基因如何通過表達(dá)產(chǎn)物控制生物性狀的?
被打亂的淀粉分支酶基因(r)
1.基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
【實(shí)例1】豌豆的圓粒與皺粒
主要表現(xiàn):畏光、毛發(fā)及皮膚呈白色。
控制酪氨酸酶的基因異常
以上實(shí)例說明基因是如何控制性狀的?
CFTR基因缺失了3個(gè)堿基
CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常,導(dǎo)致CFTR蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的功能異常
黏液清除困難,細(xì)菌繁殖,肺部感染。
通過以上3個(gè)實(shí)例的分析,嘗試用箭頭和文字總結(jié)出基因?qū)π誀羁刂频膬煞N途徑。
我們知道,人是由受精卵發(fā)育來的,受精卵經(jīng)過分裂形成多個(gè)細(xì)胞,進(jìn)而形成不同類型的細(xì)胞,如紅細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞等。
1.這個(gè)過程我們稱為什么? 2.這些細(xì)胞的基因是否相同? 3.這些不同類型細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能都不相同。可能的原因是什么?
生物體多種性狀的形成,都是以細(xì)胞分化為基礎(chǔ)的。在細(xì)胞分化過程中是什么原因使這些細(xì)胞結(jié)構(gòu)功能發(fā)生了差異?是否有證據(jù)證明呢?
不同類型細(xì)胞中基因的表達(dá)情況不完全相同。
2.基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化
這兩種形態(tài)的葉,其細(xì)胞的基因組成一樣嗎?
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)。
可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的。
這兩種形態(tài)的葉,其細(xì)胞的基因組成是一樣的。
這兩種葉形的差異,可能是由什么因素引起的?
分析不同類型細(xì)胞中 DNA 和 mRNA 的檢測結(jié)果
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,對這3種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測,結(jié)果如下表所示。
說明:“+”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子,“-”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。
討論1.這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別?
3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)都是該細(xì)胞中的特異性蛋白質(zhì)。
2.3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,但只檢測到其中一種基因的mRNA,這一事實(shí)說明了什么?
在特定的細(xì)胞中,基因的表達(dá)具有選擇性,產(chǎn)生特異性的表達(dá)產(chǎn)物。
管家基因:是指所有細(xì)胞中均要穩(wěn)定表達(dá)的一類基因,其產(chǎn)物是對維持細(xì)胞基本生命活動所必需的。如呼吸酶基因。
奢侈基因:組織特異性基因,是指不同類型細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因,奢侈基因的產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與功能。如胰島素基因、血紅蛋白基因
①細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)就是:
②細(xì)胞分化與基因選擇性表達(dá)的關(guān)系
思考?在細(xì)胞分化的過程中,下列哪些物質(zhì)會發(fā)生改變? DNA、tRNA、rRNA、mRNA、蛋白質(zhì)的種類
DNA、tRNA、rRNA的種類
mRNA、蛋白質(zhì)的種類
細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能
基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)
討論1:資料中,柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么?
合作探究1:請同學(xué)們自主閱讀教材P73-74,小組合作思考討論完成問題。
討論3:資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)?這對你認(rèn)識基因和性狀的關(guān)系有什么啟示?
這種遺傳現(xiàn)象稱為什么遺傳?形成的原因是什么?有哪些類型及特點(diǎn)?
討論2:資料1中,F(xiàn)1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?
柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)和小鼠毛色的遺傳
資料1:柳穿魚花的遺傳
問題1: 為什么會出現(xiàn)上述現(xiàn)象?柳穿魚性狀改變的原因是什么?
Lcyc基因的表達(dá)(轉(zhuǎn)錄和翻譯)
資料1:柳穿魚花的遺傳信息梳理
問題2: 如何解釋甲基化現(xiàn)象?
DNA甲基化抑制了基因的表達(dá)!
問題3: 兩種基因的堿基序列有沒有改變?
問題4: DNA甲基化可以遺傳嗎?
可以,柳穿魚花的實(shí)驗(yàn)可以證明
問題3: 分析資料1,F(xiàn)1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?
植株A的Lcyc基因能夠表達(dá),表現(xiàn)為顯性;植株B的Lcyc基因由于部分被甲基化,基因表達(dá)受到抑制,表現(xiàn)為隱性
資料2:小鼠毛色的遺傳
介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型
問題5: 為什么會出現(xiàn)上述現(xiàn)象?小鼠性狀改變的原因是什么?
甲基化程度越高,Avy基因表達(dá)受到抑制越明顯,小鼠顏色越深。
問題6: 資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)?這對你認(rèn)識基因和性狀的關(guān)系有什么啟示?
堿基序列沒有發(fā)生變化部分堿基發(fā)生了甲基化修飾
可遺傳,并影響后代表現(xiàn)
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。
普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動過程中。
②非編碼RNA干擾(例如miRNA)
③組蛋白甲基化、乙酰化等
可遺傳性、可逆性、DNA不變
同卵雙胞胎是一個(gè)精子與一個(gè)卵細(xì)胞結(jié)合產(chǎn)生一個(gè)受精卵后再一分為二形成的兩個(gè)胚胎。他們基因組成相同,但是性狀依然有差異,有時(shí)候甚至差異很大。
蜂王漿可以降低DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(Dnmt3)基因的表達(dá)水平,從而降低DNA的甲基化程度,調(diào)控雌蜂幼蟲的分化。
蜂王漿在蜂王和工蜂發(fā)育中的作用是什么?
DNA甲基轉(zhuǎn)移酶(Dnmt3)
甲基化時(shí),可影響基因的表達(dá);去甲基化時(shí),可恢復(fù)基因的表達(dá)。
有研究表明:吸煙會使人的體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高,對染色體上的組蛋白也會產(chǎn)生影響。不僅如此,還有研究發(fā)現(xiàn)男性吸煙者的精子活力下降,精子中DNA的甲基化水平明顯升高,請查閱相關(guān)資料,結(jié)合表觀遺傳、煙草煙霧中含有的化學(xué)物質(zhì)及其危害等知識,向親友和周圍人群深入宣傳戒煙的道理。
你如何評價(jià)“基因決定生物體的性狀”這一觀點(diǎn)?
4.基因、環(huán)境與性狀的關(guān)系
人的身高是由50多個(gè)基因決定,每個(gè)基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔谩?br/> 水稻中的Ghd7基因編碼的蛋白質(zhì)不僅參與開花的調(diào)控,而且對水稻的生長、發(fā)育和產(chǎn)量都有重要作用。
2.一個(gè)性狀受到多個(gè)基因影響
3.一個(gè)基因影響多個(gè)性狀
1.一個(gè)基因控制一個(gè)性狀
白化病是一種典型的單基因遺傳病,由一對等位基因控制,有一個(gè)基因發(fā)生基因突變
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。
大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。

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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: 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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