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1、新人教版必修2遗传与进化第2节 基因表达与性状的关系第4章 基因的表达 新课引入同一株水毛茛，裸露在空气中的叶片和浸没在水中的叶片，形态是不同的。同卵双胞胎（同一个受精卵发育），在不同环境中生长，表型也会有差异。核心问题：生物性状表现与基因和环境的关系？基因如何控制生物体性状？1细胞分化与基因表达有什么关系？2表观遗传信息是如何调控基因表达的？3本节聚焦课本第71页怎样理解基因与性状关系的复杂性？401基因表达产物与性状的关系Part One基因表达产物与性状的关系案例1：豌豆的圆粒与皱粒合作探究一合作探究一1 1、如何从基因控制性状的角度解释这一对相对性状的形成原因、如何从基因控制性状的角度
2、解释这一对相对性状的形成原因？直接直接原因？原因？根本根本原因？原因？2 2、请依据学案和教材资料进行填空。、请依据学案和教材资料进行填空。基因表达产物与性状的关系豌豆的圆粒与皱粒性状对比性状对比（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）圆粒：饱满，能有效保留水分皱粒：皱缩，失水基因对比：基因对比：圆粒：含有编码淀粉分支酶淀粉分支酶的基因皱粒：插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因圆粒豌豆皱粒豌豆基因表达产物与性状的关系圆粒豌豆的形成机制皱粒豌豆的形成机制编码淀粉分支酶的基因正常_酶正常淀粉合成正常，含量增加淀粉含量高，有效保留水分编码淀粉分支酶的基因_
3、酶异常，活性_淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的由于失水而皱缩基因酶细胞代谢性状基因通过控制基因通过控制酶的合成酶的合成来控制来控制代谢过程代谢过程，进而，进而控制生物体的性状控制生物体的性状基因表达产物与性状的关系案例2：人的正常肤色与白化病人的白化病人的白化病性状对比性状对比正常：皮肤颜色正常，毛发为黑色患病：皮肤、毛发为淡白色基因对比：基因对比：正常：含有编码酪氨酸酶酪氨酸酶的基因患病：编码酪氨酸酶酪氨酸酶的基因异常基因表达产物与性状的关系正常的形成机制患者的形成机制编码酪氨酸酶的基因正常_酶正常酶将酪氨酸转变为_表现正常编码酪氨酸酶的基因_酶异常，无法合成缺少酶，无法合成_缺乏_表现_
4、症状基因酶细胞代谢性状基因通过控制基因通过控制酶的合成酶的合成来控制来控制代谢过程代谢过程，进而，进而控制生物体的性状控制生物体的性状基因表达产物与性状的关系性状对比正常：肺部功能正常患病：肺部功能严重受损基因对比：正常：含有编码CFTR蛋白的基因正常患病：编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基囊性纤维病患者的肺部案例3：人的正常肺和囊性纤维病基因表达产物与性状的关系编码_的基因正常_蛋白正常CFTR转运_离子的功能正常表现正常编码CFTR蛋白的基因缺失_蛋白异常，缺少_CFTR转运_离子的功能异常肺功能受损基因酶细胞代谢性状基因通过控制基因通过控制结构蛋白结构蛋白来直接来直接控制生物体的性状控
5、制生物体的性状正常的形成机制患者的形成机制基因表达产物与性状的关系基因如何控制生物体性状？基因基因结构蛋白结构蛋白细胞结构细胞结构生物性状生物性状酶或激素酶或激素细胞代谢细胞代谢生物性状生物性状直接作用直接作用间接作用间接作用02基因的选择性表达与细胞分化Part Two基因的选择性表达与细胞分化合作探究二1.为什么三种细胞中含有的遗传物质是相同的？2.在三个细胞中都表达的基因是（为什么判断其表达了）？3.除了ATP合成酶基因、还有核糖体蛋白基因、呼吸酶基因在所有细胞中都表达，他们产生的蛋白质对于生命活动的意义？4.3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
6、种基因的mRNA,这一事实说明了什么?5.从基因的角度解释细胞分化的原因？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，对这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，对这3种种细胞中的细胞中的DNA和和mRNA进行了检测，结果如进行了检测，结果如72页表格页表格所示。所示。基因的选择性表达与细胞分化1、不同类型细胞中DNA和mRNA种类P721）同种生物的不同类型细胞中DNA是一样的。2）同种生物的不同类型细胞中mRNA、蛋白质是不完全一样的。基因的选择性表达与细胞分化2、细胞分化1）细胞分化的本质：基因的选择性表达2）管家基因：在所有细胞中都表达的基因，指导合成的
7、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。3）奢侈基因：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。03表观遗传Part Three表观遗传表观遗传信息是如何调控基因表达？思考与讨论：（1）她们的DNA序列是否相同？（2）她们的表型是否完全相同？（3）造成不同的原因是什么？这种差异是否能够遗传给后代？找一找：身边同卵双胞胎在外貌上有哪些差异？说一说：身边同卵双胞胎自己说说他们之间的差异？表观遗传资料1：科学家对3岁和50岁同卵双生子的四对同源染色体（1、3、12、17号）进行芯片分析。对一个双生子染色体DNA发生甲基化的位点标记为红色，另一个同号
8、染色体DNA的甲基化位点标记为绿色。在荧光显微镜下激发荧光，并将两个个体的实验结果进行重叠对比；若两个个体同位点的甲基化程度一致，则重叠后出现黄色荧光，不一致则会出现相应的红色和绿色荧光思考与讨论：同卵双胞胎在发育与成长过程中，染色体DNA上发生了什么变化？表观遗传资料2：柳穿鱼花形态的遗传中Lcyc基因控制花形为花两侧对称（野生型）或花辐射对称（突变型），纯合野生型与纯合突变型杂交，F1性状与野生型相似，F2则出现了少数突变型。思考与讨论：这一现象是否符合孟德尔杂交实验结果？突变型的Lcyc基因是隐性基因吗？与野生型的 Lcyc基因序列是否一致？表观遗传资料3：突变型的Lcyc基因的测序结果
9、，在基因编码区并未检测到改变的碱基；而对野生型和突变型不同发育阶段Lcyc基因表达情况的检测中发现突变型任何发育阶段均没有Lcyc基因的转录。资料4：为了进一步探究野生型与突变型Lcyc基因表达差异的原因，科学家用限制性核酸内切酶（特定限制酶对DNA甲基化位点的敏感性不同）对酶切产物进行电泳分析，发现突变型Lcyc基因“内部”Pst识别序列中的胞嘧啶处发生了甲基化修饰。思考与讨论：突变型Lcyc基因序列是否有变化？表达情况有何变化？从基因指导蛋白质合成的角度推测甲基化对基因转录可能会产生什么影响?表观遗传思考与讨论：观察下图，什么是DNA甲基化？5-甲基胞嘧啶（5-mC）DNMTDNMTCPG
10、岛甲基化CPG岛DNMT（注 DNMTDNA甲基转移酶）表观遗传DNA甲基化后转录异常甲基化后转录异常思考与讨论：观察下图，从结构与功能相适应角度解释DNA甲基化为何会引发表达受阻？表观遗传思考与讨论：用流程图梳理柳穿鱼的花“表观遗传”机理。表观遗传资料5：小鼠毛色受到Avy和a的控制，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。将黑色体毛小鼠（aa）与纯合黄色体毛小鼠（AvyAvy）交配获得的多个Avya个体呈现介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型（称“伪黑色、斑驳色和黄色”）。问题设计：为何基因型相同的Avya小鼠会表现不同的毛色？基于对柳穿鱼花性状遗传探究历程的认知，如
11、何证明你的推论（与Avy的基因表达异常有关）？表观遗传资料6：Avya不同表现型个体的测交（正反交）实验结果；展示子代总数（n）及表现为伪黑色、斑驳色和黄色个体的比例 Avya与aa（a）及 Avya与aa（b）测交结果遗传系谱（n为子代个体数；系谱图省略亲子代中基因型为aa的个体）正交正交Avya反交Avya表观遗传正交Avya反交Avya思考与讨论：观察正交（a）和反交（b）实验结果，该测交实验的自变量是什么？Avya个体生殖细胞中的Avy基因的甲基化修饰是否能够遗传？通过父本还是母本传递？表观遗传资料7：将几乎没有遗传和表型差异的孕有Avya的小鼠aa，分成2组，一组饲料添加了VC,胆碱
12、，叶酸，甜菜碱等可以促进DNA甲基化的食物，其仔鼠(Avya)毛色出现多样化的棕色斑块，甚至棕褐色为主;而饲以普通饲料的孕鼠后代(Avya)毛色为黄色。资料8：还有很多研究表明高糖高脂饮食、吸烟、酗酒、抑郁等都会通过表观遗传传递给子代。表观遗传补充资料：用限制性核酸内切酶法分析不同表型Avya小鼠的Avy基因序列是否发生甲基化及甲基化程度的资料，结果显示，在Avy基因的“上游”有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生DNA甲基化修饰的位点；当这些位点没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠毛色为黄色；当这些位点甲基化后，Avy基因的表达就受到抑制，且甲基化程度越高，
13、Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体毛的颜色就越深。柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的DNA甲基化模型活动：利用拉链模拟基因、长尾夹模拟甲基化位点，建构柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因甲基化模型表观遗传表表观观遗遗传传：生生物物体体基基因因的的碱碱基基序序列列保保持持不不变变，但但基基因因表表达达和和表型表型发生发生可遗传变化可遗传变化的现象，叫作的现象，叫作表观遗传表观遗传。表观遗传表观遗传修饰中，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。（教教材材P74）思考与讨论：结合下图分析组蛋白修饰前后的作用？表观遗传资料9：植物的春化作用：低温促使植物
14、开花的作用冬小麦的Flc基因所在部位的组蛋白被修饰表观遗传合作探究三：利用关键词“基因”、“基因表达”、“表观修饰”、“环境”、“性状”等关键词建构概念关系图式表观遗传表观遗传普遍存在于生物体的生长、发育等整个生命活动过程中特点普遍存在可遗传没有DNA序列的改变可逆性的基因表达表观遗传怎样理解基因与性状关系的复杂性？水稻水稻Ghd7基因基因开花调控开花调控控制控制生长发育生长发育水毛茛产产量量示例1：一因多效示例2：基因和环境相互作用共同决定生物的表型基因的表达基因指导蛋白质的合成翻译转录主要表现为基因转录翻译蛋白质DNA复制RNA逆转录复制中心法则细胞分化选择性表达控制酶的合成控制蛋白质的结
15、构表观遗传控制性状环境影响本章思维导图1遗传印记是因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，遗传印记是因亲本来源不同而导致等位基因表达差异的一种遗传现象，DNA甲基甲基化是遗传印记重要的方式之一。印记是在配子发生过程中获得的，在个体发育过程中化是遗传印记重要的方式之一。印记是在配子发生过程中获得的，在个体发育过程中得以维持，在下一代配子形成时印记重建。如图为遗传印记对转基因鼠的得以维持，在下一代配子形成时印记重建。如图为遗传印记对转基因鼠的IGF2基因基因（存在有功能型（存在有功能型A和无功能型和无功能型a两种基因）的表达和传递影响的示意图，被甲基化的基两种基因）的表达和传递影响的示
16、意图，被甲基化的基因不能表达。下列叙述错误的是（）因不能表达。下列叙述错误的是（）A雌配子中印记重建后，雌配子中印记重建后，A基因碱基序列未改变基因碱基序列未改变B配子中印记重建会发生去甲基化配子中印记重建会发生去甲基化C据图可以断定雌鼠的据图可以断定雌鼠的A基因来自它的母方基因来自它的母方D若某生长缺陷型雄鼠与任一雌鼠杂交后代全为生长缺陷鼠，则其基因型为若某生长缺陷型雄鼠与任一雌鼠杂交后代全为生长缺陷鼠，则其基因型为aa28课堂练习C2下图为人体中基因对两种性状控制过程的示意图，其中下图为人体中基因对两种性状控制过程的示意图，其中M1和和M2表示表示RNA。下列据图分析得出的结论正确的是（。下列据图分析得出的结论正确的是（）A血红蛋白和酪氨酸酶可能会同时出现在同一个细胞中血红蛋白和酪氨酸酶可能会同时出现在同一个细胞中B基因基因1和基因和基因2都属于核基因，对生物性状的控制方式相同都属于核基因，对生物性状的控制方式相同C图中进行图中进行过程的场所不同，所遵循的碱基互补配对方式也不完全相同过程的场所不同，所遵循的碱基互补配对方式也不完全相同D若基因若基因2发生突变，阻止了酪氨酸酶的合成，
