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第4章 基因的表达
第2节 基因表达与性状的关系
教学重点
教学难点
（1）基因表达与性状的关系。
（2）细胞分化的本质是基因的选择性表达。
（3）表观遗传现象。
表观遗传现象。
神奇的水毛茛
一样
可能是环境因素
问题探讨
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。
讨论：
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？
探究活动一：基因、蛋白质、性状之间的关系
基因控制生物体的性状，基因又指导蛋白质的合成，那么基因、蛋白质与性状之间有什么关系呢？
实例1：豌豆的圆粒与皱粒（阅读课本71页内容，分析讨论圆粒豌豆和皱粒豌豆形成的原因）
实例1：豌豆的圆粒与皱粒
编码淀粉分支酶的基因正常
淀粉分支酶正常合成
淀粉含量升高
淀粉含量高有效保水而圆鼓
形成圆粒豌豆
DNA中插入一段外来DNA序列
打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶不能正常合成
淀粉含量降低,蔗糖含量升高
淀粉含量低,失水而皱缩
形成皱粒豌豆
实例2：白化病（阅读课本71页内容，分析讨论白化症状形成的原因）
控制酪氨酸酶的基因正常
酪氨酸酶正常合成
酪氨酸能转变为黑色素
表现正常
控制酪氨酸酶的基因发生异常
酪氨酸酶不能常合成
酪氨酸不能转变为黑色素
缺乏黑色素而表现为白化病
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3：囊性纤维病
囊性纤维病一种常染色体隐性遗传病，多见于北美白种人，主要症状表现为反复咳嗽，长期腹泻。常于幼年时死于肺部感染。
编码跨膜蛋白（CFTR）的基因缺失了3个碱基
导致CFTR蛋白缺少1个苯丙氨酸，影响了CFTR蛋白结构
使CFTR转运氯离子的功能异常，患者支气管内黏液增多
支气管管腔受阻，细菌大量繁殖，肺部功能严重受损
实例4：镰状细胞贫血
控制血红蛋白形成的基因中一对碱基变化
血红蛋白的结构发生变化
红细胞呈镰刀状
容易破裂，患溶血性贫血
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
酶
蛋白质结构
（间接）
（直接）
建构“基因表达产物与性状的关系”概念模型
探究活动二：基因的选择性表达与细胞分化
同一生物体不同类型的细胞中，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？
肌细胞
红细胞
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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。
1. 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
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？
1. 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
每种细胞中只合成3种蛋白质中的一种。
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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。
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？
基因的表达存在选择性。
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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。
3. 3种细胞中有表达情况相同的基因吗？试说明理由。
有。如：ATP合成酶基因、核糖体蛋白基因、呼吸酶基因等
细胞分化的本质就是基因的选择性表达。
基因的选择性表达与基因表达的调控有关。
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果
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。
植株A
植株B
柳穿鱼的花
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
表现出不同毛色的Avya小鼠
阅读课本73页“思考与讨论”资料1和资料2，讨论下列问题：
1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
2.分析资料1，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
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？
植株A
植株B
柳穿鱼的花
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
表现出不同毛色的Avya小鼠
阅读课本73页“思考与讨论”资料1和资料2，讨论下列问题：
1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
柳穿鱼花的形态改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色的改变是因为Avy基因的前端有一段影响Avy基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。
CH3
CH3
甲基是一个化学基团（-CH3），它与DNA上的胞嘧啶结合的过程就叫做甲基化。
基因中碱基的甲基化会影响基因的表达。
相关信息：除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
2.分析资料1，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
×
P
F1
F2
×
植株A
植株B
(花与植株A的相似）
大部分植株的花与植株A的相似
小部分植株的花与植株B的相似
F1中含有没有被甲基化的Lcyc基因，该基因在开花时表达；F2中有些植株只含有被甲基化的Lcyc基因，该基因在开花时不表达。
×
P
Avy
Avy
aa
F1
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
Avya
在环境和基因都一致的前提下，科学家们检测了F1小鼠的甲基化水平。不同F1小鼠的甲基化水平呈现出差异。
（表型介于黄色与黑色之间的一系列过渡类型）
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，但部分碱基发生了甲基化修饰，抑制了基因的表达，因此性状发生改变，而且DNA甲基化修饰可以遗传。
基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状。
生物体基因的碱基序列________，但________和_____发生__________的现象。
表观遗传：
保持不变
基因表达
表型
可遗传变化
实例：
柳穿鱼花形遗传；某种小鼠毛色遗传；
同卵双胞胎生长发育过程中所具有的差异；
蜂王和工蜂的差异
蜂王
工蜂
联系社会
吸烟会使人体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的蛋白质也会产生影响，还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。
合作探究
阅读课本74页第4段内容，思考：如何评价基因决定生物体的性状这一观点？
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；
一个基因也可以影响多个性状；
环境对性状也有重要影响。
25℃下培养
它们产生的后代
刚孵化的残翅果蝇幼虫
长翅果蝇
残翅果蝇
思维训练
31℃下培养
请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释。
翅的发育是需要经过酶催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，酶活性受温度、pH等条件的影响。

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