2020学年新教材高中生物 第4章 基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系课件 新人教版必修2
2020-2021学年高一生物人教版必修二4.2基因表达与性状的关系课件
细胞分化（造成同一生物体不同类型细胞的形态、结构和功能差异）的本质是：
基因的选择性表达
基因的选择性表达与基因表达的调控有关。
基因什么时候表达，在哪种细胞中表达以及表达水平 的高低都是受到调控的，这种调控会直接影响形状。
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，但是只检测到其中一种基因的mRNA， 这一事实说明了什么？
1.同一生物体中不同类型的体细胞，基因都是相同的。 2.细胞中的基因有些表达，有些不表达。 3.在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类： （1）一类是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。 （2）另一类是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。
淀粉分支酶异常，活性大大降低
淀粉合成受阻，含量降低。
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱 缩（性状：皱粒）。
2、白化病。
编码酪氨酸酶的基因异常。
编码酪氨酸酶的基因正常。
酪氨酸酶不能正常合成。
酪氨酸酶正常合成。
导致不能催化酪氨酸转化成黑色 素。
能够催化酪氨酸转化成黑色素。
缺乏黑色素而表现为白化病。
表现正常。
①F1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基因由于部分碱基被甲基化，基因的表达收到抑 制，表现为隐性。所以，同时含有这两种基因的F1的 花与植株A相似。 ②F1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 的表达受到抑制，所以F2中这这部分植株与植株B类 似。
新教材2020-2021学年生物高中人教版必修2课件-4.第2节-基因表达与性状的关系
一、基因对性状的控制实例(连线)
二、表达基因的分类(连线)
二、判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”) 1．生物的大多数性状受核基因控制。( √ ) 2．一个基因只能控制一种性状。( × ) 3．有些性状是由多个基因决定的。( √ ) 4．基因型相同的个体表型一定相同。( × ) 5．表型相同的个体基因型不一定相同。( √ ) 6．基因与性状的关系是一一对应的线性关系。( × ) 7．生物的性状是由基因型和环境共同控制的。( √ )
【智涂笔记】 归纳概括： 基因与基因、基因与基因产物、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 调控着生物体的性状。
基因、蛋白质、环境和性状之间的关系
【师说核心】
1．基因控制性状的方式
直接途径
间接途径
方 基因通过控制“蛋白质的 基因通过控制“酶”的合成来控
D．HIV、大肠杆菌及 T2 噬菌体都可以在人体细胞内进行 ①③这两个基本过程
解析：①过程是转录，是以 DNA 的一条链为模板，在 RNA 聚 合酶的作用下进行的；苯丙酮尿症是患者体内某种酶的合成受阻导 致的，是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物性状 的；T2 噬菌体的宿主细胞是大肠杆菌细胞，不能侵染人体细胞。
课堂互动探究案
课程标准 概述 DNA 分子上的遗传信息通过 RNA 指导蛋白质的合成， 细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要通过 蛋白质表现 概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象
第二节 基因表达与性状的关系(共21张PPT)【22页】
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
直接控制
检测的3种细胞
卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因
卵清蛋白mRNA
珠蛋白mRNA
胰岛素mRNA
输卵管细胞
红细胞
胰岛细胞
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果：
+ + +
+ + +
+ + +
第二节 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？
例一：豌豆的圆粒与皱粒
一、基因表达产物与性状的关系：
编码淀粉分支酶的基因
DNA中插入了一段外来DNA序列
第二节 基因表达与性状的关系
概念：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。
三、表观遗传
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。
基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。
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。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。研究表明，Avy基因的表达受甲基化的抑制，甲基化程度越高，Avy基因的表达受到的抑制就越明显，小鼠体毛的颜色就越深。
第4章 第2节 基因表达与性状的关系
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1．间接途径：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。
(1)途径：基因―――→控制酶的合成―――→控制代谢过程―――→控制生物体的性状。
(2)举例①豌豆的圆粒与皱粒圆粒豌豆：淀粉含量高→成熟时吸水胀大；皱粒豌豆：编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA 序列打乱→淀粉分支酶异常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟时失水皱缩。
②人白化病的形成：编码酪氨酸酶的基因异常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能转变为黑色素→表现出白化症状。
2．直接途径：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(1)途径：基因―――→控制蛋白质的结构―――→控制生物体的性状。
(2)举例囊性纤维化：编码CFTR 蛋白(一种转运蛋白)的基因缺失了3个碱基→CFTR 蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR 蛋白结构与功能异常→支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖，最终使肺功能严重受损。
(1)基因只能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状( )(2)基因是通过控制蛋白质的合成来控制生物性状的( )答案 (1)× (2)√如图表示基因与性状之间的关系示意图，据图回答下列问题：(1)过程①和②分别代表什么过程？两者合称是什么？提示 ①代表转录，②代表翻译，两者合称基因的表达。
(2)囊性纤维化患者肺功能严重受损，其患病的直接原因和根本原因是什么？提示囊性纤维化的直接原因是CFTR蛋白结构异常；根本原因是编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基。
二、基因的选择性表达与细胞分化1．基因类型(1)在所有细胞中都能表达的基因：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、A TP合成酶基因。
(2)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．细胞分化的本质：基因的选择性表达。
3．细胞分化的结果由于基因的选择性表达，导致来至同一个体的体细胞中mRNA和蛋白质不完全相同，从而导致细胞具有不同的形态和功能。
新教材 人教版 高中生物必修二 《遗传与进化》 知识点第4章 基因的表达-知识点总结
第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成一、RNA的结构与种类1．RNA的结构（与DNA的比较）2．RNA的种类及其作用注：RNA是DNA转录的产物。
(1)(2)(3)二、遗传信息的转录1．概念2.过程DNA的结构①磷酸②碱基：A、T、G、C③脱氧核糖规则的双螺旋结构五碳糖不同碱基不同3．如图为一段DNA分子，如果以β链为模板进行转录；DNAα链……A T G A T A G G G A A A C……β链……T A C T A T C C C T T T G……mRNA ……A U G A U A G G G A A A C……该mRNA与β链的碱基序列互补配对。
4.该mRNA与α链的碱基序列有哪些异同？提示：二者的碱基序列基本相同，不同的是α链中碱基T的位置，在mRNA中是碱基U。
[师说重难]1.比较DNA的复制和转录2．转录有关问题分析(1)转录不是转录整个DNA，而是转录其中的基因。
不同种类的细胞，由于基因的选择性表达，mRNA的种类和数量不同，但tRNA和rRNA的种类没有差异。
(2)细胞核中转录形成的RNA通过核孔进入细胞质，穿过0层膜，需要能量。
(3)完成正常使命的mRNA易迅速降解，保证生命活动的有序进行。
(4)质基因(线粒体和叶绿体中的基因)控制蛋白质合成过程时也进行转录。
(5)mRNA与DNA模板链碱基互补，但与非模板链碱基序列基本相同，只是用U代替T。
(6)转录时，边解旋边转录，单链转录。
三、遗传信息的翻译 1．密码子(1)概念：mRNA 上决定1个氨基酸的3个相邻的碱基。
(2) 种类(共64种)⎩⎪⎨⎪⎧起始密码子：AUG (甲硫氨酸)、GUG (缬氨酸、甲硫氨酸)终止密码子：UAA 、UAG 、UGA其他密码子2．tRNA ：RNA 链经过折叠，看上去像三叶草的叶形，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有3个相邻的碱基可以与mRNA 上的密码子互补配对，叫作反密码子。
3．翻译(1)概念 (2)过程1．翻译能够准确进行的原因是什么？提示：mRNA 为翻译提供了精确的模板；mRNA 与tRNA 之间通过碱基配对原则保证了翻译能够准确地进行。
2020人教版生物必修2 第4章 第2节 基因表达与性状的关系
第2节基因表达与性状的关系学习目标核心素养1.阐明基因表达与性状的关系。
(重点)2.了解基因的选择性表达与细胞分化。
3.理解表观遗传。
(重点)1.结合实例，阐述基因控制性状的两种方式。
2.通过对表观遗传概念的理解，明确基因、环境与性状的关系。
一、基因表达产物与性状的关系1．基因对性状的两种控制途径(1)基因对生物性状的间接控制①实质：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。
②举例：皱粒豌豆的形成人的白化病的形成编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱↓淀粉分支酶异常，活性大大降低↓淀粉合成受阻，含量降低↓淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩控制编码酪氨酸酶的基因异常↓不能合成酪氨酸酶↓酪氨酸不能转变为黑色素↓表现出白化症状①实质：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
②实例：囊性纤维化的形成编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基↓CFTR蛋白缺少苯丙氨酸↓CFTR蛋白空间结构发生变化，导致功能异常↓患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，使肺功能严重受损2．基因与性状的关系(1)基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状，细胞内基因表达与否及表达水平的高低都是受到控制的。
(2)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
①一个性状可以受多个基因控制；②一个基因可以影响多个性状；③生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有重要影响。
二、基因的选择性表达与细胞分化1．生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。
2．细胞分化的实质：基因的选择性表达。
3．表达的基因的类型(1)在所有细胞中都能表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必需的，如ATP合成酶基因。
(2)只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因。
4．基因选择性表达的原因：与基因表达的调控有关。
三、表观遗传1．概念：生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表观发生可遗传变化的现象。
2．例子：蜂群中的蜂王和工蜂。
2020-2021学年高一生物人教版必修二4.2 基因表达与性状的关系课件
A．一种物质的合成只受一个基因的控制 B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢 C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达 D．若基因③不存在，则瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸
神经细胞 纤维原细胞
红细胞
同一个体的 不同的体细胞所 含基因相同吗？
骨细胞
平滑肌细胞
相同
横纹肌细胞
脂肪细胞
为什么形态、 结构和功能却 不相同？
提出假说
果蝇幼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。
假说：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。
正常
性状
异常的 酪氨酸酶基因
酪氨酸酶不能合成
酪氨酸不能转 化为黑色素
白化病
实例三、囊性纤维化
囊性纤维病患者支气管被异常的黏液堵塞，常于幼 年时死于肺部感染
正常气管
囊性纤维化气管
实例三、囊性纤维化
囊性纤维病患者CFTR蛋白（一种转运蛋白）异常
实例三、囊性纤维化
CFTR蛋白基因缺失3个碱基
蛋白质缺少苯丙氨酸 蛋白质空间结构发生变化
实例四、人镰刀型细胞贫血症
控制血红蛋白形成基因的一个碱基 发生变化（碱基替换）
血红蛋白的结构发生变化
红细胞呈镰刀状 红细胞容易破裂，患溶血性贫血
基因
控制
蛋白质 结构
控制
性状
人镰刀型细胞贫血症是基因突变造成的，血红蛋白β链 第6个氨基酸的密码子由GAG变为GUG，导致编码的
A 谷氨酸被置换为缬氨酸。下列相关叙述错误的是
新教材高中生物第4章基因的表达第2节基因表达与性状的关系课件新人教版必修2
1．已知鸡的成熟红细胞能产生β珠蛋白，鸡的胰岛B细胞能产 生胰岛素。为研究相应的两种细胞中是否存在相应的两种基因和基 因能否表达，现分别对这两种细胞中提取的总DNA片段和总RNA片 段进行检测，结果如下表。
实验组别
实验一 (细胞总DNA片段)
实验二 (细胞总RNA片段)
基因种类 成熟红细胞 胰岛B细胞 成熟红细胞 胰岛B细胞
判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)
1．白化病是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性
状的。
()
2．核糖体蛋白基因几乎在所有细胞中表达。
()
3．同卵双胞胎具有的微小差异与表观遗传有关。
()
4．基因与性状的关系是简单的一一对应关系。
()
5．生物性状是由基因型和环境共同与基因表达产物、基因与环境之间存在
A．A－mRNA 与 B－mRNA 的不同与细胞分化有关 B．获得相应单链 DNA 的过程需要逆转录酶 C．A－cDNA 中不含编码胰岛素的核酸序列 D．B－mRNA 中指导呼吸酶合成的 mRNA 不能与 A－cDNA 形成杂交链
D [人体胰岛 A 细胞和胰岛 B 细胞具有相同的遗传信息，但遗传信息的执 行情况不同，即发生了基因的选择性表达，故可以说 A－mRNA 与 B－mRNA 的不同与细胞分化有关，A 正确；以 RNA 为模板合成 DNA 的过程称为逆转录， 此过程需要逆转录酶的参与，B 正确；胰岛 A 细胞也含有胰岛素基因，只是该 基因不表达，即 A－mRNA 中不含指导胰岛素合成的 mRNA，故 A－cDNA 中 不含编码胰岛素的核酸序列，C 正确；胰岛 A 细胞和胰岛 B 细胞中均含有呼吸 酶，即 A－mRNA 和 B－mRNA 中均含有指导呼吸酶合成的 mRNA，故 B－ mRNA 中指导呼吸酶合成的 mRNA 可以与 A－cDNA 形成杂交链，D 错误。]
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记在平时——核心语句必背
1.基因控制生物体性状的途径：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；②基因通过控制蛋白质的 结构直接控制生物体的性状
[答案] A
(2)基因能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。 (√)
(3)生物体的基因型相同，表现型就一定相同。
(×)
(4)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。
(√)
2．如图为喜马拉雅兔在受到低温作用后毛色的变化，这种变化
最可能是
()
A．遗传对基因表达的作用 B．环境对基因表达的作用 C．同源染色体上基因的重排 D．环境引起基因突变 解析：冰块(低温)处理后毛色发生变化，该部位的基因没有 变化，最可能是环境对基因表达的影响。 答案：B
四、基因与性状的对应关系 1．基因与性状的关系并不是简单的 一一对应的关系，一个 性状可以受 多个基因 的影响，一个基因也可以影响 多个性状 。 2．生物体的性状不完全是由基因决定的，环境 对性状也有 着重要影响。
[诊断自学效果]
1．判断下列叙述的正误
(1)基因与性状的关系是一对一的线性关系。
(× )
2.细胞分化的本质是基因的选择性表达 3.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，叫做表观遗传 4.基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，一个性状可
以受多个基因的影响，一个基因也可以影响多个性状
[理清主干知识] 一、基因表达产物与性状的关系 1．基因控制生物性状的两种途径 (1)间接控制：基因―控―制→ 酶的合成 ―控―制→代谢过程―控―制→生 物性状。 (2)直接控制：基因―控―制→ 蛋白质结构 ―控―制→生物性状。
(2)牵牛花的颜色只受一对基因控制吗？ 提示：不是。牵牛花的颜色主要由花青素决定，而花青素的 合成是由多对基因共同控制的。
(3)牵牛花的颜色还与细胞中的 pH 有关，这说明了什么？ 提示：说明环境因素也会影响生物体的性状。 (4)牵牛花的叶肉细胞是否也含有基因①②③？也能全部表 达吗？ 提示：牵牛花的叶肉细胞也含有基因①②③，但不能全部表 达。
[解析] 人体中所有的体细胞都是由受精卵有丝分裂形成 的，都含有该个体全部的基因，因此基因 1 和基因 2 可出现在人 体内的同一个细胞中，A 正确；图中①表示转录，该过程需要 RNA 聚合酶的催化，②表示翻译过程，该过程需要 tRNA 转运 氨基酸，tRNA 不具有催化功能，B 错误；④⑤过程形成的结果 存在差异，根本原因是基因突变，C 错误；图中①②④⑤途径表 明基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状，①②③ 说明基因可以通过控制酶的合成控制细胞代谢，D 错误。
[在深化中提能] 1．基因对性状控制的两种途径
2．基因与性状的关系 一个基因决定一种性状
(1)基因与性状的关系多个基因决定一种性状 一个基因影响多种性状
(2)基因控制性状还受到环境的影响，生物性状是基因型和 环境条件共同作用的结果。
(3)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，精细地调控着生物体的性状。
3．基因、蛋白质和性状的关系
[典例] 如图表示人体内基因对性状的控制过程。下列相关
叙述正确的是
()
A．基因 1 和基因 2 可出现在人体内的同一个细胞中 B．图中①过程需 RNA 聚合酶的催化，②过程需 tRNA 的 催化 C．④⑤过程形成的结果存在差异，根本原因是血红蛋白结 构的不同 D．①②③和①②④⑤过程均体现出基因通过控制蛋白质的 结构直接控制人体的性状
答案：C
4．同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的，造成
这种差异的主要原因是细胞分化的结果，下列说法错误的是
A．细胞分化发生在生物体的整个生命进程中
()
B．未离体的体细胞不会表现出全能性
C．细胞分化是蛋白质种类和数量改变的结果，是分化的根本
原因
D．细胞分化是基因选择性表达的结果
解析：细胞分化发生在生物体的整个生命进程中，A 正确； 未离体的体细胞不会表现出全能性，离体的体细胞才会表现 出全能性，B 正确；细胞分化的根本原因是基因的选择性表 达，C 错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，D 正确。 答案：C
2．基因控制性状的实例(连线)
二、基因的选择性表达与细胞分化 1．细胞分化的本质是 基因的选择性表达 。 2．基因的选择性表达与基因表达的 调控 有关。 三、表观遗传 1．概念：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，叫做表观遗传。 2．特点：表观遗传现象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。
新知探究一 基因、蛋白质与性状的关系 [在探究中学通]
牵牛花的颜色主要是由花青素决定的，如图为花青素的合成 与颜色变化途径示意图：
(1)图中反映了基因控制生物体性状的哪种途径？另一条途 径是什么？
提示：图中反映了基因对性状的间接控制，即基因通过控制 酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。另一条途径 是直接控制，即基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性 状。
3．(2019·太原期末)下列说法正确的是
()
A．生物体的性状只由基因控制
B．基因和性状之间是一一对应的关系
C．基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状
D．基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
解析：生物的性状是基因与基因、基因与基因表达产物、基 因与环境相互作用的结果，A 错误；基因与性状不是简单的 线性关系，大多数情况下，一个基因控制一个性状，有的情 况下，一个基因与多个性状有关，一个性状也可能由多个基 因共同控制，B 错误；基因可以通过控制蛋白质的结构直接 控制生物的性状，C 正确；基因可以通过控制酶的合成控制 细胞代谢进而间接控制生物的某些性状，D 错误。