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第2节
基因表达与性状的关系
第一课时
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？一样的。可能是由叶片所处的环境因素引起的。问题探讨
1
2
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
【知识回顾】基因、蛋白质和性状的关系1、基因表达产物与性状的关系1、基因表达产物与性状的关系【实例1】豌豆的圆粒与皱粒圆粒皱粒孟德尔的解释：基因性状Rr相对性状圆粒皱粒等位基因控制控制控制如何从基因指导蛋白质的合成（基因表达）的层面更深入的解释这一对相对性状的形成？1、基因表达产物与性状的关系基因酶的合成控制生物性状控制圆粒豌豆编码淀粉分支酶基因合成淀粉分支酶合成淀粉淀粉含量升高，保留水分皱粒豌豆编码支链淀粉酶的基因被插入的DNA序列打乱淀粉酶异常，活性降低淀粉合成受阻，含量降低淀粉含量低的豌豆，失水皱缩控制代谢过程控制催化导致1、基因表达产物与性状的关系【实例2】白化病基因酶的合成控制生物性状控制编码络氨酸酶基因异常酪氨酸酶不能正常合成酪氨酸不能转化为黑色素出现白化症状控制代谢过程导致导致表现1、基因表达产物与性状的关系【实例3】囊性纤维化的发病机理编码CFTR蛋白（转运蛋白）基因缺失3个碱基导致508位缺少苯丙氨酸蛋白质空间结构变化CFTR转运氯离子的功能异常患者支气管内黏液增多，管腔受阻，细菌繁殖，肺部感染导致表现基因蛋白质的结构控制生物性状控制血红蛋白基因中1个碱基对被替换
血红蛋白中谷氨酸被缬氨酸替换，空间结构改变
红细胞呈镰刀型,易破裂，使人患贫血
【实例4】镰刀型细胞贫血症
导致
表现
基因
蛋白质的结构
控制
生物性状
控制
1、基因表达产物与性状的关系
1、基因表达产物与性状的关系
基因
酶的合成
控制
生物的性状
间接控制
代谢过程
控制
小结：基因控制性状的两种途径
（2）直接控制
基因
蛋白质的结构
控制
生物的性状
直接控制
（1）间接控制
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？
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。
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。
1、思考与讨论
讨论
1．这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？
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
+ + +
+ + +
+ + +
+
+
+
-
-
-
-
-
-
3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质。
1、思考与讨论
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
+ + +
+ + +
+ + +
+
+
+
-
-
-
-
-
-
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？
在特定的细胞中，基因的表达具有选择性，进而产生特异性的表达产物。
1、思考与讨论
干细胞
红细胞
神经元
脂肪细胞
心肌细胞
小肠上皮细胞
软骨细胞
上皮细胞
受精卵
细胞分裂
细胞分化
①细胞分化的实质就是：
基因的选择性表达
2、基因的选择性表达与细胞分化
②细胞分化与基因选择性表达的关系
（1）基因选择性表达是指不同细胞中基因“执行情况”不同。
红细胞
B细胞
抗体合成基因关闭
血红蛋白基因开启
血红蛋白
抗体合成基因开启
血红蛋白基因关闭
抗体
2、基因的选择性表达与细胞分化
②细胞分化与基因选择性表达的关系
（2）由于基因的选择性表达，导致含遗传信息相同的细胞中mRNA和蛋白质种类不完全相同，从而导致细胞形态、结构或生理功能的不同。
③从不同水平上分析细胞分化的过程
（1）从细胞水平上分析：
（2）从亚显微结构水平上分析：
（3）从分子水平上分析：
细胞的形态、结构和功能发生改变。
细胞器的种类和数目及细胞质基质成分和功能发生改变。
蛋白质角度：蛋白质的种类、数量和功能发生改变；
基因角度：基因的选择性表达，是细胞分化的根本原因。
2、基因的选择性表达与细胞分化
（2）只在某类细胞中特异性表达的基因有 。
（1）在所有细胞中都能表达的基因有 。
表达基因的分类:
①核糖体蛋白基因
②ATP合成酶基因
③血红蛋白基因
④卵清蛋白基因
⑤呼吸酶基因
⑥胰岛素基因
③④⑥⑦⑧⑨
⑧唾液淀粉酶基因
⑨肌动蛋白基因
⑦抗体基因
①②⑤
2、基因的选择性表达与细胞分化
①基因控制性状的两种途径
②基因的选择性表达与细胞分化
细胞分化的实质就是：
基因的选择性表达
2、基因的选择性表达与细胞分化
1．下图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知( )
A.基因 1 和基因 2 一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B.图中①过程需 RNA 聚合酶的催化，②过程需 tRNA 的协助
C.④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构不同
D.过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
B
练一练
2．白化病病人出现白化症状的根本原因是 ( )
A.病人体内缺乏黑色素
B.病人体内无酪氨酸
C.控制合成酪氨酸酶的基因不正常
D.长期见不到阳光
C
练一练
3．下列关于人体内细胞分化的叙述，错误的是( )
A．细胞分化是基因在不同时间或空间选择性表达的结果
B．细胞分化使细胞功能专门化，提高了各项生理功能的效率
C．细胞内合成了血红蛋白是造血干细胞分化为红细胞的标志
D．受精卵、胚胎干细胞及肌细胞的分化程度依次降低
D
4．下图为基因与性状的关系示意图，请据图回答下列问题。
(1)基因的表达是指基因通过指导 的合成来控制生物的性状；通过①过程合成 mRNA，在遗传学上称为 。
(2)在真核细胞的细胞核中，①过程合成的mRNA通过 进入到细胞质中，与 结合在一起指导蛋白质的生物合成。
(3)①过程与 DNA 的复制不同 ，这一过程的特点是以 DNA 的 链 为模板，以 为原料且以 替代 T 与 A 配对。
蛋白质
转录
核孔
核糖体
一条
核糖核苷酸
U
练一练
4．下图为基因与性状的关系示意图，请据图回答下列问题。
(4)②过程称为 ，需要的“搬运工”和细胞器分别是 、 。
(5)基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。白化病是由于缺乏合成黑色素的酶所致，这属于基因对性状的 (填“直接”或“间接”)控制。
(6) 由题图分析可知，生物的性状具有多样性的直接原因是
，根本原因是 。
翻译
tRNA
核糖体
间接
蛋白质的多样性
DNA 的多样性
练一练

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