第4章基因的表達第2節基因表達與性狀的關系必修二遺傳與進化同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現出了兩種不同的形態。討論:1.這兩種形態的葉，其細胞的基因組成一樣嗎?2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的?這兩種形態的葉，其細胞的基因組成是一樣的。這兩種葉形的差異，可能是由葉片所處的環境因素引起的。一百多年前，孟德爾提出豌豆所表現出來的性狀是由遺傳因子（基因）控制的。1957年，克里克提出中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質。一、基因表達產物與性狀的關系基因性狀控制蛋白質體現表達？轉錄翻譯閱讀課本P71-72例一：豌豆的圓粒與皺粒1.解釋豌豆為什么會表現出圓粒和皺粒這兩種性狀呢？編碼淀粉分支酶的基因指導合成DNA中插入了一段外來DNA序列促使合成淀粉引起編碼淀粉分支酶的基因異常淀粉分支酶不能正常合成淀粉含量___不能合成淀粉_________酶淀粉含量__高基因代謝過程生物性狀升淀粉分支低控制控制控制酶如何從基因控制性狀的角度解釋這一對相對性狀的形成？蔗糖淀粉分支酶淀粉基因通過控制____的合成來控制___________，進而控制生物體的性狀。例二：白化病控制酪氨酸酶的基因異常酪氨酸不能正常轉化為______________不能正常合成缺乏黑色素，表現_______結論1：酶代謝過程間接控制酪氨酸酶黑色素白化病基因代謝過程生物性狀控制控制控制酶2.人的白化病是什么原因引起的？CFTR（跨膜）基因缺失了3個堿基CFTR蛋白結構_____，導致功能_____患者支氣管內黏液增多黏液清除困難，細菌繁殖，肺部感染例三：囊性纖維化的發病機理基因蛋白質結構生物性狀異常異常基因還能通過控制蛋白質的______而_____控制生物體的_______性狀結構直接直接控制結論2：控制控制說明基因如何控制控制生物的性狀？小結：基因的表達產物與性狀的關系1.間接控制途徑基因通過控制________來控制_________，進而控制生物體的性狀酶的合成代謝過程例如：豌豆的圓粒和皺粒、白化病等2.直接控制途徑基因還能通過控制_____________來_____控制生物體的性狀蛋白質的結構直接例如：囊性纖維化、鐮刀型細胞貧血癥等資料2.為什么形態、結構和功能卻不相同？紅細胞神經細胞纖維原細胞平滑肌細胞骨細胞脂肪細胞橫紋肌細胞小腸上皮細胞1.同一個體的不同的體細胞所含基因相同嗎？相同二、基因的選擇性表達與細胞分化分析不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果科學家提取了雞的輸卵管細胞、紅細胞（有細胞核）和胰島細胞，對著三種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結果如下：檢測的3種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素mRNA輸卵管細胞++++--紅細胞+++-+-胰島細胞+++--+說明：“+”表示檢測發現相應的分子，“-”表示檢測未發現相應的分子1.這3種細胞中合成的蛋白質種類有什么差別？3種基因轉錄的mRNA分別出現在3種細胞中，表明每種細胞只合成3種蛋白質中的一種。因此，這3種細胞中合成的蛋白質種類不完全相同，雖然有些蛋白質在所有的細胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白質只在特定的細胞中合成。二、基因的選擇性表達與細胞分化說明在高度分化的體細胞中，基因是選擇性表達的。(2)三種細胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因，但是都只檢測到了一種基因的mRNA，這說明了什么？(1)這三種細胞的基因組成是否相同？它們合成的蛋白質種類是否相同？這三種細胞都屬于同一只雞的體細胞，是經過有絲分裂而來的，因此基因組成相同，但合成的蛋白質種類不同。2.3種細胞中的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？細胞中并不是所有的基因都表達，基因的表達存在選擇性。二、基因的選擇性表達與細胞分化(3)是不是這三類細胞中表達的基因完全不相同？如不是，請舉例說明。不是。控制細胞基本生命活動的基因在所有細胞中都能表達，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等。1.不同細胞內表達基因的分類2.細胞分化的實質：（1）管家基因：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。例如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因；（2）奢侈基因：只在某類細胞中特異性表達的基因，例如卵清蛋白基因、胰島素基因；基因的選擇性表達基因的選擇性表達與基因表達的調控有關。如何調控？二、基因的選擇性表達與細胞分化(教材P72)基因什么時候表達？在哪種細胞中表達？以及表達水平的高低？如何調控？都是受到調控的，這種調控會直接影響性狀資料1：柳穿魚的花下圖所示的兩株柳穿魚，除了花的形態結構不同，其他方面基本相同。花的形態與Lcyc基因的表達相關，他們體內的Lcyc基因序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開花時表達，而植株B的Lcyc基因不表達。植株A植株B植株B的Lcyc基因不表達原因：、

基因被高度甲基化（有多個堿基連接甲基基團）三、表觀遺傳柳穿魚形態改變的原因:Lcyc基因的部分堿基被高度甲基化資料2：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，表現為黃色體毛，a為隱性基因，表現為黑色體毛。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，卻表現出不同的毛色：介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型。三、表觀遺傳

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水平，這段堿基序列具有多個可發生DNA甲基化修飾的位點，當這些位點沒有甲基化時，Avy基因正常表達，小鼠表現為黃色；當這些位點甲基化后，Avy基因的表達就受到抑制；

這段序列的甲基化程度越高，Avy基因的表達受到的抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深；

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水平，這段堿基序列具有多個可_________________的位點，當這些位點___________時，Avy基因_________，小鼠表現為黃色；當這些位點_______后，

Avy基因的表達就_________；

這段序列的甲基化程度越高，

Avy基因的表達受到的抑制越_____，小鼠體毛的顏色就越____；發生DNA甲基化修飾沒有甲基化正常表達甲基化受到抑制深明顯小鼠性狀改變的原因是什么？1.概念生物體基因的堿基序列________，但________和_____發生__________的現象；三、表觀遺傳保持不變基因表達表型可遺傳變化2.特點：（1）DNA序列不變；（2）可遺傳給后代；3.常見的調控機制（1）DNA甲基化修飾；（2）構成染色體的組蛋白甲基化、乙酰化等；（3）受環境影響；4.發生時期

普遍存在于生物體的生長、發育和衰老的整個生命活動過程中；5.實例：

基因組成相同的同卵雙胞胎；一個蜂群中，蜂王和工蜂形態、結構、生理和行為等方面截然不同。三、表觀遺傳

1.大多數情況下，基因與性狀的關系并不是簡單的一一對應關系。（3）生物的性狀還受環境條件的影響，是生物的基因和環境調節共同作用的結果。四、基因與性狀的對應關系（1）一個性狀可以受到多個基因的影響。（2）一個基因也可以影響多個性狀。實例：水稻Ghd7基因編碼的蛋白質可以參與開花的調控，也可以對生長發育和產量有重要作用；實例：人的身高由多個基因決定例如：后天營養和體育鍛煉對人的身高有重要影響水毛茛兩種類型葉的形成

總結：表型=基因+環境思考：基因與性狀之間是簡單的一一對應關系嗎?

2.基因與基因、基因與基因表達產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控這生物體的性狀。遺傳學家增做過這樣的實驗：果蠅幼蟲正常的培養溫度為25℃，將剛孵化的殘翅果蠅幼蟲放在31℃的環境中培養，得到了一些翅長接近正常的果蠅成蟲，這些翅長接近正常的果蠅在正常環境溫度下產生的后代仍然是殘翅果蠅。請針對高溫培養殘翅果蠅幼蟲得到翅長接近正常的果蠅成蟲的原因提出假說，進行解釋。提示：翅的