1. 基因表達(dá)包含轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過(guò)程,請(qǐng)從模板、原料、酶、產(chǎn)物、場(chǎng)所等五個(gè)方面來(lái)比較轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程。2. 密碼子位于________,反密碼子位于_______。3. 請(qǐng)用文字加箭頭畫出中心法則(注意區(qū)分實(shí)線和虛線)。
4.2 基因表達(dá)與性狀的關(guān)系
教學(xué)目標(biāo)1. 生命觀念(1)通過(guò)學(xué)習(xí)皺粒豌豆形成機(jī)制、白化病致病原因及囊性纖維化致病原因,理解基因通過(guò)控制酶的合成和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)控制生物體的性狀。(2)通過(guò)比較同一生物體3種細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測(cè)結(jié)果,說(shuō)明細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。2. 科學(xué)思維(1)通過(guò)分析柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳現(xiàn)象,歸納概括表觀遺傳現(xiàn)象。(2)闡明基因、環(huán)境與性狀之間的復(fù)雜關(guān)系,認(rèn)同生命的復(fù)雜性。
討論:1. 這兩種形態(tài)的葉,其細(xì)胞的基因組成一樣嗎?受精卵 葉呈扁平狀與絲狀 (基因組成 )2. 這兩種葉形的差異,可能是由什么因素引起的?基因:遺傳效應(yīng)的DNA片段,可控制性狀蛋白質(zhì):生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者性狀:形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理生化等特征(葉形)基因、蛋白質(zhì)、性狀、環(huán)境之間是什么關(guān)系呢?請(qǐng)你作出假設(shè)。
基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
例1:孟德?tīng)柾愣箤?shí)驗(yàn)中,圓粒是由基因____控制,皺粒由____控制,如何從基因表達(dá)的層面做出科學(xué)的解釋呢?(P71)
_____________酶
淀粉能__________
DNA中插入了一段外來(lái)DNA
打亂了編碼淀粉分支酶_______
淀粉分支酶出現(xiàn)______,活性_______
豌豆______而皺縮
例2:分析人的白化癥狀形成的原因(P71),思考回答如下問(wèn)題:1. 回憶酶的化學(xué)本質(zhì),結(jié)合中心法則,分析酶缺乏的原因。2. 回憶酶在細(xì)胞代謝中的作用,分析酶缺乏會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果。3. 用文字和箭頭總結(jié)基因、酶與性狀之間的關(guān)系。
例3:分析囊性纖維化的癥狀形成的原因(P72),思考回答如下問(wèn)題:1. 囊性纖維化形成的原因是什么?2. 用文字和箭頭總結(jié)基因、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀之間的關(guān)系。
生物體多種性狀的形成,都是以細(xì)胞分化為基礎(chǔ)的。同一生物體中不同類型的細(xì)胞,基因都是相同的,而形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻各不相同。 你覺(jué)得為何?
分析上表,小組合作探究回答如下問(wèn)題:1. 分析表中信息,你能得出什么結(jié)論?2. 這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別?3. 3種細(xì)胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因,但只檢測(cè)到其中一種基因的mRNA事實(shí)說(shuō)明了什么?4. 3種細(xì)胞中有表達(dá)情況相同的基因嗎?說(shuō)明理由。5. 請(qǐng)根據(jù)基因在不同類型細(xì)胞中的表達(dá)情況,嘗試對(duì)基因進(jìn)行分類,并對(duì)基因種類進(jìn)行“命名”。6. 造成同一生物體不同類型的細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能差異的原因是什么?并嘗試歸納概括細(xì)胞分化的本質(zhì)。
說(shuō)明:“+”表示檢測(cè)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子,“-”表示檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。
1. 3種細(xì)胞中基因相同,但mRNA不同。2. 這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)有差異,如輸卵管細(xì)據(jù)胞能合成卵清蛋白,不合成珠蛋白和胰島素。3. 細(xì)胞中基因的表達(dá)存在選擇性。4. 有,ATP合成酶基因細(xì)胞呼吸酶基因等在所有細(xì)胞中都表達(dá)。5. 管家基因:在所以細(xì)胞都表達(dá)的基因;奢侈基因:只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因。6. 每種類型的細(xì)胞只表達(dá)一部分基因,即基因表達(dá)的差異產(chǎn)生了不同類型的細(xì)胞。細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。
1. 下表是5種基因在幾種細(xì)胞中表達(dá)的情況,相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )A.細(xì)胞呼吸酶基因和核糖體rRNA基因在所有細(xì)胞中均表達(dá)B.胰島B細(xì)胞中不存在血紅蛋白基因和抗體基因C.上述基因表達(dá)的差異體現(xiàn)了細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)D.上述三種細(xì)胞的差異是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果
說(shuō)明:“+”表示基因開(kāi)放表達(dá),“-”基因關(guān)閉不表達(dá)
提出問(wèn)題:基因的選擇性表達(dá)導(dǎo)致性狀的差異。那么,基因表達(dá)與否以及表達(dá)水平的高低是如何受到調(diào)控的呢?以小組為單位,搜集表觀遺傳的資料,撰寫“有趣的表觀遺傳現(xiàn)象”小論文(字?jǐn)?shù)不限)。
上節(jié)課學(xué)習(xí)了基因通過(guò)其表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì),來(lái)控制性狀,如果基因表達(dá)水平發(fā)生改變,性狀也會(huì)隨之發(fā)生改變,這就是有趣的表觀遺傳現(xiàn)象。
閱讀P73-74頁(yè)資料,小組合作探究回答問(wèn)題,并嘗試構(gòu)建表觀遺傳概念模型。1. 資料1中,柳穿魚植株A和B都有______基因,但植株B的該基因被_______,導(dǎo)致該基因不能表達(dá),其花表現(xiàn)出輻射對(duì)稱。2. 資料2中,子一代小鼠的基因型都是Avya,為什么卻表現(xiàn)出不同的性狀?3. DNA甲基化是指DNA片段上連接了______,該基團(tuán)連接的數(shù)量越多,DNA甲基化程度______,甲基化會(huì)______ 基因表達(dá)。甲基化______(是/否)改變基因的堿基序列。4. F1的花為什么與植株A的相似?在F2中,為什么有些植株的花與植株B的相似?并以此思考甲基化是否可遺傳?是否遵循孟德?tīng)栠z傳定律?5. 用流程圖梳理:柳穿魚的花“表觀遺傳”機(jī)理。6. 用流程圖梳理:小鼠毛色“表觀遺傳”機(jī)理(參照上圖)。7. 柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳有什么共同點(diǎn)?8. 你認(rèn)為除DNA甲基化外,還有哪些在不改變基因的情況下,也會(huì)影響基因的表達(dá)呢?
Lcyc基因被_________
Lcyc基因表達(dá)產(chǎn)物___
子代獲得被_________ Lcyc基因
1. Lcyc 高度甲基化 2. 小鼠毛色改變的原因是Avy基因的甲基化程度不同,導(dǎo)致該基因的表達(dá)受到抑制的程度不同,進(jìn)而影響性狀。3. 甲基基團(tuán) 越高 抑制 否4. F1植株具有一個(gè)正常的Lcyc基因和一個(gè)被高度甲基化的Lcyc基因,故它的花與植株A的相似;F1自交的F2中有些植株具有兩個(gè)被高度甲基化的Lcyc基因,因此它們的花與植株B的相似。甲基化可以遺傳,但不遵循孟德?tīng)柕倪z傳定律。5. 6.7. 基因的堿基序列保持不變,但基因的表達(dá)受到抑制,因此性狀發(fā)生改變,而且這種改變可以遺傳。8. 染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙酰化等修飾,RNA介導(dǎo)的基因沉默(如miRNA、siRNA、piRNA)。
1. 概念: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)生可遺傳變化的現(xiàn)象。2. 特點(diǎn):(1)基因的堿基序列不變;(2)可遺傳;(3)普遍存在于生物體生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命進(jìn)程中。
吸煙有害健康嗎?DNA甲基化水平升高、組蛋白受到影響,精子活力下降、精子中甲基化水平明顯升高,有害化學(xué)物質(zhì)……與自己、家人、親朋好友你會(huì)做些什么?
基因與性狀之間的復(fù)雜關(guān)系
基因與性狀的關(guān)系都是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系嗎?你如何評(píng)價(jià)基因決定生物體的性狀這一觀點(diǎn)?基因通過(guò)其表達(dá)產(chǎn)物控制生物性狀;表觀遺傳(調(diào)控基因表達(dá)水平);基因與性狀不一定是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系;環(huán)境對(duì)性狀造成影響基因與基因之間、基因與基因表達(dá)產(chǎn)物之間、基因與環(huán)境之間等都存在著復(fù)雜的相互作用,這種相互作用形成了一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),精細(xì)的調(diào)控著生物體的性狀。
分析以下案例,并回答相關(guān)問(wèn)題:1. 一個(gè)蜂群中,工蜂和蜂王都是由受精卵發(fā)育而來(lái),但形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和行為截然不同。研究表明,蜜蜂幼蟲(chóng)時(shí)期,如果持續(xù)被飼喂蜂王漿,則發(fā)育成蜂王,如果被飼喂蜂蜜和花粉,則發(fā)育成工蜂,而蜂王的DNA甲基化程度低于工蜂。蜂王和工蜂的遺傳物質(zhì)_____(是/否)相同,其性狀不同是由于營(yíng)養(yǎng)條件不同造成____________,進(jìn)而影響基因_____水平,導(dǎo)致幼蜂朝著不同的方向發(fā)育,這屬于__________現(xiàn)象。2. 豌豆種子可以以蔗糖為原料,在淀粉分支酶的作用下合成淀粉。淀粉的吸水能力強(qiáng),淀粉含量高的豌豆表現(xiàn)為圓粒。豌豆的皺粒種子的DNA中插入了一段外來(lái)DNA序列,打亂了編碼淀粉分支酶的基因。據(jù)此推測(cè),表現(xiàn)為皺粒的原因是_______________________________________________________________________________________。3. 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。高溫培養(yǎng)殘翅果蠅幼蟲(chóng)得到翅長(zhǎng)接近正常的果蠅成蟲(chóng)可能是因?yàn)闇囟扔绊慱____活性進(jìn)而影響翅的發(fā)育,這種現(xiàn)象_____(是/否)屬于表觀遺傳。4. 某種貓的雄性個(gè)體有兩種毛色:黃色和黑色;而雌性個(gè)體有三種毛色:黃色、黑色、黑黃相間。分析發(fā)現(xiàn)控制毛色的基因是位于X染色體上的一對(duì)等位基因:XO(黃色)和XB(黑色),雄貓只有一條X染色體,因此,毛色不是黃色就是黑色。而雌貓卻出現(xiàn)了黑黃相間的類型。(1)請(qǐng)?zhí)罨蛐停狐S色雄貓______,黑色雄貓______,黃色雌貓______,黑色雌貓______,黑黃相間雌貓______。(2)請(qǐng)從基因表達(dá)情況角度分析出現(xiàn)黑黃相間雌貓可能原因是____________________________________________。
1. 是 DNA甲基化程度 表達(dá) 表觀遺傳2. 因?yàn)橥愣沟陌櫫7N子DNA插入了一段外來(lái)的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,蔗糖轉(zhuǎn)化為淀粉的代謝過(guò)程受阻,細(xì)胞內(nèi)積累了大量的蔗糖,蔗糖吸水能力差,豌豆種子表現(xiàn)為皺粒。3. 酶 否4. (1)XOY XBY XOXO XBXB XO XB

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第2節(jié) 基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

版本: 人教版 (2019)

年級(jí): 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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