2020-2021学年高一下学期生物人教版必修二 4.2基因表达与性状的关系 课件
：
液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。
【资料四】：镰状细胞贫血是一种遗传病，正常人的红细
：
胞是中央微凹的圆饼状而患者的红细胞却是弯曲的镰刀状，
这样的红细胞易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致
死亡。研究发现患者血红蛋白基因的碱基序列发生了改变，
导致肽链上氨基酸的发生了替换，血红蛋白发生改变。
：
基因表达与性状的关系
Relationship between gene expression and biological characters 课时安排：2课时
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
：
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实 味不同。所以然者何，水土异也。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
分析资料，回答以下问题：
皱粒豌豆的形成机制是什么？
是什么原因导致酪氨酸酶缺乏而患白化病？
：
囊性纤维化和镰状细胞贫血的根本病因是什么？
请尝试使用流程图来表示：基因—基因表达产物—生物性状，三者之间的关系。
分析上述资料并思考：基因控制生物体的性状有哪几种基本方式？
柳川鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。如图所示的
两株柳穿鱼，它们体内的Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc ： 基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表：达。研究表明，植株B
的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多个碱
基连接甲基基团）。
植株A
科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似， F1自交的F2中，绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的 花与植株B的相似。
作为酶来控 制代谢过程
：
蛋白质直接参 与生命活动
性状
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料五】20世纪初期，科学家发现将酵母菌培养在含有乳糖的培养基中，酵母菌 细胞内能够产生分解乳糖的酶：β-半乳糖苷酶；如果把酵母菌转移到不含乳糖的培 养基中，该酶就会消失。也就是说酵母菌只有在某种底物存在时才产生相应的酶。
植株B的Lcyc基因，同样因部分碱基被甲基化而导致基因表达受到抑制，这部分
植株的花与植株B的相似。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【讨论】
• 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传有什么共同点？这对你认识基因和性状的 关系有什么启示？
柳穿鱼的Lcyc基因和小鼠的Avy基因的碱基序列均没有变化，但部分碱基发生了
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【讨论】
• 阅读完上述两则资料后，你对文中哪一个词印象深刻？ • 请尝试分析导致柳穿鱼的形态结构和小鼠毛色改变的原因是什么？ • 资料7中F1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？
• 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传有什么共同点？这对你认识基因和 性状的关系有什么启示？
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。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
基因
转录
RNA
翻译
蛋白质
体现 如何体现
生物的性状
：
间接影响？
环境条件
直接影响？
生物的性状
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
• 请尝试概括表观遗传的概念。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【讨论】 • 请尝试分析导致柳穿鱼的形态结构和小鼠毛色改变的原因是什么？ 柳穿鱼花的形态改变，是因为基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变， 是因为基因的前端有一段影响基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。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。
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
细胞中表达的基因
管家基因 ：
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；
RNA聚合酶基因，核糖体蛋白基因等；
只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基 因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生 稳定的差异； 胰岛素基因，卵清蛋白基因等；
红细胞形状变为镰刀状，易破裂 ：
使人患溶血性贫血，多在幼年期死亡
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
间接控制：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； 直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；
基因 转录 RNA 翻译 蛋白质
：
甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可 以遗传给后代，使后代出现同样的表型。 基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，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。
• 请尝试概括表观遗传的概念。
植株B
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料八】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Av：ya ，却表现出不同的毛色，介于黄色和黑 色之间的一系列过度类型。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料三】：囊性纤维化是北美白种人中一种常见的遗传病，大约70%的囊性纤维化 患者中编码CFTR转运蛋白的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨 酸，其空间结构发生改变，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中粘
+
珠蛋白mRNA 胰岛素基因mRNA
-
-
红细胞
+++
-
胰岛细胞
+++
-
+
-
：
-
+
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。
• 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
• 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，但只检测到了
其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料六】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 三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：
检测的3种细胞
卵清蛋白基因、珠蛋 白基因、胰岛素基因
输卵管细胞 ： + + +
卵清蛋白mRNA
• 美国西北大学的一项新研究颠覆了人们对基因的传统看法：贫穷可以嵌入基因组的大片区域， 会在人类基因组中近10%的基因上留下印记。贫穷真的会遗传？
表 观 遗 传
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料七】柳穿鱼是一种园林花卉。如图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同， 其他方面基本相同。
：
酪氨酸
中间产物
黑色素
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
二、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
CFTR基因缺失3个碱基
： CFTR蛋白结构异常，运输Cl-功能异常
血红蛋白基因碱基序列发生改变 血红蛋白蛋白结构异常
患者支气管黏液增多 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
研究表明，在Avy基因的前端（或称“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， 小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后，Avy基因 的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度 越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体 色体毛的颜色就越深。
表观遗传
【资料一】：豌豆是圆粒还是皱粒与细胞内的淀粉含量密切相关。淀 粉含量高的豌豆在成熟时能有效保留水分而变得饱满，淀粉含量低的 豌豆由于失水而皱缩。从基因层面上看，皱粒豌豆淀粉含量降低的原 因是DNA上插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，
：
导致淀粉分支酶异常，淀粉含量降低。
【资料二】：人的白化症状是由于编码酪氨酸的基因异常引起的，酪 氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转化为黑色素， 如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那将不能合成黑色素，从 而表现出白化的症状。
酵母菌 培养基
添加乳糖
β-半乳糖苷酶
培养基
去掉乳糖：
停止合成 β-半乳糖苷酶
培养基
大量合成
再添加乳糖 β-半乳糖苷酶
• 当缺乏乳糖时，编码β-半乳糖苷酶的基因消失了吗？酵母菌产生β-半乳糖苷酶的 条件是什么？资料五说明了什么问题？
酵母菌通过对基因表达的调控，使得细胞在特定的时间和空间产生相应的蛋白质。
液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。
【资料四】：镰状细胞贫血是一种遗传病，正常人的红细
：
胞是中央微凹的圆饼状而患者的红细胞却是弯曲的镰刀状，
这样的红细胞易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致
死亡。研究发现患者血红蛋白基因的碱基序列发生了改变，
导致肽链上氨基酸的发生了替换，血红蛋白发生改变。
：
基因表达与性状的关系
Relationship between gene expression and biological characters 课时安排：2课时
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
：
橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实 味不同。所以然者何，水土异也。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
分析资料，回答以下问题：
皱粒豌豆的形成机制是什么？
是什么原因导致酪氨酸酶缺乏而患白化病？
：
囊性纤维化和镰状细胞贫血的根本病因是什么？
请尝试使用流程图来表示：基因—基因表达产物—生物性状，三者之间的关系。
分析上述资料并思考：基因控制生物体的性状有哪几种基本方式？
柳川鱼花的形态结构与Lcyc基因的表达直接相关。如图所示的
两株柳穿鱼，它们体内的Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc ： 基因在开花时表达，植株B的Lcyc基因不表：达。研究表明，植株B
的Lcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多个碱
基连接甲基基团）。
植株A
科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，F1的花与植株A的相似， F1自交的F2中，绝大部分植株的花与植株A的相似，少部分植株的 花与植株B的相似。
作为酶来控 制代谢过程
：
蛋白质直接参 与生命活动
性状
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料五】20世纪初期，科学家发现将酵母菌培养在含有乳糖的培养基中，酵母菌 细胞内能够产生分解乳糖的酶：β-半乳糖苷酶；如果把酵母菌转移到不含乳糖的培 养基中，该酶就会消失。也就是说酵母菌只有在某种底物存在时才产生相应的酶。
植株B的Lcyc基因，同样因部分碱基被甲基化而导致基因表达受到抑制，这部分
植株的花与植株B的相似。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【讨论】
• 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传有什么共同点？这对你认识基因和性状的 关系有什么启示？
柳穿鱼的Lcyc基因和小鼠的Avy基因的碱基序列均没有变化，但部分碱基发生了
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【讨论】
• 阅读完上述两则资料后，你对文中哪一个词印象深刻？ • 请尝试分析导致柳穿鱼的形态结构和小鼠毛色改变的原因是什么？ • 资料7中F1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？
• 柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传有什么共同点？这对你认识基因和 性状的关系有什么启示？
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。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
基因
转录
RNA
翻译
蛋白质
体现 如何体现
生物的性状
：
间接影响？
环境条件
直接影响？
生物的性状
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
• 请尝试概括表观遗传的概念。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【讨论】 • 请尝试分析导致柳穿鱼的形态结构和小鼠毛色改变的原因是什么？ 柳穿鱼花的形态改变，是因为基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变， 是因为基因的前端有一段影响基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。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。
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
细胞中表达的基因
管家基因 ：
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；
RNA聚合酶基因，核糖体蛋白基因等；
只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基 因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生 稳定的差异； 胰岛素基因，卵清蛋白基因等；
红细胞形状变为镰刀状，易破裂 ：
使人患溶血性贫血，多在幼年期死亡
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
间接控制：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； 直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；
基因 转录 RNA 翻译 蛋白质
：
甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可 以遗传给后代，使后代出现同样的表型。 基因的碱基序列保持不变，性状发生改变，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。
• 请尝试概括表观遗传的概念。
植株B
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料八】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Av：ya ，却表现出不同的毛色，介于黄色和黑 色之间的一系列过度类型。
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料三】：囊性纤维化是北美白种人中一种常见的遗传病，大约70%的囊性纤维化 患者中编码CFTR转运蛋白的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨 酸，其空间结构发生改变，使CFTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中粘
+
珠蛋白mRNA 胰岛素基因mRNA
-
-
红细胞
+++
-
胰岛细胞
+++
-
+
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：
-
+
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。
• 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
• 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，但只检测到了
其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料六】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 三种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示：
检测的3种细胞
卵清蛋白基因、珠蛋 白基因、胰岛素基因
输卵管细胞 ： + + +
卵清蛋白mRNA
• 美国西北大学的一项新研究颠覆了人们对基因的传统看法：贫穷可以嵌入基因组的大片区域， 会在人类基因组中近10%的基因上留下印记。贫穷真的会遗传？
表 观 遗 传
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
【资料七】柳穿鱼是一种园林花卉。如图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同， 其他方面基本相同。
：
酪氨酸
中间产物
黑色素
基因表达与性状的关系
基因表达产物 与性状的关系
基因选择性表 达与细胞分化
表观遗传
二、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状
CFTR基因缺失3个碱基
： CFTR蛋白结构异常，运输Cl-功能异常
血红蛋白基因碱基序列发生改变 血红蛋白蛋白结构异常
患者支气管黏液增多 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
研究表明，在Avy基因的前端（或称“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， 小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后，Avy基因 的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度 越高，Avy基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体 色体毛的颜色就越深。
表观遗传
【资料一】：豌豆是圆粒还是皱粒与细胞内的淀粉含量密切相关。淀 粉含量高的豌豆在成熟时能有效保留水分而变得饱满，淀粉含量低的 豌豆由于失水而皱缩。从基因层面上看，皱粒豌豆淀粉含量降低的原 因是DNA上插入了一段外来的DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，
：
导致淀粉分支酶异常，淀粉含量降低。
【资料二】：人的白化症状是由于编码酪氨酸的基因异常引起的，酪 氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转化为黑色素， 如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那将不能合成黑色素，从 而表现出白化的症状。
酵母菌 培养基
添加乳糖
β-半乳糖苷酶
培养基
去掉乳糖：
停止合成 β-半乳糖苷酶
培养基
大量合成
再添加乳糖 β-半乳糖苷酶
• 当缺乏乳糖时，编码β-半乳糖苷酶的基因消失了吗？酵母菌产生β-半乳糖苷酶的 条件是什么？资料五说明了什么问题？
酵母菌通过对基因表达的调控，使得细胞在特定的时间和空间产生相应的蛋白质。
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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
拓展 管家基因和奢侈基因 （1）管家基因：产物是维持细胞基本生命活动所必需的基因。 （2）奢侈基因：产物赋予不同细胞特异性的生理功能的基因。
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。
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
细胞质基因与细胞核基因的比较项目细胞质基因细胞核基因存在部位叶绿体线粒体细胞核是否与蛋白质结合否dna分子裸露与蛋白质结合为染色体结构双链dna双链dna功能复制转录和翻译复制转录和翻译基因数量遗传方式母系遗传遵循孟德尔遗传定律联系线粒体和叶绿体是半自主性细胞器这些部位的基因活动还要受核基因的控制针对检测1
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
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
2020——2021学年高一下学期 人教版(2019) 必修2：第4章 第2节 基因表达与性状的关系
比较项目 直接方式
间接方式
基因通过控制蛋白质的 基因通过控制酶的合成来控
含义 结构直接控制生物体的 制代谢过程,进而控制生物体
性状
的性状
比较项目 直接方式 图解
间接方式
比较 项目
举例
直接方式间接方式源自囊性纤维化:CFTR 基因 白化病:编码酪氨酸酶的基因 缺失 3 个碱基→CFTR 蛋 异常→缺少酪氨酸酶→酪氨酸 白结构异常→功能异常 不能转变为黑色素→白化症状
2.基因与性状的关系中的注意点
体现某性状的物质并不一定是蛋白质,如甲状腺激素、黑色素、 淀粉等,该类性状往往是通过基因控制性状的间接途径实现的,即基
因 酶的合成 产生该非蛋白质类物质的代谢过程 控制性 状。
牵牛花的颜色主要是由花青素决定的,下图为花青素的合成 与颜色变化途径示意图,请回答下列问题。
2.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。例如,基因组成相同的同卵双胞胎所 具有的微小差异就与 表观遗传 有关;一个蜂群中,蜂王和 工蜂都是由受精卵发育而来的,但它们在形态、结构、生理 和行为等方面截然不同,表观遗传也在其中发挥了重要作用。
3.表观遗传类型: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。
A.图中显示了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
B.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时,细胞内淀粉的含量会上升 C.皱粒种子中蔗糖含量相对较高,味道更甜美 D.图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异
答案:B 解析:图中显示了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,A项正确。当编码淀粉分支酶的基因 被打乱时,会导致淀粉分支酶异常,活性大大降低,从而使淀粉 的含量下降,B项错误。皱粒种子中淀粉含量相对较低,而蔗 糖含量相对较高,种子的甜度增加,C项正确。图中①②过程 分别为转录和翻译,都会发生碱基互补配对,其中转录过程中 有T和A配对,而翻译过程中没有,D项正确。
4.2基因表达与性状的关系-表观遗传教学设计2021-2022学年高一下学期生物人教版必修2
4.2《基因表达与性状的关系-表观遗传》教学设计-人教版高中生物（2019）必修二教材分析《表观遗传》选自高中生物人教版教材必修二《遗传与进化》第 4章第 2节。
本节课内容为现代遗传学研究的前沿内容，与人类生活较密切的部分相关实例已得到了清晰阐释，如柳穿鱼花的花色遗传，小鼠的毛色遗传等，通过对其遗传物质的研究最终得到“存在基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”的概念。
在此基础上延申甲基化和组蛋白修饰等表观遗传修饰在细胞分化过程中的作用，细胞癌变和诱导多动能干细胞过程中的表观遗传修饰改变现象。
从教材本节课的安排来看，前期课程先介绍了基因表达的过程，再描述了基因表达与性状的关系，最后讲表达过程中进行影响的表观遗传现象，体现了教材编写的逻辑性，从微观到宏观，从机制到表现，符合学生的认知规律。
本节课的重点在于影响基因表达的因素，表观遗传的特点、表观遗传的实例、基因与表达产物、基因与环境之间的相互作用对生物体性状产生何种影响。
能力要求更加偏重于对现象的解释和机制的探究。
学情分析本节内容安排在经典遗传学之后，目的是通过“细胞分化的本质是基因选择性表达的结果”和“表观遗传机制控制基因表达”两部分内容的学习，加深对遗传信息传递和表达过程的理解，构建完整的生物学大概念，为形成遗传与进化的生命观念做好分子层面的铺垫。
学生之前已经掌握了经典遗传学，以及基因对性状对常规控制，已经有了一定的学习基础。
作为课标和教材新加入的教学内容，“表观遗传”的引入是最新研究成果进入高中课堂的生动体现，也是本节课内容的重点和难点。
为突破重点和难点，本节课以问题为导向，充分考虑学生的接受能力，以科学研究证据为资料，从讨论父母给的遗传信息都一样么，以及“细胞分化”与“基因表达”的关系入手，分析科学研究数据，概述细胞的分化是基因选择性表达的结果；然后提出新问题：“基因选择性表达是如何调控的？”以科学研究进展为材料，构建表观遗传的概念并总结出表观遗传的调控方式；再以现实问题创设情境，引导学生在层层递进真实情境中解决问题，符合学生的认知规律，促进生物学学科核心素养的落实。
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
B 可得出的是( )
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
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
4.2 基因表达与性状的关系 课件【新教材】2020-2021学年高一生物人教版(2019)必修二
第四章 基因的表达
第2节 基因表达与性状的关系
“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相 似，其实味不同。所以然者何？水土异也。”(右 图)像这种随环境不同，生物性状发生改变的例子 非常普遍。北极附近生活着一种雷鸟，它们四季换 羽，羽色多变，春夏季为灰褐色，秋季为黄栗色， 冬季则为雪白色，在不同季节始终与环境保持一致。 可见遗传信息对生物性状的控制，存在着复杂的调 控机制。为什么相同的生物在不同的环境中会出现 性状差异？基因、蛋白质、性状三者间究竟有怎样 的关系？
二、基因的选择性表达与细胞分化
从上述资料分析可以得出： 1. 同一生物体不同类型的细胞或不同发育阶段的细胞都含有相同的DNA， 但并非所有的基因都表达。 2. 基因表达的产物不仅决定细胞的形态结构，而且决定细胞的生理功能。 3. 细胞中的全部基因只是为生物体提供了生命活动的蓝图，不同细胞在特 定时空发生着基因的选择性表达。 4. 细胞分化的本质就是基因选择性表达。
卵清蛋白mRNA
+
珠蛋白mRNA
－
胰岛素mRNA
－
红细胞
+++
－
+
－
胰岛细胞
+++
－
－
+
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
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？
三、表观遗传
我们已经知道，经典遗传学里，那一个个特定 顺序的碱基序列就是决定你我表现型的终极密码—— 基因。外界环境和生活习惯，即使会改变我们的表现 型，也难以对我们的后代造成影响。因为，我们确信， 基因的序列才能决定遗传。
第2节 基因表达与性状的关系
“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相 似，其实味不同。所以然者何？水土异也。”(右 图)像这种随环境不同，生物性状发生改变的例子 非常普遍。北极附近生活着一种雷鸟，它们四季换 羽，羽色多变，春夏季为灰褐色，秋季为黄栗色， 冬季则为雪白色，在不同季节始终与环境保持一致。 可见遗传信息对生物性状的控制，存在着复杂的调 控机制。为什么相同的生物在不同的环境中会出现 性状差异？基因、蛋白质、性状三者间究竟有怎样 的关系？
二、基因的选择性表达与细胞分化
从上述资料分析可以得出： 1. 同一生物体不同类型的细胞或不同发育阶段的细胞都含有相同的DNA， 但并非所有的基因都表达。 2. 基因表达的产物不仅决定细胞的形态结构，而且决定细胞的生理功能。 3. 细胞中的全部基因只是为生物体提供了生命活动的蓝图，不同细胞在特 定时空发生着基因的选择性表达。 4. 细胞分化的本质就是基因选择性表达。
卵清蛋白mRNA
+
珠蛋白mRNA
－
胰岛素mRNA
－
红细胞
+++
－
+
－
胰岛细胞
+++
－
－
+
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
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？
三、表观遗传
我们已经知道，经典遗传学里，那一个个特定 顺序的碱基序列就是决定你我表现型的终极密码—— 基因。外界环境和生活习惯，即使会改变我们的表现 型，也难以对我们的后代造成影响。因为，我们确信， 基因的序列才能决定遗传。
2020-2021 学年高一生物人教版必修二4
4.2基因表达与性状的关系学习目标举例说明基因通过控制酶的合成或蛋白质的结构控制生物体的性状。
学习过程探究新知探究一:基因表达产物与性状的关系1、间接途径：举例：结论：基因―――→ 的合成―――→ 过程―――→生物体的性状。
2、直接途径：举例：囊性纤维病： 编码CFTR 的基因缺失3个碱基CFTR 蛋白在第508位缺少苯丙氨酸而结构异常CFTR 蛋白功能异常，支气管粘液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量繁殖 结论：基因―――→控制 的结构―――→控制生物体的性状。
探究二:基因的选择性表达与细胞分化1、基因表达的类型管家基因：在所有细胞中都表达的基因。
如： 基因、 基因。
奢侈基因：只在某类细胞中特异性表达的基因。
如： 基因、 基因。
2、细胞分化的本质： 。
3、细胞分化的结果：同一生物体中不同类型的细胞，基因都是 的，而 、 和 却不相同。
例1：下列关于细胞分化的描述正确的是A ．老年人体内没有细胞分化B ．细胞分化的方向是可逆转的C ．细胞分化使细胞功能趋向专门化D ．细胞分化增加了细胞的数量和种类探究三:表观遗传1、生物体基因的保持不变，但和发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。
2、表观遗传现象普遍存在于生物体的的整个生命活动过程中。
3、表观遗传的类型有DNA的；的甲基化和乙酰化等。
4、实例：蜂王和工蜂。
探究四：基因与性状的关系1、一个性状可以受到基因的影响。
2、生物体的性状不仅由控制，对性状也有着重要的影响。
3、基因与基因、基因与基因表达产物、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。
【当堂检测】1．如图为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图。
下列相关叙述正确的是A．精氨酸的合成只受一对基因的控制B．基因可通过控制酶的合成来控制代谢过程C．若基因②不表达，则基因③和④也不表达D．四个基因位于同一条染色体上2．下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中，正确的是A．中心法则总结了遗传信息在细胞内的DNA、RNA和蛋白质间的传递规律B．基因与基因之间是独立的，不会相互作用C．基因控制性状，基因改变则性状也一定随之改变D．编码CFTR蛋白的基因增加了3个碱基，导致CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸而患囊性纤维化3．下列关于基因控制生物性状的叙述，错误的是A．基因可以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，如白化病的发病机理B．基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，如豌豆的圆粒和皱粒的形成C．基因中碱基排列顺序不发生改变也可能会导致生物体性状的改变D．生物体的性状除了受基因控制外，还受环境因素的影响4．豌豆种子有圆粒和皱粒两种，如图为圆粒种子形成机制的示意图，下列相关说法不正确的是A．图中显示了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B．当编码淀粉分支酶的基因被打乱时，细胞内淀粉的含量会上升C．皱粒种子中蔗糖含量相对更高，味道更甜美D．图中①②过程中碱基互补配对的方式有差异5. 下列有关基因控制生物性状的实例,属于基因通过控制蛋白质结构直接控制生物体性状的是A.白化病B.苯丙酮尿症C.囊性纤维化D.豌豆粒形6. 如图表示人体内苯丙氨酸的部分代谢途径。
(新教材)2020-2021学年高中人教版生物必修第二册课件：4.2基因表达与性状的关系
从这两个例子中你又能总结出什么结论？
【结论】
基于生物学事实和证据运用 归纳与概括，体现了科学思
维的核心素养。
基因 控制 蛋白质的结构 控制 性状
【例1】如图为人体内基因对性状的控制过程，下列叙述不正确的是( D )
A．图中①②过程发生的场所分别是细胞核、细胞质中的核糖体 B．镰状细胞贫血致病的根本原因是基因发生了改变 C．人体衰老引起白发增多的主要原因是图中的酪氨酸酶的活性下降 D．该图反映了基因对性状的控制是通过控制酶的合成，进而控制代谢 活动来进行的 正常基因编码的血红蛋白组成的红细胞结构是正常的，而异常基因编码的 血红蛋白组成的红细胞结构异常，说明基因通过控制血红蛋白的结构直接 控制生物性状；缺乏酪氨酸酶会导致黑色素无法合成，说明基因通过控制 酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状。
酪氨酸酶不能正常合成
基因
酶
控制酪氨酸酶的基因正常 酪氨酸酶正常合成
酪氨酸不能转化为黑色素 代谢 过程
表现为白化病
性状
酪氨酸能转化为黑色素 表现正常
思考：你能 仿照实例一, 来解释白化 病的病因吗?
从这两个例子中我们能总结出什么样的共同特点呢？
【结论】
基于生物学事实和证据运 用归纳与概括，体现了科
学思维的核心素养。
举例
在所有细胞中都表 达
只在某类细胞中特 异性表达
维持细胞基本生 命活动所必需的
细胞所特有的
核糖体蛋白基因 ATP合成酶基因 卵清蛋白基因
胰岛素基因
结论：细胞分化的本质就是基因的选择性表达
三、表观遗传 柳穿鱼的花
表现出不同毛色的 Axya小鼠
阅读课本讨论下列问题： 1、上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
4.2基因表达与性状的关系课件高一下学期生物人教版必修2(1)2
课本习题p75
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 （玳瑁猫）。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：XO（黄 色）和XB（黑色），雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫（XBXB 、 XOXO 、XBXO ）却出现了黑黄相间的类型，这是为什么呢？
为等方面截然不同，表观遗传也在其中发挥
了重要作用。
③多细胞生物体中，由受精卵分裂分化来的
持续吃 蜂王浆
蜂王
各种细胞，形态结构和生理功能不同，在细
胞分化过程中，表观遗传发挥了重要作用。
幼虫期只吃
工蜂
三天蜂王浆
四.基因 环境与性状的关系
基因和性状之间不都是一 一对应的关系
①一对等位基因控制一个性状。 ②一对等位基因控制多个性状。 ③多对等位基因控制一个性状。
仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传
四.基因 环境与性状的关系
基因与性状的关系并不都是简单的线性关系，基因与基 因、基因与基因产物、基因与环境之间存在复杂的相互关 系，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络。
生物体能有序地生长、发育和繁殖，是基因表达调控的 结果。性状是基因和环境相互作用的产物。
随堂练习
三.表观遗传
柳穿鱼 Lcyc基因
小鼠 Avy基因
碱基序列 没有变化
部分碱基发生 了甲基化修饰
可传给后代
抑制了基 因的表达
表型产 生影响
表型传给后代
1.定义：表观遗传是指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。
2.发生时期：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。