白发生甲基化会影响基因表达水平的高低
D．表观遗传能使生物体发生可遗传的性状改变，DNA甲基化会使基因的碱基序列发生改变
二、基因与性状的关系
问题11: 你如何评价“基因决定生物体的性状”这一观点？
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。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。
二、基因与性状的关系
【实例】
蜂王
工蜂
持续获得蜂王浆
不能持续获得蜂王浆
同由受精卵发育而来的蜂王和工蜂在形态、结构、生理和行为等方面截然不同。表观遗传在其中发挥了重要作用。
二、基因与性状的关系
【实例】
有研究表明：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。不仅如此，还有研究发现男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高，请查阅相关资料，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，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。
与社会的关系
二、基因与性状的关系
环境
DNA甲基化
诱发
关系
1
2
3
二、基因与性状的关系
一个基因 一种性状
控制
基因的特异性
如红绿色盲、白化病等单基因遗传病
多个基因 一种性状
控制
多基因效应
如: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。
一个基因 多种性状
控制
基因的多效性
如研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要的作用。
基因与性状并不是简单的一一对应的关系
表型=基因型+环境
基因
结构蛋白
细胞结构
生物性状
酶或激素
细胞代谢
生物性状
直接作用
间接作用
细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
表观遗传会在不改变DNA碱基序列的情况下产生可遗传变异。
基因和性状不是一一对应的，存在精细的调控。
课堂小结
　实战训练
5．E基因编码的G蛋白是细胞转运葡萄糖的主要转运体，下表是对两种鸟类G蛋白的分析数据，糖基化（包括N一糖基化和O一糖基化）可以加速葡萄糖的转运。下列叙述错误的是（　　）
鸟类物种 G蛋白的氨基酸数 N一糖基化数目 O-糖基化数目
甲 476 2 37
乙 325 2 52
A．据表中数据推测甲种鸟比乙种鸟可能更擅长飞行
B．两种鸟类的E基因的根本差异在于脱氧核苷酸的排列顺序不同
C．该实例说明基因通过控制蛋白质结构来直接控制生物性状
D．甲乙两种鸟E基因的差异可能是碱基对增添、缺失或替换的结果
　实战训练
6.下列关于“基因与性状”关系的描述，正确的是（ ）
A．基因可通过控制酶的合成直接控制生物体的性状
B．基因与生物性状之间不存在简单的线性关系
C．基因与多种因素相互作用精细地调控生物的性状
D．DNA上的片段均能直接或间接地控制生物的性状
　实战训练
7.甜豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两个相对基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是（ ）
A．一种性状只能由一种基因控制
B．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的
C．每种性状都是由两个基因控制的
D．基因之间存在着相互作用
　实战训练
8.下列对基因型与表现型关系的叙述，错误的是（ ）
A．表现型相同，基因型不一定相同
B．基因型相同，表现型一定相同
C．在相同的生活环境中，基因型相同，表现型一定相同
D．在相同的生活环境中，表现型相同，基因型不一定相同
　实战训练
9.基于对基因与生物体性状关系的理解，判断下列表述正确的是( )
A. 生物体的性状主要是由基因决定的
B. 每种性状都是由一个特定的基因决定的
C. 基因都是通过控制酶的合成来控制性状的
D. 基因的碱基序列相同，该基因决定的性状一定相同
　实战训练
10．核小体是染色质的基本单位，它是由DNA缠绕在组蛋白上形成的。有些基因的启动子位于核小体中。在DNA复制、转录、修复等过程中，核小体的位置和排列的密集程度会随之变化。一般而言，核小体排列疏松的区域转录活跃，核小体排列密集的区域转录被抑制。下列叙述正确的是（　　）
A．细胞核内合成的组蛋白和 DNA组装成核小体
B．DNA复制时，核小体排列会变得更密集
C．组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰不影响基因的表达
D．核小体排列疏松有利于RNA聚合酶与启动子结合
　实战训练
11．表观遗传现象普遍存在于生物体生命活动过程中，下列现象与表观遗传无关的是（ ）
A．基因组成相同的同卵双胞胎存在微小差异
B．一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同
C．两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同
D．一对色觉正常的夫妇，生育的两个男孩，一个色觉正常，一个患红绿色盲
　实战训练
12．表型模写是指生物体基因型未发生改变，但环境改变所引起的表型改变，属于不可遗传变异。在35℃～37℃温度下，对果蝇进行短时处理，随着处理的方法和处理的时间不同，会出现与多种突变体表型相同的个体。下列叙述正确的是（ ）
A．表型模写是表观遗传的一种方式
B．温度能在一定程度上改变果蝇的基因型
C．可利用表型模写推测遗传基因发挥作用的时间
D．环境与性状的关系是一一对应的线性关系
　实战训练
13．柳穿鱼是一种园林花卉，其花的形态结构与Lcyc基因的表达相关。两株柳穿鱼，它们体内Lcyc基因的序列相同，但花的形态结构不同。研究表明，植株甲的Lcyc基因在开花时表达了，植株乙的Lcyc基因被高度甲基化了而不表达。将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株甲的相似，F1自交，F2中绝大部分植株的花与植株甲的相似，少部分植株的花与植株乙的相似。下列有关甲基化的叙述，错误的是（ ）
A．基因组成相同的同卵双胞胎之间的差异可能与基因的甲基化有关
B．若Lcyc基因的启动子被甲基化修饰，可能会影响该基因的转录
C．DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代表现出同样的表型
D．DNA甲基化改变了碱基序列，导致基因中的遗传信息发生改变
　实战训练
14．DNA甲基化指DNA序列上特定碱基在酶的催化下，获得一个甲基基团的过程。基因启动子区发生甲基化可导致基因无法表达，在个体发育中甲基化区域是动态变化的。下列叙述正确的是（ ）
A．DNA甲基化改变了细胞内的遗传信息
B．DNA甲基化可以影响细胞的分化
C．DNA上启动子的甲基化影响其与核糖体结合
D．肿瘤细胞中抑癌基因的甲基化水平比正常细胞低
　实战训练
15．CpG岛甲基化表型是一种结直肠癌亚型，其基因启动子的CpG岛高度甲基化，影响机理如下图所示。下列叙述错误的是（ ）
外显子：基因的编码序列，表达多肽链部分；MBP与DNA结合后可招募DNA甲基转移酶、组蛋白去乙酰化酶。
A．CpG岛高甲基化影响转录因子与RNA聚合酶的结合
B．染色质凝缩成非活性结构可能影响其上其他基因的表达
C．DNA甲基化导致DNA序列发生改变，CpG岛高甲基化后细胞表型不发生改变
D．抑癌基因表达失活可导致结直肠癌的发生，去甲基化的药物可用于治疗癌症
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--为学习加油
人教版（2019）

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