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罂粟，它的花朵娇艳欲滴，但果实却可能给人带来无穷的灾难与痛苦。为了得到观赏用罂粟，科学家目前利用基因敲除技术，去除某种吗啡合成酶基因，可以使罂粟不生成某种吗啡合成酶，阻断吗啡的合成途径，获得“安全的”罂粟植株。
为什么使用基因敲除技术能实现这种转变？基因如何控制生物性状？
问题探讨1
1. 水毛茛两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
2. 其差异可能是由什么因素引起的？
问题探讨2
第4章 基因的表达
第2节 基因表达与性状的关系
实例一：豌豆的圆粒与皱粒
如何从基因表达的层面解释这一对相对性状的形成？
一、基因表达产物与性状的关系
思考
皱粒豌豆
圆粒豌豆
编码淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打乱
淀粉分支酶异常
淀粉合成受阻，含量降低
淀粉含量低的豌豆由于失水而显得皱缩（性状：皱粒）
实例一：豌豆的圆粒与皱粒
实例二：白化症状
你能仿照实例一,来解释白化症状的病因吗？
思考
编码酪氨酸酶的______异常
___________不能正常合成
酪氨酸不能转变为黑色素
表现为白化症状
基因
酪氨酸酶
基因
酶
代谢过程
性状
实例二：白化症状
归纳
从这两个例子中我们能总结出什么样的共同特点呢？
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。
实例三：囊性纤维化
编码跨膜蛋白（CFTR蛋白）的基因缺失了3个碱基对
导致CFTR蛋白缺少苯丙氨酸，影响了CFTR蛋白结构
使CFTR转运氯离子的功能异常，导致患者支气管中黏液增多
黏液增多，支气管管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，肺部功能严重受损
归纳
从这个例子中，你又能总结出什么结论？
基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
基因→蛋白质→性状
转录→翻译
生命活动的主要载体
结构成分
运输功能
调节作用
催化作用
免疫作用
外界环境
拓展应用
有人说，“基因是导演，蛋白质是演员，性状是演员的表演作品”。你怎么看？请你整理总结基因、蛋白质和性状三者之间的关系。
同一生物体中不同类型的细胞，基因都是相同的，而形态、结构和功能却各不相同，这是为什么呢？
二、基因的选择性表达与细胞分化
思考
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mRNA
输卵管细胞 +++ + － －
红细胞 +++ － + －
胰岛细胞 +++ － － +
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。
思考 讨论
（1）这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
这三类细胞中，虽然都含有相同的一些蛋白质，但又有各自特殊的蛋白质。
（2）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？
在不同类型的细胞中，表达的基因大致可以分为两类：一类是在所有细胞中都表达的基因，如核糖体蛋白基因；另一类是只在某类细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因。
细胞中表达的基因的分类：
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需的。如：核糖体蛋白基因、ATP合成基因等。
只在某类细胞中特异性表达的基因：如卵清蛋白基因、胰岛素基因等。
总结：细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
归纳提升
观察
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
植株A与植株B体内的Lcyc基因的序列相同，在开花时，植株A的Lcyc基因表达，植株B的被高度甲基化了，不表达。植株A与B杂交，F1的花与植株A相似，F1自交的F2中绝大部分植株的花与植株A相似，少部分与植株B的相似。
柳穿鱼的花
三、表观遗传
纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，子一代基因型都是Avya，毛色却介于黑色和黄色之间的一系列过渡类型。（Avya基因控制黄色，Avya基因甲基化程度越高，Avya基因表达受到的抑制越明显，体毛颜色就越深。）
表现出不同毛色的Avya小鼠
（1）柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
柳穿鱼Lcyc基因和小鼠Avy基因的碱基序列没有改变，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，进而对表型产生影响。
DNA甲基化示意图
思考
（2）F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？
Lcyc基因相当于显性A，Lcyc基因甲基化后相当于隐形基因a，所以F1与植株A相似。但F2发生了性状分离，出现了aa，所以有些植株的花与植株B的相似。
DNA甲基化示意图
思考
表观遗传：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。
（3）资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？
基因的碱基序列保持不变，但DNA甲基化修饰会抑制基因的表达，可以遗传给后代，使后代出现同样的表型。
一个蜂群中，蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，但它们在形态、结构、生理和行为等方面截然不同，原因是什么？
与“DNA甲基化”有关
思考
与社会的联系：
有研究表明，吸烟会使人的体细胞内的DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，还有研究发现，男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。
请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。
有时候，一个性状由一个基因决定，在大多数情况下，基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系。
一个性状可以受到多个基因的影响。例如，人的身高是由多个基因决定的。
一个基因也可以影响多个性状。
携带Ghd7基因与不携带Ghd7基因对比图（图中较短、较小、较少者为不携带）
水稻开花
水稻开花、生长、发育和产量。
生物体的性状也不完全是由基因决定的，环境对性状也有着重要影响。例如，后天的营养和体育锻炼对人身高的影响。
结合以上实例，你如何评价基因决定生物的性状这一观点？
讨论
基因与基因、基因与基因表达产物、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。
残翅果蝇
翅长接近正常的果蝇
思维训练
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思考
翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样的？酶与温度的关系是怎样的？
翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶的活性受温度、pH等条件影响。25摄氏度和31摄氏度温度不同，酶活性不同，导致翅型不同
性状 ＝
基因
＋
外界环境
思考
课
堂
小
结

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