第四章  基因的表達(dá)第2節(jié)  基因表達(dá)和性狀的關(guān)系（一）教學(xué)目標(biāo)1、通過(guò)從基因表達(dá)的角度分析皺粒豌豆與圓粒豌豆、白化病和囊性纖維化，掌握基因通過(guò)基因表達(dá)產(chǎn)物來(lái)控制生物性狀的兩種方式。2、通過(guò)對(duì)柳穿魚(yú)花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與小鼠毛色的遺傳的分析，了解表觀遺傳現(xiàn)象，理解表觀遺傳的主要特點(diǎn)。（二）教學(xué)重難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)
（1）基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系、基因與性狀的關(guān)系。（2）基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化。2、教學(xué)難點(diǎn)
（1）基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系、基因與性狀的關(guān)系。（2）表觀遺傳（三）教學(xué)過(guò)程一、創(chuàng)設(shè)情境、導(dǎo)入新課PPT展示水毛茛的圖片，同一株水毛茛水上的葉片和水中的葉片。葉片的形狀差距巨大思考1、     水毛茛裸露在空氣中的葉，與浸在水中的葉的基因型是否相同？葉形不同的原因是什么？相同；水中的氧含量低于空氣中的氧氣量，環(huán)境影響了基因的表達(dá)。2、     基因，蛋白質(zhì)和性狀有怎樣的關(guān)系？基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，基因控制生物的性狀蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。二、基因與表達(dá)產(chǎn)物的關(guān)系（一）1、實(shí)例1：圓粒豌豆和皺粒豌豆（1）圓粒豌豆：編碼淀粉分支酶的基因正常，淀粉分支酶活性正常，淀粉分支酶促進(jìn)淀粉的合成，這樣，當(dāng)豌豆成熟時(shí)，淀粉含量高的豌豆具有保留水分的作用，當(dāng)豌豆成熟時(shí)，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，十分飽滿(mǎn)。（2）皺粒豌豆：皺粒豌豆的DNA中插人了一段外來(lái)DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因,導(dǎo)致淀粉分支酶出現(xiàn)異常，活性大大降低，進(jìn)而使細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低。當(dāng)豌豆成熟時(shí)，淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮3、     實(shí)例2：白化病（1）白化病患者體內(nèi)缺乏黑色素，全身皮膚呈乳白或粉紅色，毛發(fā)為白或淡黃色（圖1)。由于缺乏黑色素的保護(hù)，患者皮膚對(duì)光線(xiàn)高度敏感，日曬后易發(fā)生曬斑和各種光感性皮炎，并可發(fā)生基底細(xì)胞癌或鱗狀細(xì)胞癌。白化病的患病原因是患者體內(nèi)的酪氨酸酶缺乏或功能減退，使得黑色素不能正常合成。通過(guò)上述兩個(gè)實(shí)例證明：基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀。三、基因與表達(dá)產(chǎn)物的關(guān)系（二）導(dǎo)入：基因通過(guò)轉(zhuǎn)錄翻譯形成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)除了有催化作用外，還具有結(jié)構(gòu)蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)等功能。那么基因還能怎樣控制生物性狀呢？1、     實(shí)例1：囊性纖維化囊性纖維化是北美白種人常見(jiàn)的一種遺傳病，每1800個(gè)人中就有一個(gè)患者，每25個(gè)人中就有一個(gè)致病基因攜帶者。該病的病因是基因的堿基序列缺失了3個(gè)堿基，使得所編碼的氯離子載體蛋白中少了一個(gè)氨基酸，導(dǎo)致細(xì)胞對(duì)氯離子的轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)生異常，造成黏液分泌過(guò)多，堵塞呼吸道，誘發(fā)感染。2、     實(shí)例2：鐮刀型細(xì)胞貧血癥鐮狀細(xì)胞貧血也叫鐮刀型細(xì)胞貧血癥。是一種遺傳病。正常人的紅細(xì)胞是中央微凹的圓餅狀。鐮狀細(xì)胞貧血患者的紅細(xì)胞卻是彎曲的鐮刀狀這樣的紅細(xì)胞不僅運(yùn)輸氧氣的能力降低，而且極易破裂，使人患溶血性貧血，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死亡。通過(guò)上述兩個(gè)實(shí)例證明：基因通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，直接控制生物體的性狀。四、基因的選擇性表達(dá)和細(xì)胞分化1、[資料]科學(xué)家提取了雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞（有細(xì)胞核）和胰島細(xì)胞，對(duì)這3種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如下表所示。從上述資料分析可以得出：1. 同一生物體不同類(lèi)型的細(xì)胞或不同發(fā)育階段的細(xì)胞都含有相同的DNA，但并非所有的基因都表達(dá)。2. 基因表達(dá)的產(chǎn)物不僅決定細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)，而且決定細(xì)胞的生理功能。3. 細(xì)胞中的全部基因只是為生物體提供了生命活動(dòng)的藍(lán)圖，不同細(xì)胞在特定時(shí)空發(fā)生著基因的選擇性表達(dá)。4. 細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因選擇性表達(dá)。五、表觀遺傳導(dǎo)入：在經(jīng)典遺傳學(xué)中，基因的序列才能決定遺傳。然而，越來(lái)越多的證據(jù)告訴我們，即使基因序列不變，后代的性狀也可能會(huì)因父母的習(xí)慣而改變。研究表明：大吃大喝的祖輩帶來(lái)患糖尿病概率高的孩子；抽煙的父親擁有體重超標(biāo)概率高的孩子；是這些孩子的基因改變了嗎？不是，另一種遺傳學(xué)，正在向我們解釋這些現(xiàn)象，形成我們不得不正視的遺傳新領(lǐng)域——表觀遺傳學(xué)。1、     實(shí)例1：柳穿魚(yú)花柳穿魚(yú)花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)。上圖所示的兩株柳穿魚(yú)，它們體內(nèi)Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開(kāi)花時(shí)表達(dá)，植株B的Lcyc基因不表達(dá)。研究表明，植株B的Lcyc基因不表達(dá)的原因是它被高度甲基化。2、     實(shí)例2：不同毛色的小鼠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都是Avya,卻表現(xiàn)出不同的毛色：介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類(lèi)型。Avy基因的前端具有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)。當(dāng)這些位點(diǎn)沒(méi)有甲基化時(shí)，Avy基因正常表達(dá)，小鼠表現(xiàn)為黃色；當(dāng)這些位點(diǎn)甲基化后，Avy基因的表達(dá)就受到抑制。這段堿基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表達(dá)受到的抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深。3、表觀遺傳(1)定義:生物體基因的堿基序列保持不變,但基因表達(dá)和表型發(fā)生回可遺傳變化的現(xiàn)象,叫作表觀遺傳。
(2)存在時(shí)期:表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的團(tuán)生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老  的整個(gè)生命活動(dòng)過(guò)程(3) 產(chǎn)生原因：環(huán)境誘發(fā)基因甲基化(4)實(shí)例:同卵雙胞胎的微小差異;蜂王與工蜂在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為上的不同。六、基因與性狀的關(guān)系：①一個(gè)基因 → 一個(gè)性狀②多個(gè)基因 → 一個(gè)性狀例如： 人的身高是由多個(gè)基因決定的。③一個(gè)基因 → 多個(gè)性狀例如： 水稻Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)不僅參與開(kāi)花的調(diào)控，而且對(duì)水稻的生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用。七、生物性狀與環(huán)境的關(guān)系實(shí)例1：遺傳學(xué)家曾做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn):果蠅幼蟲(chóng)正常的培養(yǎng)溫度為25℃，將剛孵化的殘翅果蠅幼蟲(chóng)放在31℃的環(huán)境中培養(yǎng)，得到了一些翅長(zhǎng)接近正常的果蠅成蟲(chóng)，這些翅長(zhǎng)接近正常的果蠅在正常環(huán)境溫度下產(chǎn)生的后代仍然是殘翅果蠅。
結(jié)論：生物體的性狀不完全由基因決定，還受環(huán)境影響。八、基因與性狀的關(guān)系基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間存在著復(fù)雜的相互作用，這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜而又繁而有序的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。

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第2節(jié) 基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

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