資源簡介

4.2
基因表達(dá)與性狀的關(guān)系
教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1.舉例說明，基因通過控制酶的合成或蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)控制生物體的性狀。
2.說明細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。
3.概述生物體的表觀遺傳現(xiàn)象。
二、教學(xué)重難點
1.教學(xué)重點
（1）基因表達(dá)與性狀的關(guān)系。
（2）細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。
（3）表觀遺傳現(xiàn)象。
2.教學(xué)難點
表觀遺傳現(xiàn)象。
教學(xué)過程
【導(dǎo)入】：問題探討：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)。
1、這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎？
答：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？
答：可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的。
【一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系】
實例三：
囊性纖維化是北美白種人中常見的一種遺傳病，患者支氣管被異常的粘液堵塞，常于幼年時死于肺部感染。
病因：CFTR基因缺失了3個堿基→CFTR蛋白結(jié)構(gòu)異常，導(dǎo)致功能異常→患者支氣管內(nèi)黏液增多→黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染。
實例四：鐮狀細(xì)胞貧血
病因：控制血紅蛋白形成的
基因中一個堿基對變化→血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化→紅細(xì)胞呈鐮刀狀→紅細(xì)胞易破裂,患溶血性貧血
結(jié)論2：基因還能通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。（教材P71黑體字）
歸納總結(jié)：基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
1、基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。
實例一豌豆的圓粒和皺粒、實例二白化病
2、基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀。
實例三囊性纖維病、實例四鐮狀細(xì)胞貧血
【連接】來自同一個受精卵的細(xì)胞為何形態(tài)、功能各異？
【二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化】
思考討論：分析不同類型細(xì)胞中DNA和mRNA的檢測結(jié)果（詳見課本）
1.
這3種細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)種類有什么差別?
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,這一事實說明了什么?
科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中的基因有些表達(dá)，有些不表達(dá)。在不同類型的細(xì)胞中，表達(dá)的基因大致可以分為兩類：一類是在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因，指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)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(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，如卵清蛋白基因、胰島素基因。細(xì)胞分化的本質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)。基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。(教材P72)
【連接】基因什么時候表達(dá)？在哪種細(xì)胞中表達(dá)？以及表達(dá)水平的高低？都是受到調(diào)控的，這種調(diào)控會直接影響性狀。如何調(diào)控？
資料1：柳穿魚的花
柳穿魚是一種園林花卉柳穿魚花的形態(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，它們體內(nèi)LCYC基因的序列相同，只是植株a的LCYC基因在開花時表達(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了。科學(xué)家將這兩個植株作為親本進行雜交，F(xiàn)1的花與植株a的相似，F(xiàn)1自交的F2中絕大部分植株的花與植株a的相似，少部分植株的花與植株B的相似。
資料2：實驗小鼠的毛色
某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現(xiàn)為黃色體毛，a為隱性基因，表現(xiàn)為黑色體毛；
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渡類型
研究表明，在Avy基因的前端（或稱上游）有一段特殊的堿基序列決定著該基因的表達(dá)水平，這段堿基序列具有多個可_________________的位點，當(dāng)這些位點___________時，
Avy基因_________，小鼠表現(xiàn)為黃色；當(dāng)這些位點_______后，
Avy基因的表達(dá)就_________；
這段序列的甲基化程度越高，
Avy基因的表達(dá)受到的抑制越_____，小鼠體毛的顏色就越____；
討論：
上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？
柳穿魚花的形態(tài)改變是因為Lcyc基因的部分堿基被高度甲基化，小鼠毛色的改變是因為AVY基因的前端有一段影響AVY基因表達(dá)的特殊的堿基序列被甲基化。發(fā)生在基因或基因前端的甲基化修飾均導(dǎo)致相關(guān)基因的表達(dá)受到抑制，進而影響性狀。
2、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？
F1植株同時含有來自植株A和植株B的Lcyc基因；植株A的Lcyc基因能夠表達(dá)，表現(xiàn)為顯性；植株B的Lcyc基因由于部分堿基被甲基化,基因表達(dá)受到抑制，表現(xiàn)為隱性；因此同時含有這兩個基因的F1中，花與植株A相似；
?F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個來自植株B的Lcyc基因，由于該基因的部分堿基被甲基化，表達(dá)均受到抑制，因此，這部分植株的花與植株B的相似；
3.資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點？
基因的堿基序列_________，但是部分堿基發(fā)生了____________，
______了基因的表達(dá)，進而對表型產(chǎn)生了影響；
這種DNA甲基化修飾還可以________，使后代出現(xiàn)同樣的表型；
【三、表觀遺傳】
1.概念：
生物體基因的堿基序列________，但________和_____發(fā)生__________的現(xiàn)象；
2.常見的調(diào)控機制：DNA甲基化修飾；
相關(guān)信息：除了DNA甲基化，構(gòu)成染色體的組蛋白發(fā)生甲基化、乙酰化等修飾也會影響基因的表達(dá)；
3.發(fā)生時期：普遍存在于生物體的生長、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中；
4.特點：（1）DNA堿基序列不變；（2）可遺傳給后代；
5.實例：（1）柳穿魚花形遺傳
（2）某種小鼠毛色遺傳
（3）同卵雙胞胎生長發(fā)育過程中所具有的差異
（4）蜂王和工蜂的差異
與社會的聯(lián)系：
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，還有研究發(fā)現(xiàn)，吸煙可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高；
但是若這些不良習(xí)慣被消除，這些表觀遺傳的改變又會逐漸減弱甚至消失；
【四、基因與性狀的關(guān)系】
基因與性狀并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系，生物性狀還會受到環(huán)境等條件的影響。
基因與基因、基因與基因產(chǎn)物、基因與環(huán)境之間借助復(fù)雜的相互作用，形成一個錯綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)地調(diào)控著生物體的性狀。
【課堂小結(jié)與隨堂練習(xí)】略

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