4.2基因表达与性状的关系 ppt课件(5)-2023新人教版(2019)《高中生物》必修第二册.pptx
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1、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。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。基因指导合成蛋白质体现性状如何控制?结论1:基因基因酶的合成酶的合成控制控制生物性状生物
2、性状表现表现白化病病白化病病编码络氨酸编码络氨酸酶的基酶的基因异常因异常缺少络氨酸缺少络氨酸酶酶不能合成黑色素不能合成黑色素出现白化症状出现白化症状皱粒豌豆的形成皱粒豌豆的形成编码支链淀粉酶的基因被编码支链淀粉酶的基因被插入的插入的DNADNA序列打乱序列打乱淀粉分支淀粉分支酶酶异常,异常,活性降低活性降低淀粉合成受阻,含量降低淀粉合成受阻,含量降低 淀淀粉含量低的豌豆,粉含量低的豌豆,失失水皱缩水皱缩控制控制代谢过程代谢过程基基因通过控制因通过控制_来控制来控制_,进,进而控制生物体的性状而控制生物体的性状这是一种间接控制途径酶的合成酶的合成代谢过程代谢过程一、基因表达产物与性状的关系一、基
3、因表达产物与性状的关系控制控制基因基因蛋白质结构蛋白质结构控制控制生物性状生物性状表现表现囊性纤维化病囊性纤维化病编码编码CFTRCFTR蛋白的基因蛋白的基因缺失缺失3 3个碱基个碱基缺少缺少1 1个苯丙氨酸个苯丙氨酸蛋蛋白质空间结构白质空间结构变化变化CFTRCFTR转运氯离子的功能异常转运氯离子的功能异常患者支气管内黏液增多,管腔受阻,细菌患者支气管内黏液增多,管腔受阻,细菌繁殖繁殖,肺,肺部感染部感染影响影响细细胞功能胞功能基因还能通过控制基因还能通过控制_来来_控制生物体的性状控制生物体的性状结论2:蛋白质的结构蛋白质的结构直接直接一、基因表达产物与性状的关系一、基因表达产物与性状的关
4、系囊性纤维化气管囊性纤维化气管正常气管正常气管这是一种直接控制途径检测检测3种细胞种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因因、胰岛素基因卵清蛋白卵清蛋白mRNA珠蛋白珠蛋白mRNA胰岛素胰岛素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(“”表示检测发现相应的分子,“”表示检测未发现相应的分子。)+2.根据所学知识分析上述表格数据说明了什么?1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别?思考与讨论: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mRNA情况进行了调查,结果如下。3种基因转录的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
5、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。二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化3.是否存在某些基因,所有细胞都会表达呢?ATP合成酶基因合成酶基因ATP合成酶合成酶mRNA 存在,比如存在,比如ATP合成酶基因等。合成酶基因等。1.细胞分化的本质:细胞分化的本质:基因的选择性表达2.细胞中表达的基因细胞中表达的基因分两类分两类:管家基因:管家基因:奢侈基因: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。如ATP合成酶基因、核糖体蛋白基因、RNA聚合酶基因、细胞呼吸酶基因等。只在某类细胞中特异性表达的基因,这类基因
6、表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异。如卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因等。二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化基因什么时候表达?基因什么时候表达?在哪种细胞中表达?在哪种细胞中表达?以及表达水平的高低?以及表达水平的高低?表观遗传就是一种常见的通过调控基因表达来影响性状的遗传现象。Lcyc基因正常植株A开花时表达Lcyc基因高度甲基化植株B开花时不表达(杂交)F1(自交)F2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相似资料1:柳穿鱼花形态结构的遗传资料资料2 2:某种小:某种小鼠的毛色遗传鼠的毛色遗传某种实验小鼠的毛色受一对等位基
7、因某种实验小鼠的毛色受一对等位基因A Avyvy和和a a的控的控制,制,A Avyvy 为显性基因,表现为黄色体毛,为显性基因,表现为黄色体毛,a a为隐性为隐性基因,表现为黑色体毛。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 Avyaa黄色鼠黑色鼠53Avy基因基因决定基因表达水平决定基因表达水平的碱基序的碱基序列列DNA甲基化甲基化基因的碱基序列不变,部分碱基发生甲基化修饰,抑制了基因的表达,进而影响表型,并且这种修饰可以遗传给后代。讨论:讨论:3.3.资料资料1 1和资料和资料2 2展示的遗传现象有什么共同点?展示的遗传现象有什么共同点?后代出现相同
8、的表型后代出现相同的表型可遗传可遗传抑制基因表达抑制基因表达基因的碱基序列三、表观遗传三、表观遗传1 1.表观遗传表观遗传 生物体基因的生物体基因的碱基序列碱基序列保持保持不变不变,但,但基因表达基因表达和和表型表型发生发生可遗传可遗传变化变化的现象,叫做表观遗的现象,叫做表观遗传。传。2 2.表观遗传形成的原因表观遗传形成的原因环环境因素境因素DNA甲基化甲基化诱发诱发相关信息:除了相关信息:除了DNADNA甲基化,构成染色体甲基化,构成染色体的的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达;影响基因的表达;3.3.发生时期:发生时期:普遍存在于生物体的
9、生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。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。4.4.实例实例(1 1)柳穿鱼花形遗传)柳穿鱼花形遗传(2 2)某种小鼠毛色遗传)某种小鼠毛色遗传(3 3)同卵双胞胎生长发育过程中所)同卵双胞胎生长发育过程中所具有的微小差异具有的微小差异(4 4)蜂王和工蜂的差异)蜂王和工蜂的差异与社会的联系:与社会的联系:吸烟吸烟会使人的体细胞内会使人的体细胞内DNADNA的甲基化水平升高的甲基化水平升高,对染色体上的对染色体上的组蛋白也会产生影响组蛋白也会产生影响,还有研究发现,还有研究发现,吸烟可使男性吸烟可使男性精子活力下降精子活力下降,精子中,精子中D
10、NADNA的甲基化水的甲基化水平明显升高;平明显升高;三、表观遗传三、表观遗传一个基因一个基因 一种性状一种性状控制控制一个基因一个基因 多种性状多种性状影响影响多个基因多个基因 一种性状一种性状影响影响例如:水稻中的例如:水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不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、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作用。发育和产量都有重要作用。例如:人的身高是由多个基因决定的,其例如: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。中每个基因对身高都有一定的作用。1 1、基因、基因与性状与性状并不是简单的一一对应的关系并不是简
11、单的一一对应的关系如后天的营养和体育锻炼等对人的如后天的营养和体育锻炼等对人的身高也有重要作用身高也有重要作用。2.2.生物性状生物性状还会受到环境等条件的影响还会受到环境等条件的影响基基因与因与性状性状的关的关系系总结:生总结:生物的性物的性状是状是基因与环境共同作用的结果。基因与环境共同作用的结果。基因与_,基因与_,基因与_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,精确地调控着生物体的性状。基因基因基因表达产物基因表达产物环境环境小结:基小结:基因表达与性状的关系因表达与性状的关系从从DNA到具有各种性状的生物体,需要通过极其复杂的基因表达及调控到具有各种性状的生物体
12、,需要通过极其复杂的基因表达及调控过程才能实现。因此,过程才能实现。因此,在可预见的将来,利用在可预见的将来,利用DNA来使灭绝的生物复活来使灭绝的生物复活仍是难以做到的。仍是难以做到的。课堂板书:课堂板书:产产物物蛋白质的结构蛋白质的结构 性状性状(表型)(表型)提出假提出假说:说:思维训练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25下培养它们产生的后代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长翅长翅性状是由环境中的温性状是由环境中的
13、温度升高,度升高,影响了酶的活性进而影响了酶的活性进而产生的变异,基产生的变异,基因没因没有改变,是不可遗传给后代的。有改变,是不可遗传给后代的。布置作业1 1、完成课后练习题;、完成课后练习题;2 2、完成南方新课、完成南方新课堂相堂相关内容关内容二、拓展应用二、拓展应用1.有人说,有人说,“基因是导演,蛋白质是演员,性状是演员的表演作品。基因是导演,蛋白质是演员,性状是演员的表演作品。”你认为这你认为这种说法有道理吗?为什么?请你整理总结基因、蛋白质和性状种说法有道理吗?为什么?请你整理总结基因、蛋白质和性状 三者之间的关系。三者之间的关系。【提示】【提示】这种说法有一定的道这种说法有一定
14、的道理。当理。当然,打比方总会有比得不合理之处,因此,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只能说有一定的道理。三三者之间的关系是: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。一、概一、概念检测念检测练习与应用练习与应用XC2.孟德尔通过豌豆杂交实验发现了分离定律孟德尔通过豌豆杂交实验发现了分离定律 和自由组合定律,然而,与他同时代的一些和自由组合定律,然而,与他同时代的一些生物学家利用某些植物做一些性状的杂交实验时,并没有得出生物学家利用某些植物做一些性状的杂交实验时,并没有得出3:1和和9:3:3:1的数量的数量比;
15、孟德尔用山柳菊也未得到与豌豆杂交实验相同的结果。请回答下列问题。比;孟德尔用山柳菊也未得到与豌豆杂交实验相同的结果。请回答下列问题。(1)为什么利用这些植物进行某些性状的杂交实验时,难以得出)为什么利用这些植物进行某些性状的杂交实验时,难以得出3:1和和9:3:3:1的的数量比?请运用所学知识对可能的原因作出推测。数量比?请运用所学知识对可能的原因作出推测。【提示】【提示】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多对基因控制一对性状性状和和一对基因控制多对性状一对基因控制多对性状的情形;第二,核基因在染色体上呈
16、线性排列,因此这些的情形;第二,核基因在染色体上呈线性排列,因此这些基基因有可能位于同源染色体上因有可能位于同源染色体上,导致这些基因,导致这些基因控制的性状不遵循自由组合定律控制的性状不遵循自由组合定律;第三,某些;第三,某些植植物如山柳菊以物如山柳菊以无性生殖无性生殖为主,为主,性状传递也性状传递也不遵循孟德尔遗传规律不遵循孟德尔遗传规律;第四,个别性状可能;第四,个别性状可能是是细胞质基因控制细胞质基因控制或与母本提供的细胞质成分有关。或与母本提供的细胞质成分有关。(2)你怎样看待科学实验的可重复性?)你怎样看待科学实验的可重复性?【提示】【提示】科学实验必须是可重复的,科学实验必须是可
17、重复的,只有这样才能说明实验的现象和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:第一,两方面:第一,实验样本量足够大实验样本量足够大,在相同实验条件下要有足够的重,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独立重复实验的的考验,重复实验是检查实验结果可靠性的唯一方法。由于生物多样性考验,重复实验是检查实验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
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