1、第2节 基因表达与性状的关系遗传信息遗传信息（）储存于储存于mRNA蛋白质蛋白质分类属于属于RNAmRNArRNA（5）氨基酸氨基酸缩合缩合转运转运回顾回顾：概念图补充完整：概念图补充完整DNA转录转录翻译翻译tRNA性状性状 体现体现生物的性状是由生物的性状是由_控制的。控制的。基因基因基因是如何控制性状的呢？圆粒豌豆皱粒豌豆一、基因的表达产物与性状的关系圆粒豌豆的形成机制圆粒豌豆的形成机制编码淀粉分支酶的编码淀粉分支酶的基因基因正常正常淀粉分支淀粉分支酶活性正常酶活性正常淀粉淀粉合成正常，合成正常，含量增含量增加加淀粉含量淀粉含量高高，有效，有效保留保留水分水分皱粒豌豆的形成机制皱粒豌豆的
2、形成机制编码淀粉分支酶的编码淀粉分支酶的基因被基因被打乱打乱淀粉分支淀粉分支酶异常酶异常，活性降活性降低低淀粉淀粉合成受阻，合成受阻，含量降低含量降低淀粉含量低的由于淀粉含量低的由于失水失水而而皱缩皱缩基因酶酶代谢代谢过程过程性状外来DNA插入例一：豌豆的圆粒和皱粒例二：白化病控制酪氨酸酶的基因异常机体无法将_转变为_不能正常合成皮肤、毛发缺乏黑色素，表现_酪氨酸酶黑色素白化症状基因酶代谢过程性状表现酪氨酸直接原因根本原因正常气管正常气管囊性纤维化气管囊性纤维化气管气流大小气流大小 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。例三：囊性纤维病编
3、码CFTR蛋白的基因_CFTR蛋白在508位缺少_CFTR蛋白转运_的功能异常支气管黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，肺功能严重受损基因蛋白质结构性状表现CFTR蛋白_发生变化缺失3个碱基苯丙氨酸空间结构氯离子编码血红蛋白的编码血红蛋白的 基因中一个基因中一个碱基对碱基对变化变化血红蛋白的结构血红蛋白的结构发生变化发生变化红细胞成红细胞成镰刀型镰刀型，运输，运输O O2 2能力降低能力降低容易破裂，患溶血性贫血容易破裂，患溶血性贫血基因性状表现蛋白质结构例四：镰刀型细胞贫血症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一、基因的表达产物与性状的关系1.基因通过控制 来控制
4、 ，进而控制生物体的性状。酶的合成代谢过程2.基因还能通过控制 来 控制生物体的性状。蛋白质的结构直接例如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病等例如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病等例如：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等例如：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等 生物体多种性状的形成，都是以生物体多种性状的形成，都是以细胞分化细胞分化为基础的。同一为基础的。同一生物体中不同类型的细胞，生物体中不同类型的细胞，基因都是基因都是相同相同的，而形态、结构和的，而形态、结构和功能却功能却各不相同各不相同.这是为什么呢？这是为什么呢？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？3 3种细胞中合成的
5、蛋白质都是该细胞中的种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质特异性蛋白质。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。表达的基因分类表达的基因分类管家基因管家基因在所有细胞中在所有细胞中都都表达的基因，指表达的基因，指导合成的蛋白质是导合成的蛋白质是维持细胞基本维持细胞基本生命活动所必需的生命活动所必需的。奢侈基因奢侈基因 只在只在某类细胞某类细胞中中特异性表达特异性表达的的基因基因。（如核糖体蛋白基因、（如核糖体蛋白基因、ATPATP合合成酶基因、呼吸酶基因。
6、）成酶基因、呼吸酶基因。）（如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。）（如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。）二、基因的选择性表达与细胞分化细胞分化的本质：细胞分化的本质：基因的选择性表达基因的选择性表达问题：在细胞分化的过程中，下列哪些物质会发生改变？DNA、2 tRNA、3 rRNA、4 mRNA、5 蛋白质的种类细胞分化的“不变”与“变”DNA、tRNA、rRNA的种类 不变细胞的数目变mRNA、蛋白质的种类细胞的形态、结构和功能基因在何时表达？在什么细胞中表达？表达水平的高低如何基因在何时表达？在什么细胞中表达？表达水平的高低如何?细胞分化的本质：细胞分化的本质：基因的选择性表
7、达基因的选择性表达基因的选择性表达与基因表达的调控有关。基因的选择性表达与基因表达的调控有关。二、基因的选择性表达与细胞分化A,B两种植株，体内的Lcyc基因的序列相同植株A：Lcyc基因在开花时表达植株B：Lcyc基因不表达植株植株A A植株植株B B资料1：柳穿鱼花的形态讨论1：柳穿鱼性状改变的原因？植株B的Lcyc基因被高度甲基化（有多个碱基连接甲基基团）思考讨论LcycLcyc基因基因正常正常植株植株A A开花时表达开花时表达LcycLcyc基因基因高度高度 甲基化甲基化植株植株B B开花时不表达开花时不表达（杂交杂交）F F1 1（自交自交）F F2 2讨论2：F1的花为什么与植株A
8、的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？植株A的Lcyc基因在开花时表达,可看成为显性基因,而植株B的该基因不表达,可看成为隐性基因。两植株杂交,F1表现显性性状,F2出现类似性状分离的现象。类似于AAaa Aa A 、aa。思考讨论小鼠性状改变的小鼠性状改变的原因是什么？原因是什么？黑色体毛黑色体毛aaaa黄色体毛黄色体毛A AvyvyA AvyvyAvya介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型小鼠的毛色受一对等位基因控制：Avy是显性基因，表现为黄色体毛；a为隐性基因，表现为黑色体毛资料2：小鼠毛色的遗传思考讨论53Avy基因特殊碱基序列 在在A
9、Avyvy基因基因的前端有一段的前端有一段特殊的碱基序列特殊的碱基序列决定该基因决定该基因表达水平表达水平，有有多个可发生多个可发生DNADNA甲基化修饰的位点甲基化修饰的位点，当这些当这些位点没有甲基化时，位点没有甲基化时，A Avyvy基基因正常表达，因正常表达，小鼠表现为小鼠表现为黄色。黄色。当这些位点当这些位点甲基化后，甲基化后，A Avyvy基因的表基因的表达就受到抑制达就受到抑制。甲基化程度越高甲基化程度越高，A Avyvy基因表达受基因表达受到抑制越明显，到抑制越明显，小鼠颜色小鼠颜色越深越深。1.概念：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。三、表观
10、遗传（1 1）DNADNA序列不变序列不变（2 2）可遗传给后代）可遗传给后代（3 3）受环境影响、可逆性）受环境影响、可逆性2.特点如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复可恢复基因的表达。基因的表达。表观遗传表观遗传普遍存在于生物体的普遍存在于生物体的生长、发育生长、发育和衰老和衰老的整个生命活动过程中的整个生命活动过程中(1)(1)同卵双胞胎的微小差异同卵双胞胎的微小差异(2)(2)蜂群中蜂王和工蜂蜂群中蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来都是由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不
11、同截然不同。(3)(3)多细胞生物体中，由受精卵分裂分化来的多细胞生物体中，由受精卵分裂分化来的各种细胞，形态结构和生理功能不同，在细胞各种细胞，形态结构和生理功能不同，在细胞分化过程中，表观遗传发挥了重要作用。分化过程中，表观遗传发挥了重要作用。蜂蜂王王工工蜂蜂持续获得蜂持续获得蜂王浆王浆3.发生时期：4.常见的调控机制：DNA甲基化修饰(主要抑制转录)三、表观遗传5335CGGC5335CGGCCH3CH3胞嘧啶甲基化染色体组蛋白甲基化、乙酰化等修饰（影响基因表达）DNA组蛋白甲基化组蛋白甲基化示意图非编码RNA非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA)DNADNAmRN
12、A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）三、表观遗传与社会的联系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。环境环境DNA甲基化甲基化诱发诱发1.基因通过其表达产物基因通过其表达产物 来控制性状，细胞内的基因表达来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到与否以及表达水平的高低都是受到 的。的。2.细胞分化的实质是细胞分化的实质是 的结果，的结果，3.表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生表观遗传
13、能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生 的性状改变。的性状改变。调控调控 蛋白质蛋白质基因选择性表达基因选择性表达可遗传可遗传总结总结基因与性状是一一对应的关系吗？一个基因一个基因 一个性状一个性状（一因一效一因一效）多个基因多个基因 一个性状一个性状（多因一效多因一效）一个基因一个基因 多个性状多个性状（一因多效一因多效）如红绿色盲、白化病等单基因遗传病。如红绿色盲、白化病等单基因遗传病。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。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。如研究发现水稻中的如研究发现水稻中的Ghd7Ghd7基因编码的蛋白质不仅
14、参与了开花的调控，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。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基因与性状并不是简单的一一对应的关系1.基因决定生物性状四、基因与性状的关系25下培养它们产生的后代如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用。如刚孵化的残翅果蝇幼虫31下培养得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫残翅果蝇2.生物性状还会受到环境等条件的影响表型=基因型+环境四、基因与性状的关系基因基因基因表达产物环境性状基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的
15、网络，精细地调控着生物体的性状。五、课堂巩固D1下列有关基因与性状关系的叙述，正确的是下列有关基因与性状关系的叙述，正确的是()A基因与性状之间是一一对应的关系基因与性状之间是一一对应的关系B基因都通过控制蛋白质的结构直接控制性状基因都通过控制蛋白质的结构直接控制性状C染色体上的基因控制生物性状不受环境影响染色体上的基因控制生物性状不受环境影响D不同基因之间相互作用，精细调控生物性状不同基因之间相互作用，精细调控生物性状D 2、牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合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颜色变化途径示意图：成与颜色变化途径示意图：从图中不能得出从图中
16、不能得出()A.花的颜色由多对基因共同控制花的颜色由多对基因共同控制B.基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程C.生物体的性状由基因决定，也受环境影响生物体的性状由基因决定，也受环境影响D.若基因不表达，则基因和基因也不表达若基因不表达，则基因和基因也不表达五、课堂巩固3.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.图中过程需RNA聚合酶的催化，过程需tRNA的协助C.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.过程表明基因通过控制酶的合成来控制生物体性状B五、课堂巩固4.有人把分化细胞中表
17、达的基因形象地分为“管家基因”和“奢侈基因”。“管家基因”在所有细胞中表达，是维持细胞基本生命活动所必需的；而“奢侈基因”只在特定组织细胞中表达。下列属于“奢侈基因”表达产物的是()A.ATP水解酶B.RNA聚合酶C.膜蛋白D.血红蛋白D五、课堂巩固5.5.下图为人体内基因对性状的控制过程下图为人体内基因对性状的控制过程,分析可知分析可知()A.A.人体成熟的红细胞中只进行过程人体成熟的红细胞中只进行过程,而不进行过程而不进行过程B.X1B.X1与与X2X2的区别主要是脱氧核苷酸排列顺序的不同的区别主要是脱氧核苷酸排列顺序的不同C.C.人体衰老引起白发的原因是过程不能完成人体衰老引起白发的原因是过程不能完成D.D.该图反映了基因通过控制蛋白质的结构及酶的合成来控制生物的性状该图反映了基因通过控制蛋白质的结构及酶的合成来控制生物的性状D D五、课堂巩固6.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的性状 D.DNA甲基化可能会影响细胞分化A五、课堂巩固基因环境影响性状控制控制酶的合成细胞代谢蛋白质结构不变改变表观遗传间接直接小结
