第第頁生物人教版（2023）生物必修24.2基因表達與性狀的關系（共31張ppt）(共31張PPT)

學習目標

1.基于生物學事實分析，說明基因通過控制酶的合成和蛋白質的結構控制生物體的性狀，概述基因、蛋白質和性狀之間的關系，認同生物學中的因果關系，闡明生命的物質觀、結構與功能觀，養成科學思維的習慣。

2.能夠通過閱讀、實驗等科學探究過程，比較細胞中DNA、RNA、蛋白質等檢測結果，通過連貫的邏輯思維過程，抽象、概括出細胞分化的本質是基因選擇性表達的結果，體會的生命物質觀、信息觀。

3.通過“實例”比較和歸納，說出基因堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現象,歸納和概括出表觀遺傳是可以遺傳的結論。

4闡明基因、環境與性狀之間的復雜關系，認同生命的復雜性，并能嘗試對復雜事物進行多角度、多因素的分析。

5.能主動關注遺傳信息的修飾即表達對生命活動的影響，能用整體性、穩定性和適應性等觀點闡釋遺傳信息的表達調控對生命活動的至關重要，并能指導個人養成良好的生活習慣。

4.2基因表達與性狀的關系

問題探討

同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現出了兩種不同的形態。

討論：

1.這兩種形態的葉，其細胞的基因組成一樣嗎？

葉呈扁平狀

葉呈絲狀

受精卵

有絲分裂

葉呈扁平狀與絲狀

（基因組成________）

相同

思考：基因相同的情況下，葉形為何不同？

葉呈扁平狀

葉呈絲狀

已知：

①什么是基因？

②基因和蛋白質什么關系？

③誰是生命活動的承擔者？

④什么是性狀？

有遺傳效應的DNA片段

基因指導蛋白質的合成

蛋白質

形態、結構和生理生化等特征

【活動1】閱讀教材71頁，闡明基因控制生物性狀的方式

一、基因表達產物與性狀的關系

資料1.豌豆的圓粒和皺粒

編碼淀粉分支酶的基因正常

淀粉分支酶正常合成

淀粉合成正常

淀粉含量高，有效保持水分，豌豆飽滿

DNA中插入了一段外來的DNA序列，淀粉分支酶的基因異常

淀粉分支酶異常，活性大大下降

淀粉合成受阻

淀粉含量低，豌豆由于失水而顯得皺縮

資料2：從基因的角度來解釋有些人飲酒后會表現“臉紅”，有些人飲酒后會表現“臉白”。

（1）依據乙醇進入人體內的分解路徑，分析飲酒后表現“臉紅”與“臉白”的原因；千杯不醉的原因。

喝酒“臉紅”的人有正常的乙醇脫氫酶，而沒有乙醛脫氫酶。

喝酒“臉白”的人是因為兩種酶都缺乏。

千杯不醉的原因的人體內兩種酶含量高。

資料2.酒精代謝

資料2.酒精代謝

請從基因的角度，用流程圖梳理：“臉紅”形成的可能機制

基因、蛋白質、性狀之間的關系（1）

資料1、2的結果：

資料1、2的結論：

基因是通過控制______________________，間接控制生物的性狀。

酶的合成來控制代謝

資料3.囊性纖維病

在大約70%的囊性纖維化患者中，編碼CFTR蛋白（一種轉運蛋白）的基因缺失了3個堿基，導致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空間結構發生變化，使CFTR轉運氯離子的功能出現異常，導致患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量生長繁殖，最終使肺功能嚴重受損。

(3)請用流程圖梳理囊性纖維化病的形成原理。

(4)結論：

基因是通過控制________________，直接控制生物的性狀。

蛋白質的結構

導致

造成

引起

基因表達產物與性狀的關系

思考：

水毛茛水上和水下的葉形差異，是基因不同嗎？

基因相同的情況下，表達產物有可能不同嗎？

一、基因表達產物與性狀的關系

【活動2】閱讀教材72頁，分析細胞分化與基因表達的關系

1.同一個體，不同細胞的基因一樣嗎？

2.同一個體，不同細胞的基因表達情況一樣嗎？

二、基因的選擇性表達與細胞分化

資料4.雞的不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果

細胞類型檢測結果項目卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA

輸卵管細胞++++--

紅細胞+++-+-

胰島細胞+++--+

基因相同的情況下，表達產物有可能不同嗎？

資料4.雞的不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果

細胞類型檢測結果項目卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA

輸卵管細胞++++--

紅細胞+++-+-

胰島細胞+++--+

1.為什么雞的幾種細胞中都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因？

對于同一只雞，體細胞的遺傳物質是相同的嗎，為什么？

資料4.雞的不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果

細胞類型檢測結果項目卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA

輸卵管細胞++++--

紅細胞+++-+-

胰島細胞+++--+

2.卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因在這3種不同的細胞內，表達情況是否相同？

這三種細胞內，基因是否相同，mRNA和蛋白質的種類是否相同？

多細胞生物體內，不同類型細胞是通過細胞分化而產生的，這與基因的表達有何關系？

細胞分化的本質：基因的選擇性表達

(1)管家基因：指所有細胞中都表達的一類基因，這類基因指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必需的，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等。

(2)奢侈基因：只在某類細胞中特異性表達的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因等。

基因表達產物與性狀的關系

思考：

水毛茛水上和水下的葉形差異，是基因不同嗎？

基因的表達受到調節嗎？

資料4的結論：細胞分化的本質就是基因的選擇性表達。

圖柳穿魚的花（兩種形態）

左右對稱花

輻射對稱花

資料5.柳穿魚的花的遺傳

三、表觀遺傳

Lcyc基因與該植物花結構相關的重要基因。

（1）檢測Lcyc基因的表達情況：_________

（2）對Lcyc基因測序：_________________

（3）檢測Lcyc的甲基化：_______________

【活動3】閱讀教材73頁，分析柳穿魚的花的遺傳

資料5.柳穿魚的花的遺傳

思考：觀察下圖，什么是DNA甲基化？

DNMT

DNMT

CPG島

DNMT

（注DNMT——DNA甲基轉移酶）

表觀遺傳——DNA的甲基化

思考：如圖A、B、C，如何理解“DNA分子甲基化后，調節了基因的表達”？

表觀遺傳——DNA的甲基化

（4）植株A、B雜交，F1的花與植株A相似，為什么？F1自交的F2中絕大部分植株的花與植株A相似，少部分植株的花與植株B相似，為什么？

表觀遺傳——DNA的甲基化

（5）柳穿魚雜交實驗中，F2代出現了性狀分離，其分離比是否符合孟德爾的基因分離定律？Lcyc基因的高度甲基化修飾能夠遺傳嗎？

（6）柳穿魚的花遺傳有何特點？這對你認識基因和性狀之間的關系有什么啟示？

表觀遺傳——DNA的甲基化

某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現為黃色體毛，a為隱性基因，表現為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交，子一代小鼠的基因型Avya,卻表現出不同的毛色：介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。如圖1所示。

圖1表現出不同毛色的Avya小鼠

資料6.小鼠毛色的遺傳

（1）Avy基因的表達不同的原因是：_______________________________

（2）對子一代三種毛色小鼠（基因型Avya）的Avy基因測序：____

_____

表觀遺傳——DNA的甲基化

啟動序列

Avy基因

Avy基因持續表達，黃色毛

啟動序列

Avy基因

Avy基因表達被抑制，帶狀

或中間色毛

啟動序列

Avy基因

Avy基因表達被完全抑制黑色毛

圖2DNA甲基化水平影響基因表達

在Avy基因的上游啟動子序列決定該基因的表達水平

RNA

聚合酶

不同的表觀遺傳機制影響基因的表達

資料5、6的結果：

資料5、6的結論：

生物體基因的堿基序列保持不變，但基因發生了DNA甲基化修飾，甲基化的DNA使基因表達（基因選擇性表達轉錄的調控）和表型發生可遺傳的變化。

不同的表觀遺傳機制影響基因的表達

思考：據圖分析，如何從分子水平理解“甲基化修飾能夠遺傳給下一代”？

思考：總結表觀遺傳的特點

（1）可遺傳的，即這類改變通過有絲分裂或減數分裂能在細胞或個體世代間遺傳；

（2）是基因表達的改變；

（3）DNA序列不變，或不能用DNA序列變化來解釋。

例：DNA甲基化，組蛋白修飾等

思考：

水毛茛葉的基因表達，與環境有關嗎？

不同環境

基因的甲基化差異

基因的選擇性表達

性狀的差異

邏輯推理：請用流程圖推測水毛茛葉形差異的形成原理。

吸煙

基因的甲基化水平升高

基因的表達差異

性狀的差異

四、環境與性狀

1.基因通過其表達產物——蛋白質來控制性狀，細胞內的基因表達與否以及表達水平的高低都是受到調控的。

2.基因與基因、基因與基因表達產物、基因與環境之間存在錯綜復雜的