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第4章 第2节
人教版 高中生物必修2
一、学习目标
二、重难点
1.举例说明基因通过控制酶的合成或蛋白质的结构控制生物体
的性状。
2.说明细胞分化是基因选择性表达的结果。
3.概述生物体的表观遗传现象。
1.基因表达与性状的关系。
2.细胞分化的本质是基因的选择性表达。
3.表观遗传现象。
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。
基因组成相同
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？
这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。
思考：基因和性状之间的关系？
任务一.基因表达产物与性状的关系
阅读课本71页，回答下列问题：
1.圆粒、皱粒豌豆形成的原因？
2.白化病形成的原因？
3.囊性纤维化形成的原因？
4.总结基因控制生物体性状的途径？
编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶
蔗糖
淀粉
锁水强
饱满（圆粒）
基因序列被打乱
淀粉分支酶异常
蔗糖
淀粉
插入一段DNA序列
活性大大降低
（含量降低）
细胞失水
皱缩（皱粒）
实例1：豌豆的圆粒与皱粒
1.圆粒、皱粒豌豆形成的原因？
实例2：人的白化病
酪氨酸酶基因
酪氨酸酶
酪氨酸
黑色素
正常
酪氨酸酶基因异常
酪氨酸酶
酪氨酸
黑色素
（无）
2.白化病形成的原因？
编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶
蔗糖
淀粉
锁水强
酪氨酸酶基因
酪氨酸酶
酪氨酸
黑色素
正常
任务一.基因表达产物与性状的关系
代谢过程
合成
代谢过程
合成
生物性状
生物性状
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
任务一.基因表达产物与性状的关系
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
你做过的遗传题！
其他实例1：
任务一.基因表达产物与性状的关系
其他实例2：
酒精（乙醇）
乙醇脱氢酶
乙醛
乙醛脱氢酶
乙酸
（醋酸）
CO2、H2O等
乙醇脱氢酶
相关基因
乙醛脱氢酶
相关基因
乙醛有毒，扩张血管
酒精（乙醇）
乙醇脱氢酶
乙醛
乙醛脱氢酶
乙酸
（醋酸）
CO2、H2O等
乙醇脱氢酶
相关基因
乙醛脱氢酶
相关基因
任务一.基因表达产物与性状的关系
乙醛增多，乙醛有毒，扩张血管
喝酒上脸
（脸红）
酒精中毒
（脸白）
酒量好
任务一.基因表达产物与性状的关系
为什么酒量差的人好像训练后好像酒量提高了？
酒量差的人肝脏不能有效将酒精分解，长期喝酒训练后，机体会做出调整，让酒精充满整个身体以稀释酒精，达到酒量变大的假象。但长期以往对身体的危害很大！
编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基
编码CFTR蛋白的基因
第508位缺少苯丙氨酸
CFTR蛋白片段
CFTR蛋白结构异常
CFTR蛋白功能异常
囊性纤维化
基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
生物性状
3.囊性纤维化形成的原因？
氯离子不能正常转运到细胞外，导致细胞内氯离子增多，渗透压增大，水分子向细胞内的扩散速率增大。细胞外水分减少，黏液增多。
为什么患者支气管内的粘液会增多？
基因
酶
细胞代谢
生物性状
结构蛋白
生物性状
蛋白质
间接作用
直接作用
1.基因通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状。（ ）
评价任务一
√
思考：肺炎链球菌有无荚膜这一性状体现了基因的直接控制还是间接控制？
1、下图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述错误的是（ ）
A．图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体
B．镰状细胞贫血致病的根本原因是基因发生了改变
C．人体衰老引起白发增多的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降
D．该图只反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成进而控制代谢活动来实现的
D
评价任务一
2、下图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图，从图中可得出（ ）
A．一种物质的合成只受一个基因的控制
B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢
C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达
D．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸
B
评价任务一
胰岛细胞
血细胞
输卵管细胞
同一个人的这些细胞遗传物质相不相同？
形态和功能为什么不同？
相同
基因的选择性表达
任务二.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 + + + - - +
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，对这三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：
任务二.基因的选择性表达与细胞分化
说明：“+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子。
卵清蛋白基因
珠蛋白基因
胰岛素基因
--ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC---
--TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG---
其他基因均相同
胰岛素mRNA
胰岛细胞：（假设所有基因都位于一个DNA上）
（未表达）
（未表达）
任务二.基因的选择性表达与细胞分化
1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。
2.3种细胞中有表达情况相同的基因吗？
但也有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比如ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。
细胞分化的本质是？
基因的选择性表达
阅读课本72页，回答下列问题：
1.在不同类型的细胞中，表达的细胞大致可以分为几类？
任务二.基因的选择性表达与细胞分化
任务二.基因的选择性表达与细胞分化
细胞中表达的基因
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；
RNA聚合酶基因，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；
胰岛素基因，卵清蛋白基因等；
细胞分化的本质：基因的选择性表达
1.根据管家基因与奢侈基因的定义，对下列基因进行归类。
①核糖体蛋白基因 ②ATP合成酶基因 ③血红蛋白基因
④卵清蛋白基因 ⑤呼吸酶基因 ⑥胰岛素基因
⑦抗体基因 ⑧唾液淀粉酶基因
属于管家基因的是：___________________
属于奢侈基因的是：___________________
③④⑥⑦⑧
①②⑤
评价任务二
2.在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同，即 。
3.细胞分化过程中，遗传信息是否发生改变？
4.细胞的形态、结构以及生理功能的差异是由哪种物质直接表现出来的？
不变
蛋白质
基因的选择性表达
5.细胞分化的“变”与“不变”
① 不变：
② 改变：
、细胞的数目。
、蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。
评价任务二
6.如图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知（　　）
A. 基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B. 图中①过程需RNA聚合酶的催化，②过程需tRNA的协助
C. ④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D. 过程①②③④⑤表明基因通过控制酶的合成来控制生物体性状
B
阅读课本73页资料1，回答下列问题：
1.资料1中，柳穿鱼性状改变的原因是什么？植株B的Lcyc基因不表达的原因是什么？
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的相似？
3.DNA的甲基化可以遗传吗？
任务三.表观遗传
F1
F2
P
植株A
植株B
×
与植株A相似
少部分B
绝大部分A
（自交）
DNA甲基化可以遗传
--ATGCATGCAT…… CGATCGTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC---
--TACGTACGTA ……GCTAGCATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG---
基因（Lcyc基因）
启动子
终止子
--ATGCATGCAT…… CGATCGTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC---
--TACGTACGTA ……GCTAGCATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG---
启动子
终止子
CH3
CH3
表观遗传：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，叫作表观遗传。（教材P74页）
你能用表观遗传观点解释基因选择性表达的原因吗？
阅读课本73页资料2，回答下列问题：
1.用表观遗传的观点，解释资料2中小鼠性状改变的原因是什么？
任务三.表观遗传
资料2：小鼠毛色的遗传
Avy基因
无甲基化，Avy基因正常表达，黄色体毛
部分甲基化，Avy基因表达受到抑制，毛色加深
甲基化程度高，基因表达受到的抑制越明显，毛色越深
Avy基因
Avy基因
甲基
甲基
前端
前端
前端
阅读课本74页，回答下列问题：
1.表观遗传的概念？发生时期？
2.表观遗传的发生机制？
3.表观遗传的特点？
4.甲基化引起表观遗传现象的其他实例？
任务三.表观遗传
DNA的甲基化
组蛋白的甲基化、乙酰化
非编码mRNA，抑制翻译
组蛋白甲基化后，会使DNA缠绕在组蛋白上更紧，这样DNA不能解开双链从而不能转录，基因不能表达！
2.表观遗传的发生机制？
（3）非编码RNA
非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)
DNA
DNA
mRNA
非编码RNA
蛋白质
阻止翻译(抑制基因表达)
互补配对
如下图所示的一种非编码RNA
（主要抑制翻译）
阅读课本74页，回答下列问题：
1.表观遗传的概念？发生时期？
2.表观遗传的发生机制？
3.表观遗传的特点？
4.甲基化引起表观遗传现象的其他实例？
任务三.表观遗传
①不变性
②可遗传
③可逆性
甲基化引起表观遗传的实例
蜂王和工蜂的差异
同卵双胞胎间差异
基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关
基因甲基化决定了蜜蜂发育成工蜂还是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的
基因相同→表型不同
与社会的联系
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。
环境
DNA甲基化
诱发
1.(2023·山东高考)某种XY型性别决定的二倍体动物，其控制毛色的等位基因G、g只位于X染色体上，仅G表达时为黑色，仅g表达时为灰色，二者均不表达时为白色。受表观遗传的影响，G、g来自父本时才表达，来自母本时不表达。某雄性与杂合子雌性个体为亲本杂交，获得4只基因型互不相同的F1。亲本与F1组成的群体中，黑色个体所占比例不可能是(　 )
A．2/3 B．1/2 C．1/3 D．0
A
评价任务三
阅读课本74页最后两段，回答下列问题：
1.基因与性状之间是简单的一一对应的关系吗？
2.总结基因与性状的关系。
任务四. 基因与性状的关系
大多数情况下，基因与性状并不是简单的一一对应的关系
①一个基因 一种性状
控制
②多个基因 一种性状
控制
③一个基因 多种性状
控制
④.性状可由基因与环境共同决定
对基因型和表现型关系的叙述，其中错误的是（ ）
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. 在相同生活环境中，基因型相同表现型也相同
D. 在相同生活环境中，表现型相同，基因不一定相同
B
评价任务四
任务五. 表型模拟
概念：由于环境的影响导致表型与某种基因型的表型很相似的现象。
特点：①不变性
②不可遗传
（1）翅的发育需要经过酶催化的反应
（2）酶是在基因指导下合成的
（3）酶的活性受温度、pH等条件影响。
练习册135页13题
任务五. 表型模拟
课后习题
拓展：剂量补偿效应、染色体固缩、巴氏小体
3. 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），雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型，这是为什么呢？是不是雌猫的有些细胞内X0表达，而另一些细胞内XB表达呢？请查找资料，寻找答案。
对于基因型为XBX0的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛。同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则X0不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBX0的雌猫会呈现黑黄相间的毛色。

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