4.2基因表达与性状的关系 ppt课件 -2023新人教版（2019）《高中生物》必修第二册.pptx

1、C C G G T T G GC CA AC C A A T TG G C C A A C C T T G G G G T T A ADNADNAC C G G U UG GG GA AC C A A U UmRNAmRNA遗传信息遗传信息遗传密码遗传密码基因的碱基数目基因的碱基数目 mRNAmRNA的碱基数目的碱基数目 氨基酸数目氨基酸数目 =6 6 3:13:1模板链模板链氨基酸氨基酸氨基酸序列氨基酸序列精氨酸精氨酸 谷氨酸谷氨酸 组氨酸组氨酸基因的表达过程中碱基与氨基酸的数量关系思考讨论随堂练习In-class practice一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽

2、，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含的碱基数依次为（）A.33、11、66 B.36、12、72 C.12、36、24 D.11、36、72B基因的碱基数目基因的碱基数目 mRNAmRNA的碱基数目的碱基数目 氨基酸数目氨基酸数目 =6 6 3:13:1复制转录翻译蛋白质DNA遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；也可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。RNARNA的复制逆转录在遗传信息的流动过程中，在遗传信息的流动过程中，DNADNA、RNARNA是信息的载体，蛋白质是信息的表是信息的载体，蛋

3、白质是信息的表达产物，而达产物，而ATPATP为信息的流动提供能量，可见，生命是为信息的流动提供能量，可见，生命是物质、能量和信息物质、能量和信息的统一体。的统一体。三、中心法则不同生物的遗传信息传递图解（1）以DNA为遗传物质的生物（原核生物、真核生物、DNA病毒）（2）非逆转录RNA病毒，如烟草花叶病毒等（3）逆转录RNA病毒（HIV病毒等）金牌大本65页第四章第四章 基因的表达基因的表达第第2 2节节 基因表达与性状的关系基因表达与性状的关系问题探讨 同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中同一株水毛茛，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。的叶，表现出了两种不同的形态

4、。1 1、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？2 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，可能是由什么因素引起的？是一样的。是一样的。可能是由叶片所处的环境因素引起的。可能是由叶片所处的环境因素引起的。基因与性状不一定是一一对应的关系。基因指导合成蛋白质体现性状如何控制？例例1 1、豌豆的圆粒与皱粒的形成机制、豌豆的圆粒与皱粒的形成机制淀粉含量低的豌豆由于失水淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩而皱缩基因基因酶酶细胞细胞代谢代谢性状性状一、基因表达产物与性状的关系编码编码淀粉分支酶淀粉分支酶的基因被插入的基因被插入的外来的外来D

5、NADNA序列打乱序列打乱淀粉分支酶异常，活性降低淀粉分支酶异常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉合成受阻，含量降低例例2 2、人的白化症状形成机制、人的白化症状形成机制缺乏黑色素表现缺乏黑色素表现白化症状白化症状编码编码酪氨酸酶酪氨酸酶的基因异常的基因异常酪氨酸酶无法正常合成酪氨酸酶无法正常合成缺少酶，酪氨酸不能转化为缺少酶，酪氨酸不能转化为黑色素黑色素1.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。例例3 3、囊性纤维病形成机制、囊性纤维病形成机制支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌大量繁支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌大量繁殖，肺功能严重受损殖，肺功能严重受损基因基因蛋白质蛋

6、白质结构结构功能功能性状性状2.基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状 一、基因表达产物与性状的关系编码编码CFTRCFTR蛋白蛋白的基因缺失的基因缺失3 3个碱基个碱基CFTRCFTR蛋白缺少蛋白缺少1 1个苯丙氨酸，蛋白结构异常个苯丙氨酸，蛋白结构异常CFTRCFTR转运氯离子的功能异常转运氯离子的功能异常例例4 4、镰刀型细胞贫血症形成机制、镰刀型细胞贫血症形成机制编码编码血红蛋白血红蛋白的基因中一个碱基对变化的基因中一个碱基对变化蛋白蛋中一个氨基酸改变，蛋白结构异常蛋白蛋中一个氨基酸改变，蛋白结构异常细胞呈镰刀型，运输细胞呈镰刀型，运输O O2 2能力降低能力降低出现溶血、贫

7、血等症状出现溶血、贫血等症状基因基因蛋白质蛋白质结构结构细胞细胞结构结构性状性状同一生物体中不同类型的细胞，基因都是同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的相同的，而形态、结构和，而形态、结构和功能功能却各不相同却各不相同，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。检测检测3种细胞种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因基因、胰岛素基因卵清蛋白卵清蛋白mRNA珠蛋白珠蛋白mRNA胰岛素基因胰岛素基因mRNA输卵管细胞输卵管细胞红细胞红细胞胰岛胰岛B细胞细胞（“”表示检测发现相

8、应的分子，表示检测发现相应的分子，“”表示检测未发现相应的分子。）表示检测未发现相应的分子。）+2.2.3 3种细胞中的种细胞中的DNADNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只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检测到其中一种基因的mRNAmRNA，这一事实说明了什么？，这一事实说明了什么？1.这这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？资料：科学家用基因探针等高新科技对鸡内几种细胞含有的资料：科学家用基因探针等高新科技对鸡内几种细胞含有的DNA和和mRNA情况进行了调查，结果如下。情况进行了调查，结果如下。3种基

9、因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。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需的。如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因；只在某类细胞中特异性表达的基因。如卵清蛋白基因、胰岛素基因。2 2、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。1 1、在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类：、在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类：与基因表达的调控有关。调控基因是否表达调控基因是否表达调控基因表达多少调控基因表达多少表观遗传就是一种常见

10、的通过调控基因表达来影响性状的遗传现象植株A植株B实例1：柳穿鱼花的形态结构遗传Lcyc基因正常开花时Lcyc基因表达Lcyc基因Lcyc基因甲基化程度高开花时Lcyc基因不表达三、表观遗传(自交)(杂交)F1绝大部分植株的花与植株A相似少部分植株的花与植株B相似花与植株A相似DNA甲基化55553333CHCH3 3CHCH3 333335555 DNADNA的的CGCG两个核苷酸中两个核苷酸中的胞嘧啶，被选择性地添的胞嘧啶，被选择性地添加甲基加甲基，导致基因不能表导致基因不能表达。达。F2植株植株A植株植株BPF1植株植株AF2植株植株A植株植株B思考：F1的花为什么与植株A的相似?F1植

11、株同时含有来自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能够表达，表现为显性;植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，F1同时含有这两个基因，其花与植株A的相似。思考：F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似?F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因的部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，因此，这部分植株的花与植株B的相似。资料2：小鼠的毛色遗传某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy 为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。F1介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型Avy aPAvy

12、Avyaa黄色鼠黑色鼠53Avy基因基因决定基因表达水平的序列决定基因表达水平的序列无甲基化无甲基化不同程度甲基化不同程度甲基化Avy基因正常表达基因正常表达黄色鼠黄色鼠Avy基因表达受不同抑制基因表达受不同抑制介于黄色和黑色之间的介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型一系列过渡类型讨论1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么?发生在Lcyc基因基因或Avy基因基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制，进而影响性状。2.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?共同点：都表现为基因的碱基序列保持不变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达

13、，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代,使后代出现同样的表型。启示：基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，基因的表达受到很多因素的影响。定义：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。大多数生物性状是大多数生物性状是由一对由一对(个个)基因控基因控制的制的生物体有一些性状生物体有一些性状是由多对（个）基是由多对（个）基因控制的因控制的有的基因也可以有的基因也可以影响多个性状影响多个性状生物体的性状由基因生物体的性状由基因决定，也受环境影响决定，也受环境影响生物的性状有的是细生物的性状有的

14、是细胞核基因控制的，也胞核基因控制的，也有细胞质基因控制的。有细胞质基因控制的。基因与性状的关系基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用。这种相互作用形成一个错综复杂的网络，精细的调控着相互作用。这种相互作用形成一个错综复杂的网络，精细的调控着生物体的性状。生物体的性状。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

15、友和周围人群深入宣传戒烟的道理。与社会的关系遗传学家曾做过这样的实验：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幼虫正常的培养温度为2525，将刚，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在孵化的残翅果蝇幼虫放在3131的环的环境中培养，得到了一些翅长接近正境中培养，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的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。代仍然是残翅果蝇。请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释。出假说，进行解释。提出

16、假说提出假说思维训练残翅果蝇幼虫残翅果蝇幼虫2525培养培养 3131培养培养 果蝇翅的发育是经过酶催化的反应果蝇翅的发育是经过酶催化的反应酶是在基因控制下合成的酶是在基因控制下合成的酶的活性受温度、酶的活性受温度、pHpH等条件的影响等条件的影响1 1、这种说法有一定的道理。这种说法有一定的道理。基因基因通常是有遗传效应的通常是有遗传效应的DNADNA片段，片段，DNADNA上特定的碱基排列顺序，蕴含着一定的遗传信息，可类比成上特定的碱基排列顺序，蕴含着一定的遗传信息，可类比成组织者组织者（导演），负责整部作品的呈现；（导演），负责整部作品的呈现；蛋白质蛋白质是生命活动的主要承担者，是生命活

17、动的主要承担者，具体参与细胞的各项生命活动，可类比成具体参与细胞的各项生命活动，可类比成执行者执行者（演员）；而（演员）；而性状性状则则是生物体表现出来的形态结构、生理和行为等特征的总和，主要是由是生物体表现出来的形态结构、生理和行为等特征的总和，主要是由蛋白质参与完成的，可类比成蛋白质参与完成的，可类比成呈现方式呈现方式（作品）。当然，打比方总会（作品）。当然，打比方总会有比得不合理之处，因此，只能说有一定的道理。三者之间的关系是：有比得不合理之处，因此，只能说有一定的道理。三者之间的关系是：基因通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状基因通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状。拓展应用2、（1）

18、第一，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，存在多对基因控制一对性状和一对基因控制多对性状的情形；第二，核基因在染色体上呈线性排列，因此这些基因有可能位于同源染色体上，导致这些基因控制的性状不遵循自由组合定律；第三，某些植物进行无性生殖，性状传递也不遵循孟德尔遗传定律；第四，个别性状可能是细胞质基因控制或与母本提供的细胞质成分有关。（2）科学实验必须是可重复的，只有这样才能说明实验的现象和结果是一种必然规律，而不是偶然发生的。科学实验的可重复性包括两方面：第一，实验样本足够大，在相同实验条件下要有足够的重复观察次数；第二，任何实验结果的可靠性应经得起独立重复实验的考验，重复实验是检查实验

19、结果可靠性的唯一方法。由于生物多样性的存在，不同生物的背景条件隐蔽且不一致（如山柳菊以无性生殖为主），导致生命世界的很多现象具有独特性，不能用统一的定律解释。因此，生命科学实验的可重复性是有一定前提和条件限制的。拓展应用3 3、哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然、哺乳动物雌雄个体的体细胞中虽然X X染色体数量不同，但染色体数量不同，但X X染色体染色体上的基因所表达的蛋白质的量是平衡的，这个过程称为上的基因所表达的蛋白质的量是平衡的，这个过程称为剂量补偿剂量补偿。雌猫雌猫比雄猫多出比雄猫多出1 1条条X X染色体，由于剂量补偿效应，在胚胎初期，细染色体，由于剂量补偿效应，在胚胎初期，细胞中的胞中的

20、1 1条条X X染色体就会随机发生固缩失活，形成巴氏小体染色体就会随机发生固缩失活，形成巴氏小体，而且发，而且发生染色体失活的细胞通过有丝分裂产生的子细胞也保留相同的染色生染色体失活的细胞通过有丝分裂产生的子细胞也保留相同的染色体体失活状态失活状态。对于基因型为。对于基因型为X XB BX XO O的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B B的的X X染色体失活，染色体失活，X XB B就不能表达，而另一条就不能表达，而另一条X X染色体上的染色体上的X XO O表达，那表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出

21、黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因中携带黄毛基因O O的的X X染色体失活，则染色体失活，则X XO O不表达，不表达，X XB B表达，由该细胞表达，由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黑色体毛。因此，基因型为增殖而来的皮肤上会长出黑色体毛。因此，基因型为X XB BX XO O的雌猫会呈的雌猫会呈现黑黄相间的毛色。现黑黄相间的毛色。拓展应用基因工程的应用科学技术社会 人们设想把一种生物的某个别基因提取出来，加以改造，然后转移到另一种生物的细胞里，创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品。这种技术就是基因工程。基因工程又叫做基因拼接技术或DNA重组技术。例：将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵，培育出转基因鲤鱼，转基因鲤鱼，生长速度加快。将海蛰的绿色荧光蛋白基因的导入鼠体内，在紫外线的照射下，转基因鼠也能发光。1.1.抗除草剂、抗虫、抗病毒等转基因农作物抗除草剂、抗虫、抗病毒等转基因农作物将苏云金杆菌中的毒蛋白的基因，导入棉花细将苏云金杆菌中的毒蛋白的基因，导入棉花细胞中，培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。胞中，培育出抵抗棉铃虫害的抗虫棉。基因工程的应用基因工程的应用科学技术社会2.2.生长迅速、优良品质、生产药物的转基因动物生长迅速、优良品质、生产药物的转基因动物3.3.转基因细菌转基因细菌 胰岛素胰岛素转基因奶牛、转基因奶牛、转基因羊转基因羊4.4.环境保护环境保护