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1、第四章第四章 第第2 2节节转录翻译蛋白质基因RNA基因如何指导蛋白质的合成？性状基因究竟是如何控制生物性状的？控制知知识回回顾同一株水毛茛，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。相同叶呈扁平状叶呈丝状1 1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？讨论2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。水毛茛问题探探讨一、基因表达产物与性状的关系【资料资料1】豌豆的圆粒和皱粒豌豆的圆粒和皱粒 当编码淀粉分支酶的当编码淀粉分支酶的基因被插入的基因被插入的DNADNA序列打乱序列打乱；淀粉分支酶
2、异常淀粉分支酶异常，活，活性降低；导致性降低；导致淀粉合成受阻淀粉合成受阻，含量降，含量降低；豌豆由于低；豌豆由于失水皱缩失水皱缩，呈现出皱粒。，呈现出皱粒。【资料资料2】白化病】白化病 人的白化症状是由人的白化症状是由编码酪氨编码酪氨酸酶的基因异常酸酶的基因异常而引起的。如果而引起的。如果一个人由于基因异常而一个人由于基因异常而缺少酪氨缺少酪氨酸酶酸酶，那么这个人就，那么这个人就不能合成黑不能合成黑色素色素，从而表现出白化症状。，从而表现出白化症状。淀粉淀粉 ，含量降低，含量降低编码编码 的基的基因因被插入的被插入的DNADNA序列打乱序列打乱淀粉分支酶淀粉分支酶 合成受阻豌豆豌豆 一、基因
3、表达产物与性状的关系基因基因酶的合成酶的合成代谢代谢过程过程性状性状控制控制控制控制表现表现 皱粒豌豆的形成机制失水而皱缩 异常,活性降低淀粉分支酶 编码酪氨酸酶的基因编码酪氨酸酶的基因 酪氨酸酪氨酸 转化为黑色素转化为黑色素 酪氨酸酶酪氨酸酶缺乏黑色素，表现为白化病缺乏黑色素，表现为白化病白化病人异常缺少不能 白化病发病机制结论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编码CFTR蛋白的 缺失3个碱基CFTR转运氯离子的 CFTR蛋白缺少一个苯丙氨酸，支气管内黏液增多，细菌大量繁殖，肺功能受损一、基因表达产物与性状的关系蛋白质结构性状【自主学习1】基因蛋白结构异常功能异常囊
4、性纤维病是怎样形成的囊性纤维病是怎样形成的？【资料资料3】囊性纤维病】囊性纤维病 囊性纤维病者中，编码囊性纤维病者中，编码CFTRCFTR蛋白蛋白的的基因缺失了基因缺失了3 3个碱基个碱基，导致，导致CFTRCFTR蛋蛋白在第白在第508508位缺少苯丙氨酸，其位缺少苯丙氨酸，其空间空间结构发生变化结构发生变化，使，使CFTRCFTR转运氯离子的转运氯离子的功能异常功能异常，导致患者支气管中黏液增，导致患者支气管中黏液增多，多，细菌大量繁殖，肺功能受损。细菌大量繁殖，肺功能受损。基因控制控制控制控制结论2：基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状小结:基因控制性状的2种途径2.基因还能
5、通过控制蛋白质的结构来直接控制生物体的性状。1.基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而间接控制生物体的性状；基因基因代代谢生物性状生物性状结构蛋白构蛋白生物性状生物性状蛋白蛋白质间接作用接作用直接作用直接作用一、基因表达产物与性状的关系酶基因通过控制其表达产物蛋白质来直接或间接的控制生物体的性状生物体多种性状的形成，都生物体多种性状的形成，都是以细胞分化为基础的。是以细胞分化为基础的。二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化同一生物体的不同类型细胞中，同一生物体的不同类型细胞中，基因都是相同的基因都是相同的，而形态结构和，而形态结构和功能却各不相同，这是为什么呢功能却各不
6、相同，这是为什么呢？（联系必修一）（联系必修一）二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化二、基因的选择性表达与细胞分化检测的检测的3 3种细胞种细胞卵清蛋白基因、卵清蛋白基因、珠蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因胰岛素基因卵清蛋白卵清蛋白mRNAmRNA珠蛋白珠蛋白mRNAmRNA胰岛素胰岛素mRNAmRNA输卵管细胞红细胞胰岛细胞分析不同类型细胞中分析不同类型细胞中DNADNA和和mRNAmRNA的检测结果的检测结果+结果分析可得：（填入相同、不相同、不完全相同）结果分析可得：（填入相同、不相同、不完全相同）1 1、同一个体不同细胞中、同一个体不同细胞中DNADNA种类种类
7、 。2 2、同一个体不同细胞中、同一个体不同细胞中mRNAmRNA种类种类 。3 3、同一个体不同细胞中蛋白质种类、同一个体不同细胞中蛋白质种类 。管家基因：管家基因：在在所有细胞中都表达的基因所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白，指导合成的蛋白质是质是维持细胞基本生命活动所必需的维持细胞基本生命活动所必需的。如核糖体蛋白基因、。如核糖体蛋白基因、ATPATP合成酶基因；呼吸酶基因。合成酶基因；呼吸酶基因。只在某类细胞中特异性表达的基因只在某类细胞中特异性表达的基因。如卵清。如卵清蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因。奢侈基因：奢侈基因：相同相同不完全相同不
8、完全相同不完全相同不完全相同细胞分化的本质就是基因的细胞分化的本质就是基因的_选择性表达选择性表达柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形柳穿鱼是一种园林花卉。下图所示的两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同态结构不同，其他方面基本相同。这两株柳穿鱼的。这两株柳穿鱼的LcycLcyc基基因序列完全相同。因序列完全相同。植株植株A A的的LcycLcyc基因基因在开花时在开花时表达表达植株植株B B的的LcycLcyc基基因不表达因不表达,原因原因是它被是它被高度甲基高度甲基化了化了F1F2植株植株A植株植株B植株植株A相似相似绝大部分与绝大部分与植株植株A相似相似少部
9、分与植少部分与植株株B相似相似三、表观遗传三、表观遗传材料1小鼠毛色的遗传小鼠毛色的遗传小鼠性状改变的原因小鼠性状改变的原因是什么？是什么？黑色体毛黑色体毛aa黄色体毛黄色体毛AvyAvyAvya材料2介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型三、表观遗传三、表观遗传53Avy基因特殊碱基序列 在在A Avyvy基因基因的前端有一段的前端有一段特殊的碱基序列特殊的碱基序列决定该基因决定该基因表达水平表达水平，有有多个可发生多个可发生DNADNA甲基化修饰的位点甲基化修饰的位点，当这些当这些位点没有甲基化时，位点没有甲基化时，A Avyvy基基因正常表达，因正常表达，小
10、鼠表现为小鼠表现为黄色。黄色。当这些位点当这些位点甲基化后，甲基化后，A Avyvy基因的表达基因的表达就受到抑制就受到抑制。甲基化程度越高，甲基化程度越高，A Avyvy基因表达受到抑基因表达受到抑制越明显，小鼠颜制越明显，小鼠颜色越深。色越深。资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？基因的碱基序列_，但是部分碱基发生了_，_了基因的表达，进而对表型产生了影响；这种DNA甲基化修饰还可以_，使后代出现同样的表型；没有变化甲基化修饰抑制遗传给后代1.1.概念概念 生物体基因的生物体基因的碱基序列碱基序列保持不变，但保持不变，但基因表达基因表达和和表型表型发生可发生可遗传变化的现象，叫做表观遗
11、传。遗传变化的现象，叫做表观遗传。DNA甲基化调控基因表达表型改变组蛋白甲基化组蛋白乙酰化三、表观遗传三、表观遗传同同卵卵双胞胎是双胞胎是一个精子与一个精子与一个一个卵细胞结合产生一卵细胞结合产生一个个受精卵后再一分为二形成受精卵后再一分为二形成的两的两个胚胎个胚胎。他们基因组成相同，但是性状依然有差异，有时候甚至差异很大，这就跟表观遗传有关这就跟表观遗传有关。三、表观遗传三、表观遗传实例：实例：蜂王工蜂持续获得蜂王浆持续获得蜂王浆不能持续获得蜂王浆不能持续获得蜂王浆同同由由受受精精卵卵发发育育而而来来的的蜂蜂王王和和工工蜂蜂在在形形态态、结结构构、生生理理和和行行为为等等方方面面截截然然不不
12、同同。表表观观遗遗传传在在其中发挥了重要作用。其中发挥了重要作用。实例：实例：三、表观遗传三、表观遗传 有有研研究究表表明明：吸吸烟烟会会使使人人的的体体细细胞胞内内DNADNA的的甲甲基基化化水水平平升升高高，对对染染色色体体上上的的组组蛋蛋白白也也会会产产生生影影响响。不不仅仅如如此此，还还有有研研究究发发现现男男性性吸吸烟烟者者的的精精子子活活力力下下降降，精精子子中中DNADNA的的甲甲基基化化水水平平明明显显升升高高，请请查查阅阅相相关关资资料料，结结合合表表观观遗遗传传、烟烟草草烟烟雾雾中中含含有有的的化化学学物物质质及及其其危危害害等等知知识识，向向亲亲友友和和周周围围人人群群深
13、深入入宣宣传传戒烟的道理。戒烟的道理。与社会的关系与社会的关系三、表观遗传三、表观遗传基因相同，表达程度相同，性状就一定相同吗？当班主任前 当班主任后 生物的性状除了受生物的性状除了受_决定外，决定外，_也对生物的性状有一定的影响。也对生物的性状有一定的影响。遗传物质遗传物质环境条件环境条件1、表现型相同，基因型不一定相同；2、基因型相同，表现型不一定相同四、基因与性状的关系四、基因与性状的关系一个基因 一个性状多个基因 一个性状例如：人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。一个基因 多个性状例如：水稻Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。基基因因环环境境影响影响性性状状控制控制控制控制酶的合成酶的合成细胞代谢细胞代谢蛋白质结构蛋白质结构小结：不变不变改变改变表观遗传基因表达与性状的关系很复杂！间接间接直接直接不不可可遗遗传传可可遗遗传传