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第2节 基因表达与性状的关系
【目录】
基因表达产物与性状的关系
1
基因的选择性表达与细胞分化
2
表观遗传
3
基因与性状的对应关系
4
1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？
2.这两种叶的差异，可能是由什么因素引起的？
问题探讨
比较水毛茛空气中的叶和浸在水中的叶，思考以下问题：
一样
叶片所在的环境不同
一、基因表达产物与性状的关系
试描述这三者之间的关系：
基因
蛋白质
性状
①
②
？
① 基因指导蛋白质的合成
② 蛋白质是生命活动的承担者
一、基因表达产物与性状的关系
阅读教材 P71-72，从基因与蛋白质的角度解释以下现象：
1. 豌豆的圆粒和皱粒
2. 人的白化症
3. 囊性纤维病
一、基因表达产物与性状的关系
1. 豌豆的圆粒和皱粒
淀粉分支酶的基因正常
DNA中插入了一段外来的DNA序列，
打乱了编码淀粉分支酶的基因
淀粉分支酶正常合成
蔗糖合成为淀粉，
淀粉含量升高
淀粉分支酶不能合成
淀粉含量高，保水，
豌豆为圆粒
淀粉含量低，失水 豌豆皱缩
蔗糖不合成为淀粉，蔗糖含量升高
基因
性状
酶
代谢过程
2. 人的白化病
控制酶形成的基因正常
控制酶形成的基因异常
一、基因表达产物与性状的关系
酪氨酸酶正常合成
酪氨酸转为黑色素
表现正常
酪氨酸酶不能合成
酪氨酸不能转为黑色素
缺乏黑色素,白化病
基因
性状
酶
代谢过程
以上实例说明基因是如何控制性状的？
酶的合成
代谢的过程
生物体的性状
基因通过控制 ，
来控制 ，
进而控制 。
一、基因表达产物与性状的关系
一、基因表达产物与性状的关系
编码跨膜蛋白（CFTR）的基因正常
编码跨膜蛋白（CFTR）的基因
缺失3个碱基对
3. 囊性纤维病
使CFTR转运氯离子的功能异常，
患者支气管内黏液增多
CFTR蛋白缺少苯丙氨酸，
影响CFTR蛋白结构
肺部功能正常
编码跨膜蛋白（CFTR）结构正常
CFTR转运氯离子的
功能正常
支气管受阻，肺部功能严重受损
基因
性状
蛋白质结构
以上实例说明基因是如何控制性状的？
基因通过控制 ，
直接控制 。
一、基因表达产物与性状的关系
蛋白质的结构
生物体的性状
动植物中不同的细胞
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？
思考 讨论
分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果，讨论以下问题：
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 + + + - - +
有各自特异性的蛋白质
不同种类细胞中基因的表达情况有差别
1. 不同细胞中表达的基因：
二、基因的选择性表达与细胞分化
所有细胞都表达：维持细胞生命活动必须的蛋白质的基因，
如核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等
某类细胞特定表达：卵清蛋白基因、胰岛素基因等
2. 细胞分化的本质：
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。
三、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，叫作表观遗传(epigenetic inheritance)。
1. 概念：
2. 实例：
（1）柳穿鱼花的形态结构与Lcyc基因的甲基化有关。
（2）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
（3）吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高。对染色体
上的组蛋白也会产生影响。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。
三、表观遗传
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。
基因通过其表达产物蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。
细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下发生可遗传的性状改变。
四、基因与性状的对应关系
豌豆的圆粒和皱粒 、人的白化症、囊性纤维病、镰刀型贫血症
1. 一对一：
2. 多对一：
人的身高
2. 一对多：
水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要作用。
基因与性状的关系不都是简单的线性关系。
长翅果蝇幼虫
性状是基因与环境共同作用的结果
以上事实说明基因与性状的关系是怎样的？
25℃
长翅
35～37℃
残翅
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。
思考：性状还与其他因素有关系吗？
课堂小结
基因表达与性状的关系
基因表达产物与性状的关系
基因的选择性表达与细胞分化
分化的实质
不同类型细胞中基因表达的分类
表观遗传
基因与性状的对应关系
间接：基因→酶→代谢过程→性状
一对一
直接：基因→蛋白质的结构 →性状
概念
实例
多对一
一对多
例1、囊性纤维病发病的直接原因 [ ]
A．CFTR蛋白结构异常
B．氯离子转运受阻
C．CFTR基因缺陷
D．细菌的繁殖
课堂检测
A
例2、下列关于基因与性状关系的叙述，错误的是 [ ]
A．一对相对性状可由多对基因控制
B．基因可通过控制酶的合成进而控制生物的性状
C．蛋白质的结构可以直接影响性状
D．基因型相同，表现型就相同
课堂检测
D

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