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第四章第2节
基因表达和性状的关系
⑥
知识回顾
遗传信息
（①）
储存于
②
RNA
③
蛋白质
主要
包括
属于
RNA
mRNA
rRNA
④
⑤
脱水缩合
转运
DNA
转录
翻译
tRNA
性状
氨基酸
那么基因表达过程、表达产物又与性状有着怎样的联系呢？
问题探讨 P71
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。
1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
2.这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？
一样
可能是环境引起的。
南橘（上）北枳（下）
一、基因表达产物与性状的关系 P71
淀粉含量低，失水皱缩
淀粉含量高，有效保留水分
淀粉分支酶正常，活性较高
淀粉分支酶异常，活性降低
淀粉合成受阻
淀粉合成正常
编码淀粉分支酶的基因
正常
插入DNA 序列
说明：
皱粒种子主要含有蔗糖等小分子糖类，（与储存淀粉相比）成熟前溶质物质的量溶度更高，吸水更多，膨胀更厉害，成熟时大量失水引起皱缩，但味道更甜。
性状
细胞
代谢
酶的
合成
基因
圆粒豌豆
皱粒豌豆
例一：豌豆的圆粒与皱粒
控制
控制
控制
一、基因表达产物与性状的关系 P71
例二：白化病
酪氨酸酶的基因
黑色素
……
酪氨酸酶
酪氨酸

基因通过控制 的合成来控制 的过程，进而控制生物体的 。
酶
代谢
性状
间接控制
苯丙酮尿症
一、基因表达产物与性状的关系 P71-72
例三：囊性纤维化
正常气管
囊性纤维化气管
气流大小
CFTR基因缺失三个碱基
患者支气管黏液增多
CFTR蛋白结构异常，运输Cl-功能异常
黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染
性状
蛋白质结构
基因
控制
控制
基因还能通过控制 直接控制生物体的 。
蛋白质的结构
性状
直接控制
镰状细胞贫血症
二、基因的选择性表达与细胞分化 P72
同一个体不同的体细胞所含基因相同，为什么形态、结构和功能却不相同？
此图表示什么生理过程？
细胞分化
二、基因的选择性表达与细胞分化 P72
检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白基因表达 珠蛋白基因表达 胰岛素基因表达
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
这3种细胞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，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？
推测：3种细胞中能检测到核糖体蛋白相关基因的mRNA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。
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3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。
基因的表达具有选择性
是
分别含有有卵清蛋白、珠蛋白、胰岛素
二、基因的选择性表达与细胞分化 P72
所有细胞中表达
某类细胞中特异性表达
维持细胞生命活动必需的蛋白质
与细胞特殊功能有关的蛋白质
表达
表达
表达的基因
细胞分化
基因的选择性表达
二、基因的选择性表达与细胞分化 P72
1. 细胞分化的本质：
基因的选择性表达
2. 细胞中表达的基因分类：
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。
如ATP合成酶基因、呼吸酶基因、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。
如胰岛素基因、血红蛋白基因等。
基因在何时表达？在什么细胞中表达？表达水平的高低是如何调节的？
ATP合成酶基因、呼吸酶基因、血红蛋白基因、核糖体蛋白基因、胰岛素基因
三、表观遗传 P73
图中两株柳穿鱼，除了花的形态结构不同，其他方面基本相同。
花的形态与Lcyc基因的表达相关，它们体内的Lcyc基因序列相同，只是植株A的Lcyc基因在开花时表达，而植株B的Lcyc基因不表达。
植株B的Lcyc基因不表达原因：
CH3
CH3
3'
3'
5'
5'
5'
5'
3'
3'
基因正常
基因甲基化
基因被高度甲基化
植株A
植株B
这种甲基化会遗传吗？
三、表观遗传 P73
Lcyc基因
正常
植株A
开花时表达
Lcyc基因
高度
甲基化
植株B
开花时不表达
×
F1
（自交）
F2
绝大部分植株的花与植株A相似
少部分植株的花与植株B相似
这种甲基化会遗传
三、表观遗传 P73
基因
碱基序列
某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy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Avya ，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。
基因正常表达
基因
碱基序列
基因表达受抑制
CH3
CH3
甲基化程度越高，
抑制作用越明显。
三、表观遗传 P74
基因高度甲基化
碱基序列甲基化程度不同
基因序列没有变化
甲基化
基因表达水平不一致
导致
生物性状出现差异
生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传。
三、表观遗传 P74
生物体基因的碱基序列保持 ，但基因表达和表型发生 变化的现象，叫作表观遗传。
表观遗传：
不变
可遗传
（表观遗传修饰的方式有DNA的甲基化、组蛋白的甲基化、乙酰化等）
同卵双生双胞胎，出现了表现性微小的的差异，这就是由于甲基化造成的，与表观遗传有关。
蜂王
工蜂
持续获得蜂王浆
不能持续获得蜂王浆
同由受精卵发育而来的蜂王和工蜂在形态、结构、生理和行为等方面截然不同。表观遗传在其中发挥了重要作用。
可由环境引发
三、表观遗传 P74-75
环境对性状有重要影响,且一般不遗传给后代。
残翅果蝇幼虫
25oC
31oC
翅长接近正常
残翅
正常温度25o
残翅
后代
表型模拟
三、表观遗传 P74
基因1
基因2
基因400
身高
水稻Ghd7基因
开花
生长发育
产量
多基因共同控制一性状
一个基因控制多个性状
大多数情况下，基因和性状不是一一对应的关系
一个基因控制一性状
基因1
基因2
红绿色盲
白化病
基因3
多指
三、表观遗传 P74
基因
基因
基因表达产物
环境
性状
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
课堂小结
基因的表达
基因指导蛋白质的合成
翻译
转录
主要表现为
基因
转录
翻译
蛋白质
DNA
复制
RNA
逆转录
复制
中心法则
细胞分化
选择性表达
控制酶的合成
控制蛋白质的结构
表观遗传
控制性状
环境
影响

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