第2節(jié) 基因表達與性狀的關系?      教學目標1．舉例說明基因表達產物與性狀的關系。2．概述細胞分化的本質是基因選擇性表達的結果，生物的性狀主要由蛋白質體現(xiàn)。3．概述某些基因中堿基序列不變但表型改變的表觀遺傳現(xiàn)象。?      教學重難點【教學重點】基因表達產物與性狀的關系。【教學難點】基因表達產物與性狀的關系。?      教學過程一、導入新課同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現(xiàn)出了兩種不同的形態(tài)。這兩種形態(tài)的葉，其細胞的基因組成一樣嗎？這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的？（建議下載使用視頻：【情境素材】基因表達與性狀的關系。）二、講授新課（一）基因表達產物與性狀的關系上節(jié)課我們講到在基因的指導下合成了蛋白質，那基因控制蛋白質的合成到底與基因控制生物的性狀特征有什么關系呢？與生物的遺傳有什么關系呢？請同學們思考，蛋白質與生物性狀特征有什么關系？（蛋白質是生命活動的主要承擔者和體現(xiàn)者）蛋白質是如何承擔生命活動的呢？有些蛋白質具有運動的功能。例如，肌纖維中的肌球蛋白和肌動蛋白，是肌肉收縮系統(tǒng)的必要成分，它們伴隨著肌原纖維的收縮而產生運動。有些蛋白質具有運輸?shù)墓δ?。例如，脊椎動物紅細胞里的血紅蛋白，在呼吸過程中都起著輸送氧的作用。血液中的脂蛋白有運輸脂質的作用。有些蛋白質對生命活動起調節(jié)作用。例如，胰島細胞分泌的胰島素能參與血糖的代謝調節(jié)，降低血液中葡萄糖的含量。有些蛋白質參與機體防御機能，如抗體。在物質進出細胞膜時，主動運輸和協(xié)助擴散都需要蛋白質作為載體。作為新陳代謝的催化劑——酶絕大多數(shù)都是蛋白質。生物體內的各種化學反應幾乎都是在相應的酶參與下進行的。因此，可以說蛋白質是生命活動的主要承擔者，有不同的蛋白質就會使生物體呈現(xiàn)出不同的生理特征，而基因也正是通過控制合成不同的蛋白質，從而來調控生物的性狀特征的。下面我們再通過幾個具體的例子來看看基因、蛋白質與生物性狀特征之間的關系：例如我們前面學過的豌豆有圓粒與皺粒這一對相對性狀。在100多年前，孟德爾用遺傳因子的假設作出了精彩的解釋。如何從基因的角度來解釋這一對相對性狀呢？大家閱讀一下課本P71，看看這兩種豌豆在基因方面有什么不同？皺粒豌豆中的DNA中插入了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因。導致蛋白質合成上有什么不同？（皺粒豌豆中淀粉分支酶不能正常合成）酶的生理活性如何變化？（因為沒有了淀粉分支酶，導致豌豆中游離的蔗糖不能合成為淀粉，蔗糖含量升高）這與豌豆的圓粒與皺粒又有什么關系呢？（淀粉具有親水性，能吸水膨脹，而蔗糖卻不能，當豌豆成熟時，淀粉含量高的豌豆因能有效地保留水分，顯得圓鼓鼓的，而淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮）我們可以簡要地用下圖來表述：下面我們再看一個發(fā)生在我們人身上的例子：教師展示白化病患者的圖片并介紹：白化病是一種較常見的皮膚及其附屬器官黑色素缺乏所引起的疾病。這類病人通常是全身皮膚、毛發(fā)、眼睛缺乏黑色素，因此表現(xiàn)為眼睛視網膜無色素，虹膜和瞳孔呈現(xiàn)淡粉色，怕光，看東西時總是瞇著眼睛。皮膚、眉毛、頭發(fā)及其他體毛都呈白色或白里帶黃。人體表現(xiàn)出不同的膚色是由于人體皮膚中含有的黑色素多少不一的緣故。黑種人皮膚的黑色素最多，而黃種人皮膚中的黑色素較少，而白種人皮膚中的黑色素最少，因此皮膚的顏色表現(xiàn)出很大的差異。而患白化病的患者則是由于機體中缺少一種酶——酪氨酸酶，患者體內的黑色素細胞不能將酪氨酸最終變成黑色素。那為什么會缺少酪氨酸酶呢？原來是白化病患者中控制酪氨酸酶形成的基因異常導致的。我們簡要表達如下：從這兩個例子來看，大家可以總結出什么共同點？（兩個例子都是因基因通過控制酶的合成來控制代謝過程來控制生物體的性狀的）下面我們再來看另外兩個例子：囊性纖維病是北美白種人中常見的一種遺傳病，主要表現(xiàn)為患者汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時死于肺部感染。研究表明，其病因是一個跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3個堿基引起的：鐮刀型細胞貧血癥也是一種遺傳病。正常人的紅細胞成中央微凹的圓餅狀，而鐮刀型細胞貧血癥患者的紅細胞是彎曲的鐮刀狀（展示圖片）。這樣的紅細胞容易破裂，使人患溶血性貧血，嚴重時會導致死亡。原來發(fā)現(xiàn)患者血紅蛋白分子的多肽鏈上與正常的血紅蛋白分子只有一個氨基酸不同。這是由于編碼血紅蛋白的基因中一個堿基發(fā)生變化而引起的。大家總結一下，這兩個病例有什么共同點？（這兩個例子中說明基因是通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀的）綜上所述，我們可以看出基因是通過控制蛋白質的合成來控制生物的性狀的。不同的蛋白質使生物表現(xiàn)出不同的性狀，而如果蛋白質不能正常合成則可能使生物出現(xiàn)異常的性狀。（二）基因的選擇性表達與細胞分化同一生物體中不同類型的細胞，基因都是相同的，而形態(tài)、結構和功能卻各不相同，這是為什么呢？學生閱讀課本P72頁思考?討論部分的內容，教師引導學生總結：細胞中的基因有些表達，有些不表達。表達的基因：一類是在所有細胞中都表達的基因，指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必需的，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因；另一類是只在某類細胞中特異性表達的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。細胞分化的本質就是基因的選擇性表達?；虻倪x擇性表達與基因表達的調控有關。（三）表觀遺傳學生閱讀課本P73頁思考?討論部分的內容，分析資料1和資料2。資料1：  資料2：柳穿魚Lcyc 基因和小鼠Avy 基因的堿基序列沒有變化，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達，進而對表型產生影響。（建議使用知識卡片：【生物世界】甲基化的危害）生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象，叫作表觀遺傳。表觀遺傳現(xiàn)象普遍存在于生物體的整個生命活動過程中。如：同卵雙胞胎的微小差異；同一個蜂群中的蜂王和工蜂的差異。拓展：建議使用知識卡片：【生物世界】乙?；瘜虮磉_的影響。小結：基因通過其表達產物——蛋白質來控制性狀，細胞內的基因表達與否以及表達水平的高低都是受到調控的。細胞分化的實質是基因選擇性表達的結果，表觀遺傳能夠使生物體在基因的堿基序列不變的情況下發(fā)生可遺傳的性狀改變。基因與性狀并不都是簡單的線性關系：一對基因控制一對性狀（一因一效）；一對基因影響多對性狀（一因多效，如水稻中的Ghd7基因）；多對基因共同控制一種性狀（多因一效，人的身高的調控）；基因+環(huán)境共同決定性狀（表現(xiàn)型是基因型與環(huán)境共同作用的結果，如水毛茛兩種類型葉的形成）。三、課堂反饋1．囊性纖維病發(fā)病的直接原因是 （ C ）
A．CFTR蛋白結構異常               B．氯離子轉運受阻
C．CFTR基因缺陷                   D．細菌的繁殖2．有關基因與酶關系的敘述正確的是 （  C ）
A．每個基因都控制合成一種酶    B．酶的遺傳信息編碼在轉運RNA的堿基序列中
C．基因的轉錄、翻譯都需要酶    D．同一生物體不同細胞的基因和酶是相同的3．甜豌豆的紫花對白花是一對相對性狀，由非同源染色體上的兩個相對基因共同控制，只有當同時存在兩個顯性基因（A和B）時，花中的紫色素才能合成，下列說法正確的是（ D ）A．一種性狀只能由一種基因控制B．基因在控制生物體的性狀上是互不干擾的C．每種性狀都是由兩個基因控制的D．基因之間存在著相互作用四、課堂小結教師與學生一起小結本節(jié)知識，學生邊講教師邊板書，或通過課件展示。 

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第2節(jié) 基因表達與性狀的關系

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進化》

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