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单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Relationship between gene expression and biological characters,基因表达与性状的关系,：,课时安排：,2,课时,Relationship between gene expr,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相似，其实味不同。所以然者何，水土异也。,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。,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,环境条件,生物的性状,直接影响？,转录,体现,翻译,蛋白质,基因,RNA,生物的性状,间接影响？,如何体现,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,【,资料一,】,：豌豆是圆粒还是皱粒与细胞内的淀粉含量密切相关。淀粉含量高的豌豆在成熟时能有效保留水分而变得饱满，淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。从基因层面上看，皱粒豌豆淀粉含量降低的原因是,DNA,上插入了一段外来的,DNA,序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因，导致淀粉分支酶异常，淀粉含量降低。,【,资料二,】,：人的白化症状是由于编码酪氨酸的基因异常引起的，酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能将酪氨酸转化为黑色素，如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，那将不能合成黑色素，从而表现出白化的症状。,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,【,资料三,】,：囊性纤维化是北美白种人中一种常见的遗传病，大约,70%,的囊性纤维化患者中编码,CFTR,转运蛋白的基因缺失了,3,个碱基，导致,CFTR,蛋白在第,508,位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生改变，使,CFTR,转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中粘液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。,【,资料四,】,：镰状细胞贫血是一种遗传病，正常人的红细胞是中央微凹的圆饼状而患者的红细胞却是弯曲的镰刀状，这样的红细胞易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。研究发现患者血红蛋白基因的碱基序列发生了改变，导致肽链上氨基酸的发生了替换，血红蛋白发生改变。,：,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,分析资料，回答以下问题：,请尝试使用流程图来表示：基因,基因表达产物,生物性状，三者之间的关系。,囊性纤维化和镰状细胞贫血的根本病因是什么？,是什么原因导致酪氨酸酶缺乏而患白化病？,皱粒豌豆的形成机制是什么？,分析上述资料并思考：基因控制生物体的性状有哪几种基本方式？,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,一、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,编码淀粉分支酶的基因被插入,DNA,序列打乱,淀粉分支酶异常,，活性降低,淀粉合成受阻，含量降低,淀粉含量低的豆豌豆由于失水而皱缩,酪氨酸酶的基因,酪氨酸酶,mRNA,酪氨酸,中间产物,黑色素,转录,翻译,：,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,二、基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状,CFTR,基因缺失,3,个碱基,CFTR,蛋白结构异常,，运输,Cl,-,功能异常,患者支气管黏液增多,黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染,血红蛋白基因碱基序列发生改变,血红蛋白蛋白结构异常,红细胞形状变为镰刀状，易破裂,使人患溶血性贫血，多在幼年期死亡,：,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,转录,作为酶来控制代谢过程,翻译,蛋白质,基因,RNA,性状,蛋白质直接参与生命活动,间接控制：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；,直接控制：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,【,资料五,】20,世纪初期，科学家发现将酵母菌培养在含有乳糖的培养基中，酵母菌细胞内能够产生分解乳糖的酶：,-,半乳糖苷酶；如果把酵母菌转移到不含乳糖的培养基中，该酶就会消失。,也就是说酵母菌只有在某种底物存在时才产生相应的酶。,当缺乏乳糖时，编码,-,半乳糖苷酶的基因消失了吗？酵母菌产生,-,半乳糖苷酶的条件是什么？资料五说明了什么问题？,酵母菌,-,半乳糖苷酶,培养基,添加乳糖,大量合成,-,半乳糖苷酶,培养基,去掉乳糖,培养基,再添加乳糖,停止合成,-,半乳糖苷酶,酵母菌通过对基因表达的调控，使得细胞在,特定的时间和空间,产生相应的蛋白质。,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,【,资料六,】,科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞（有细胞核）和胰岛细胞，对这三种细胞中的,DNA,和,mRNA,进行了检测，结果如下表所示：,检测的,3,种细胞,卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因,卵清蛋白,mRNA,珠蛋白,mRNA,胰岛素基因,mRNA,输卵管细胞,红细胞,胰岛细胞,+,+,+,+,-,-,-,+,-,-,-,+,这,3,种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？,3,种细胞中的,DNA,都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到了其中一种基因的,mRNA,证明事实说明了什么？,3,种细胞中有表达情况相同的基因吗？,说明：“,+,”表示检测发现相应的分子，“,-,”表示检测未发现相应的分子。,：,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,这,3,种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？,3,种基因转录的mRNA分别出现在,3,种细胞中，表明每种细胞只合成,3,种蛋白质中的一种，因此这,3,种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。,3,种细胞中有表达情况相同的基因吗？,虽然有一些特定功能的蛋白质，只在特定的细胞中合成，但也有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比如,ATP,合成酶基因、细胞呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。,3,种细胞中的,DNA,都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到了其中一种基因的,mRNA,证明事实说明了什么？,这一事实说明细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,细胞分化的本质就是基因的选择性表达,。,基因什么时候表达、在什么条件下表达、在哪些细胞中表达以及表达水平的高低，都与基因表达的调控有关。,细胞中表达的基因,管家基因,奢侈基因,在所有细胞中都表达的基因指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的；,RNA,聚合酶基因，核糖体蛋白基因等；,只在某类细胞中特异性表达的基因，这类基因表达会使细胞在形态、结构和功能上产生稳定的差异；,胰岛素基因，卵清蛋白基因等；,：,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,Relationship between gene expression and biological characters,基因表达与性状的关系,：,课时安排：,2,课时,Relationship between gene expr,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,同卵双胞胎来源于同一个受精卵，具有完全相同的,DNA,，从经典遗传学角度来说，两者应具有完全一样的表情，如体貌特征，生理特征及疾病易感性等。但事实并非如此，随着发育的进行，同卵双胞胎个体之间的差异会逐渐增大，那是什么原因造成的这种差异呢？,美国西北大学的一项新研究颠覆了人们对基因的传统看法：贫穷可以嵌入基因组的大片区域，会在人类基因组中近,10%,的基因上留下印记,。贫穷真的会遗传？,表观遗传,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,【,资料七,】,柳穿鱼是一种园林花卉。如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。,柳川鱼花的形态结构与,Lcyc,基因的表达直接相关。如图所示的两株柳穿鱼，它们体内的,Lcyc,基因的序列相同，只是植株,A,的,Lcyc,基因在开花时表达，植株,B,的,Lcyc,基因不表达。研究表明，植株,B,的,Lcyc,基因不表达的原因是它被高度甲基化（,Lcyc,基因有多个碱基连接甲基基团）。,植株,A,植株,B,科学家将这两个植株作为亲本进行杂交，,F,1,的花与植株,A,的相似，,F,1,自交的,F,2,中，绝大部分植株的花与植株,A,的相似，少部分植株的花与植株,B,的相似。,：,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,【,资料八,】,某种实验小鼠的毛色受一对等位基因,A,vy,和,a,的控制，,A,vy,为显性基因，表现为黄色体毛，,a,为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代小鼠的基因型都是,A,vy,a,，却表现出不同的毛色，介于黄色和黑色之间的一系列过度类型。,研究表明，在,A,vy,基因的前端（或称“上游”）有一段特殊的碱基序列决定着该基因的表达水平，这段碱基序列具有多个可发生,DNA,甲基化修饰的位点。当这些位点没有甲基化时，,A,vy,基因正常表达，小鼠表现为黄色；当这些位点甲基化后，,A,vy,基因的表达就受到抑制。这段碱基序列的甲基化程度越高，,A,vy,基因的表达受到的抑制越明显，小鼠体色体毛的颜色就越深。,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,【,讨论,】,阅读完上述两则资料后，你对文中哪一个词印象深刻？,资料,7,中,F,1,的花为什么与植株,A,的相似？在,F,2,中，为什么有些植株的花与植株,B,的相似？,柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？,请尝试分析导致柳穿鱼的形态结构和小鼠毛色改变的原因是什么？,请尝试概括表观遗传的概念。,：,基因表达与性状的关系基因表达产物与性状的关系基因选择性表达与,基因表达与性状的关系,基因表达产物与性状的关系,基因选择性表达与细胞分化,表观遗传,【,讨论,】,请尝试分析导致柳穿鱼的形态结构和小鼠毛色改变的原因是什么？,柳穿鱼花的形态改变，是因为基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变，是因为基因的前端有一段影响基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。发生在基因或基因前端的甲基化修饰均导致相关基因的表达受到抑制，进而影响性状。,F,1,的花为什么与植株,A,的相似？在,F,2,中为什么有些植株的花与植
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