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1、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。,讨论 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？,提示：两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。,提示：这两种叶形的差异可能是由于叶片所处的环境引起的。,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,我们已经知道生物体的性状是由基因控制的。那么基因是如何控制性状的呢？上面“问题探讨”的内容又在提示我们，基因和性状不一定是一一对应的关系。这又是怎么回事呢？,第2节 基因表达与性状的关系,教学目标 1.举例说明基因通过控制酶的合成和蛋白质的结构控制生物体的性状。
2、2.说明细胞分化是基因选择表达的结果。3.概述生物体的表观遗传现象。,教学重点 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.表观遗传现象难点 表观遗传现象,本节聚焦 1.基因如何控制生物体的性状？2.细胞分化与基因表达有什么关系？3.表观遗传信息是如何调控基因表达的？4.怎样理解基因与性状关系的复杂性？,第2节 基因表达与性状的关系,一、基因表达产物与性状的关系,实例一：豌豆的圆粒和皱粒,基因控制生物的性状，基因又指导蛋白质的合成，那么基因、蛋白质与性状之间是什么关系呢？,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,实例一：豌豆的圆粒和皱粒,淀粉含量
3、高，有效保留水分，豌豆显得圆鼓鼓（性状：圆粒）,DNA中插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因,一、基因表达产物与性状的关系,基因,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,实例二、白化病,一、基因表达产物与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,囊性纤维病是北美白种人中常见的一种遗传病，患者汗液中氯离子的浓度升高，支气管被异常的黏液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。,实例三、囊性纤维病,一、基因表达产物与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,CFTR基因缺失了3个碱基,CFTR蛋白结构
4、异常，导致功能异常,患者支气管内黏液增多,黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染,基因,实例三、囊性纤维病,一、基因表达产物与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,控制血红蛋白的基因中一个碱基对变化,血红蛋白结构发生变化,红细胞呈镰刀状,实例四、镰刀状贫血症,一、基因表达产物与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,基因蛋白质的结构 性状,基因酶代谢过程 性状,一、基因表达产物与性状的关系,由实例一和二，可知：,由实例三和四，可知：,1.基因对生物性状的间接控制,2.基因对生物性状的直接控制,生物体的性状虽然在形式上千差万别，
5、但本质上都与蛋白质有关。,为什么？,二、基因的选择性表达与细胞分化,生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。同一生物体不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同。这是为什么呢？,这三位有名的人，他们的基因相似度达到了99.99%。但是他们的相貌差距巨大，为什么呢？,分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果,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，对着三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下：,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。,二、基因的选择性表达与细胞分化,分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果,讨
6、论1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？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？3.3种细胞中有表达情况相同的基因吗？说明理由。4.请根据基因在不同类型细胞中的表达情况，尝试对基因进行分类，并对基因种类进行“命名”。5.造成同一生物体不同类型的细胞的形态、结构和功能差异的原因是什么？,二、基因的选择性表达与细胞分化,分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果,讨论 1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？,二、基因的选择性表达与细胞分化,提示：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
7、成3种蛋白质中的一种。如输卵管细胞只合成卵清蛋白，红细胞只合成珠蛋白，胰岛素细胞只合成胰岛素。,分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果,讨论 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？3.3种细胞中有表达情况相同的基因吗？说明理由。,二、基因的选择性表达与细胞分化,提示：有，核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因等在所有细胞中都表达。,提示：这一事实说明，细胞中并不是所有的基因都能得到表达，基因的表达存在选择性。,分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果,讨论 4.请根据基因在不同类型细胞中的表达
8、情况，尝试对基因进行分类，并对基因种类进行“命名”。,二、基因的选择性表达与细胞分化,提示：细胞中表达的基因包括两种类型：一类是在所有细胞中都能得到持续、稳定表达的基因，如核糖体蛋白基因、RNA聚合酶基因、ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因等，这类基因表达的蛋白质是细胞生活所必需的，称为管家基因；另一类是使细胞在形态、结构和功能上产生稳定差异的特异性表达的基因，也就是选择性表达的基因，称为奢侈基因，如卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因等。,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果,讨论 5.造成同一生物体不同类型的细胞的形态、
9、结构和功能差异的原因是什么？,二、基因的选择性表达与细胞分化,提示：每种类型的细胞只表达一部分基因，即基因表达的差异产生了不同类型的细胞。,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,科学家研究发现,1.在细胞中的基因有些表达，有些不表达。2.在不同类型的细胞中，表达的基因大致可分为两类：,一类为：管家基因；另一类为：奢侈基因。,3.细胞分化的本质就是基因的选择性表达。,4.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,如何调控？,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,三、表观遗传,基因什么时候表达、在哪种细胞中表达以及表
10、达水平的高低都是受到调控的，这种调控会直接影响性状。,如何调控？,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,讨论 1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠现在改变的原因是什么？,提示：在花型不同的柳穿鱼植株中，Lcyc基因相同，但该基因的表达存在差异，开辐射对称花的植株B，Lcyc基因被高度甲基化，因此不表达。小鼠毛色改变的基因是Avy基因的甲基化程度不同，导致该基因的表达受到抑制的程度不同，进而影响性状。,发生在基因或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。,三、表观遗传,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,讨论2.分析资料1，F
11、1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？,提示：F1植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基因由于部分碱基甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含有这两个基因的F1中，F1的花与植株A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。,三、表观遗传,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,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
12、关系有什么启示？,提示：资料1和资料2展示的遗传现象都表现为基因的碱基序列保持不变，但基因的表达受到抑制，因此性状发生改变，而且这种改变可以遗传。基因的碱基序列相同，性状可能不同，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，体现了基因与性状之间关系的复杂性。,三、表观遗传,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,1.DNA甲基化,DNA的甲基化可以引起基因的失活。影响基因的表达。,DNA甲基化是在甲基转移酶的催化下，DNA的CG两个核苷酸中的胞嘧啶，被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶，这常见于基因的5-CG-3序列。,三、表观遗传
13、,除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,1.DNA甲基化,如柳穿鱼的植株B的Lcyc基因，在花期没有表达就是因为它被高度甲基化。,又如小鼠毛色改变的基因Avy由于甲基化程度不同，导致小鼠出现不同的毛色。,三、表观遗传,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,2.基因表达的调控直接影响性状,（1）表达时期：如柳穿鱼体内的Lcyc基因在开花时的表达。（2）表达细胞：如柳穿鱼的Lcyc基因在花的细胞中表达。（3）表达水平的高低：如Avy基因的甲基化程度越高，Avy基因的
14、表达受到的抑制越明显。,三、表观遗传,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,3.表观遗传,（1）概念,（2）特点,表观遗传现象普遍存在与生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。,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异的现象。,如：同卵双生具有的细微差异，蜂王和蜂工基因组相同，但是很多性状不同。,三、表观遗传,三、表观遗传,你如何评价基因决定生物体的性状这一观点？,1.大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系。,（1）生物的有些性状可以受到多个基因的影响，如人的身高。（2）一个基因也可以影响多个性状，如水稻中的Ghd7基因。（3
15、）生物的性状还受环境条件的影响，是生物的基因和环境调节共同作用的结果。,四、基因与性状的对应关系,2.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，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控这生物体的性状。,你如何评价基因决定生物体的性状这一观点？,提示：此问题旨在客观全面地评价基因据生物体的性状的观点，性状的形成往往是内因（内因）与外因（环境因素等）相互作用的结果，并且环境因素能够通过对基因或染色体其他成分的修饰，调控基因的表达，进而影响性状。,四、基因与性状的对应关系,3.基因、蛋白质和性状之间的关系,四、基因与性状的对应关系,遗传学家增加做过这样的实验：果蝇幼
16、虫正常的培养温度为25，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。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出假说，进行解释。,提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样？酶与温度的关系是怎样的？,提出假说,四、基因与性状的对应关系,提出假说,提示：果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。,四、基因与性状的对应关系,练习与应用,一、概念检测,1.个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调控。判断下列相关表述
17、是否正确。,（1）基因与性状之间是一一对应的关系。（）（2）细胞分化产生不同类型的细胞，是因为不同类型的细胞内基因的表达存在差异。（）,2.我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（）A.这项研究说明人和羊共用一套遗传密码 B.该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因 C.该羊分泌的乳汁中含有人的抗凝血因子基因 D.该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因,二、拓展应用,1.有人说，“基因是导演，蛋白质是演员，性状是演员表演的作品。”你认为这种说法有道理吗？为什么？去你整理总结、基因蛋白质和性状三者
18、之间的关系。,二、拓展应用,2.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9：3：3：1的数量比；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，难以得到3：1和9：3：3：1的数量比？请运用所学知识对可能的原因作出推测。,二、拓展应用,2.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9：3：3：1的数量比；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。,（2）你怎样看待科学实验的可重复性？,人教版必修基因表达与性状的关系,人教版必修基因表达与性状的关系,二、拓展应用,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），雄毛只有一条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？请查资料，寻找答案。,二、拓展应用,二、拓展应用,
