4.2基因表達與性狀的關系滬科版P28橘

枳橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳，葉徒相似，其實味不同。所以然者何，水土異也。同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現出了兩種不同的形態。新課引入基因與性狀不一定是一一對應的關系復制蛋白質轉錄翻譯基因（DNA）復制RNA逆轉錄中心法則圖解生物的性狀蛋白質如何體現生物性狀環境條件如何影響生物性狀新課引入基因表達產物與性狀的關系基因代謝過程性狀表現酶合成淀粉編碼淀粉分支酶的基因指導合成促使_________酶淀粉含量____

高淀粉分支淀粉能______保留水分DNA中插入了一段外來DNA序列引起打亂了編碼淀粉分支酶的基因淀粉分支酶出現____，活性_____豌豆____而皺縮淀粉含量___異常降低低失水圓粒豌豆皺粒豌豆基因表達產物與性狀的關系白化病控制酪氨酸酶的基因異常機體無法將酪氨酸轉變為黑色素酪氨酸酶不能正常合成皮膚、毛發缺乏黑色素，表現白化癥狀酪氨酸酶的基因酪氨酸酶mRNA酪氨酸中間產物黑色素轉錄翻譯基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀基因表達產物與性狀的關系CFTR蛋白轉運氯離子的功能異常編碼CFTR蛋白的基因缺失3個堿基CFTR蛋白在508位缺少苯丙氨酸支氣管黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量繁殖，肺功能受損CFTR蛋白空間結構發生變化血紅蛋白基因堿基序列發生改變血紅蛋白蛋白結構異常紅細胞形狀變為鐮刀狀，易破裂使人患溶血性貧血，多在幼年期死亡基因蛋白質結構性狀表現基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀基因表達產物與性狀的關系轉錄作為酶來控制代謝過程翻譯蛋白質基因RNA性狀蛋白質直接參與生命活動間接控制：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀；直接控制：基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀；基因的選擇性表達與細胞分化

科學家提取了雞的輸卵管細胞、紅細胞（有細胞核）和胰島細胞，對這三種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結果如下表所示：檢測的3種細胞卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因卵清蛋白mRNA珠蛋白mRNA胰島素基因mRNA輸卵管細胞紅細胞胰島細胞++++++++++---+---+這3種細胞中合成的蛋白質種類有什么差別？3種細胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測到了其中一種基因的mRNA證明事實說明了什么？3種細胞中有表達情況相同的基因嗎？說明：“+”表示檢測發現相應的分子，“-”表示檢測未發現相應的分子。基因的選擇性表達與細胞分化這3種細胞中合成的蛋白質種類有什么差別？3種基因轉錄的mRNA分別出現在3種細胞中，表明每種細胞只合成3種蛋白質中的一種，因此這3種細胞中合成的蛋白質種類不完全相同。3種細胞中有表達情況相同的基因嗎？雖然有一些特定功能的蛋白質，只在特定的細胞中合成，但也有些蛋白質在所有的細胞中都合成，比如ATP合成酶基因、細胞呼吸酶基因、核糖體蛋白基因等。3種細胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰島素基因，但只檢測到了其中一種基因的mRNA證明事實說明了什么？這一事實說明細胞中并不是所有的基因都表達，基因的表達存在選擇性。基因的選擇性表達與細胞分化細胞分化的本質就是基因的選擇性表達。基因什么時候表達、在什么條件下表達、在哪些細胞中表達以及表達水平的高低，都與基因表達的調控有關。細胞中表達的基因管家基因奢侈基因在所有細胞中都表達的基因指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必須的；RNA聚合酶基因，核糖體蛋白基因等；只在某類細胞中特異性表達的基因，這類基因表達會使細胞在形態、結構和功能上產生穩定的差異；胰島素基因，卵清蛋白基因等；表觀遺傳材料1：純合黃色小鼠（AvyAvy）與純合黑色小鼠（aa）雜交，F1（Avya）代沒有表現出黃色，反而呈現出介于黃、黑色的一系列過渡類型。親本F1為何基因型相同（Avya）的F1小鼠會產生不同的毛色性狀？決定Avy基因差異表達的因素是什么？AvyAvyaa×Avya首先，F1小鼠均處于相同的培養條件下，目的是

；再者，測序結果顯示不同F1小鼠的Avy基因完全一致，目的是

；AvyAvyaa×Avya排除環境因素對性狀的影響排除了基因突變發生親本F1第三，早在20世紀80年代，已經證實，哺乳動物細胞中的DNA甲基化水平會影響基因的轉錄水平，且兩者呈負相關。推測：F1的表型與Avy基因的甲基化水平有關。表觀遺傳在環境和基因都一致的前提下，科學家們檢測了F1小鼠的甲基化水平。不同F1小鼠的甲基化水平呈現出差異。確切來說，是Avy

基因上游調控序列的甲基化水平不同，間接影響了Avy

基因的表達。調控序列的甲基化程度越低，Avy

基因的表達量越高，小鼠毛色越黃。該結果證實了DNA甲基化在小鼠體內也發揮著（與體外）類似的調控作用，拓展了人們對“基因控制性狀”的認知。這意味著在基因（堿基序列）不變的前提下，表觀遺傳也能導致性狀的改變。表觀遺傳材料2：柳穿魚是一種園林花卉，不同株開的花的形態結構不同，其他方面都相同。

經研究發現，柳穿魚的花形態結構不同與Lcyc基因的表達直接相關。它們體內基因序列的相同只是植株A的Lcyc基因再開花時表達，植株B的Lcyc基因不表達。研究表明Lcyc基因不表達的原因是它被高度甲基化有關，科學家將植株A和植株B雜交，F1代花和A相似，F1自交，F2絕大部分植株的花與植株B相似。表觀遺傳Lcyc基因正常植株

A開花時表達Lcyc基因高度甲基化植株

B開花時不表達×F1F2?絕大部分植株的花與植株A相似少部分植株的花與植株B相似表觀遺傳表觀遺傳材料3：基因甲基化決定了蜜蜂發育成工蜂還是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的，為什么發育結果不同呢？從外在看因為蜂王幼蟲吃的是蜂王漿，住的是大蜂巢，從內在看，蜂王漿、大蜂巢等減少了基因甲基化，使幼蟲得以發育成蜂王，而工蜂幼蟲的甲基化太高只能發育成工蜂，體型、生殖能力都有差別。蜂王工蜂表觀遺傳材料4：基因組成相同的同卵雙胞胎所具有的微小差異就與甲基化有關。表觀遺傳生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達和表型發生可遺傳變化的現象，叫做表觀遺傳。表觀遺傳現象普遍存在于生物體的生長發育和衰老的整個生命活動過程中；這種表型改變有多種機制，除了DNA甲基化外，構成染色體的組蛋白發生甲基化，乙酰化等修飾、非編碼RNA調控、基因組印記也會影響基因的表達。這種調控方式，往往通過有絲分裂延續，若發生在生殖細胞中則會影響下一代的性狀。表觀遺傳與社會的聯系

有研究表明：吸煙會使人的體細胞內DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產生影響。不僅如此，還有研究發現男性吸煙者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高，請查閱相關資料，結合表觀遺傳、煙草煙霧中含有的化學物質及其危害等知識，向親友和周圍人群深入宣傳戒煙的道理。基因通過其表達產物——蛋白質來控制性狀。細胞內的基因表達與否以及表達水平的高低都是受到調控的。細胞分化的實質是基因選擇性表達的結果，表觀遺傳能夠使生物體在基因的堿基序列不變的情況下，發生可遺傳的性狀改變。影響性狀的因素基因1基因2……基因400身高Ghd7開花生長發育產量多個基因決定一個性狀一個基因決定多個性狀基因與性狀不一定是一一對應的關系殘翅果蠅翅長接近正常的果蠅影響性狀的因素長翅果蠅幼蟲25℃培養

31℃培養殘翅果蠅在25℃培養下，產生的后代仍然是長翅