第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系第4章基因的表達(dá)同一株水毛茛，裸露在空氣中的葉和浸在水中的葉，表現(xiàn)出了兩種不同的形態(tài)。討論:1.這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成一樣嗎?2.這兩種葉形的差異，可能是由什么因素引起的?這兩種形態(tài)的葉，其細(xì)胞的基因組成是一樣的。這兩種葉形的差異，可能是由葉片所處的環(huán)境因素引起的。問(wèn)題探討問(wèn)題1：蛋白質(zhì)如何體現(xiàn)生物性狀問(wèn)題2：環(huán)境條件如何影響生物性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系基因控制蛋白質(zhì)體現(xiàn)性狀一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系實(shí)例1：豌豆的圓粒與皺粒淀粉有保留水分的作用淀粉含量高的豌豆有效地保留水分淀粉含量低的豌豆由于失水而皺縮構(gòu)建概念模型：閱讀教材P71，分步驟說(shuō)出皺粒豌豆的形成機(jī)制。實(shí)例1：豌豆的圓粒與皺粒編碼淀粉分支酶的基因指導(dǎo)合成DNA中插入了一段外來(lái)DNA序列促使合成淀粉引起編碼淀粉分支酶的基因異常淀粉分支酶不能正常合成淀粉含量___不能合成淀粉_________酶淀粉含量__高基因代謝過(guò)程生物性狀升淀粉分支低控制控制控制酶如何從基因控制性狀的角度解釋這一對(duì)相對(duì)性狀的形成？蔗糖淀粉分支酶淀粉控制酪氨酸酶的基因異常酪氨酸不能正常轉(zhuǎn)化為______________不能正常合成缺乏黑色素，表現(xiàn)_______間接控制酪氨酸酶黑色素白化病基因代謝過(guò)程生物性狀控制控制控制酶實(shí)例2：人的白化病編碼CFTR蛋白的基因缺失3個(gè)堿基對(duì)缺少苯丙氨酸，CFTR蛋白空間結(jié)構(gòu)異常CFTR轉(zhuǎn)運(yùn)氯離子的功能異常黏液清除困難，細(xì)菌繁殖，肺部感染基因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)生物性狀直接控制控制控制實(shí)例3：70%的囊性纖維化控制蛋白質(zhì)功能典例分析[典例1]現(xiàn)代科學(xué)對(duì)皺粒性狀豌豆的形成給出了一個(gè)完整的回答：皺粒豌豆中的DNA插入了一段外來(lái)的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導(dǎo)致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)淀粉含量降低，游離蔗糖的含量升高。根據(jù)以上信息，下列說(shuō)法不正確的是()A．圓粒豌豆具有淀粉分支酶B．基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)間接控制生物體的性狀C．淀粉分支酶具有分解淀粉的作用D．淀粉是親水性很強(qiáng)的大分子有機(jī)物C2.判斷關(guān)于基因?qū)π誀畹目刂七^(guò)程的敘述(1)基因1和基因2一般不會(huì)出現(xiàn)在人體內(nèi)的同一個(gè)細(xì)胞中(

)(2)④⑤過(guò)程的結(jié)果存在差異的直接原因是血紅蛋白結(jié)構(gòu)的不同(

)(3)圖中①②過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所分別是細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)中的核糖體(

)(4)白化病是酪氨酸酶活性降低造成的()(5)基因控制囊性纖維化與基因2控制性狀的方式相同()×正誤判斷√√√×基因通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝過(guò)程，進(jìn)而控制生物體的性狀基因還能通過(guò)控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體的性狀間接控制直接控制豌豆圓粒與皺粒人的白化病70%的囊性纖維化一、基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系2.為什么形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能卻不相同？紅細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞纖維原細(xì)胞平滑肌細(xì)胞骨細(xì)胞脂肪細(xì)胞橫紋肌細(xì)胞小腸上皮細(xì)胞1.同一個(gè)體的不同的體細(xì)胞所含基因相同嗎？相同檢測(cè)的3種細(xì)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mRNA輸卵管細(xì)胞++++--紅細(xì)胞+++-+-胰島細(xì)胞+++--+說(shuō)明:“+”表示檢測(cè)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子，“-”表示檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。基因的選擇性表達(dá)科學(xué)家提取了雞的輸卵管細(xì)胞、紅細(xì)胞(有細(xì)胞核)和胰島細(xì)胞，對(duì)這3種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果如下表所示。思考：mRNA的檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明了什么?二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化二、基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化細(xì)胞中表達(dá)的基因管家基因奢侈基因在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因如：核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等。只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因，這類基因表達(dá)會(huì)使細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生穩(wěn)定的差異；如：胰島素基因，血紅蛋白基因等。細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)(1)細(xì)胞分化形成的細(xì)胞一般會(huì)保持分化后的狀態(tài)，不可逆轉(zhuǎn)()(2)在一個(gè)細(xì)胞中所有的基因都一定表達(dá)()(3)同一個(gè)體的不同組織細(xì)胞的形態(tài)、功能不同是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果()(4)不同生物的細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)不同是基因不同造成的()×???正誤判斷典例分析[典例1]同一生物體內(nèi)的不同組織細(xì)胞之間，不同的是()A.染色體上的基因

B.細(xì)胞質(zhì)中的tRNAC.遺傳密碼的種類

D.細(xì)胞質(zhì)中的mRNAD2.牽牛花的顏色主要是由花青素決定的，如圖為花青素的合成與顏色變化途徑示意圖：

從圖中不能得出的結(jié)論是()

A.花的顏色由多對(duì)基因共同控制

B.基因可以通過(guò)控制酶的合成來(lái)控制代謝

C.牽牛花顏色的表現(xiàn)受到相關(guān)酶的控制

D.若基因①不表達(dá)，則基因②③也不表達(dá)D3.同一個(gè)體中，在所有細(xì)胞中都表達(dá)的一類基因，稱為管家基因，只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因稱為奢侈基因。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.管家基因指導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)是維持細(xì)胞生命活動(dòng)所必需的B.奢侈基因表達(dá)的產(chǎn)物賦予細(xì)胞特定的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能C.所有細(xì)胞中都含有管家基因，但只有部分細(xì)胞含有奢侈基因D.奢侈基因能表達(dá)說(shuō)明細(xì)胞已發(fā)生了分化C第2節(jié)基因表達(dá)與性狀的關(guān)系第4章基因的表達(dá)基因什么時(shí)候表達(dá)？在哪種細(xì)胞中表達(dá)？以及表達(dá)水平的高低？如何調(diào)控？都是受到調(diào)控的，這種調(diào)控會(huì)直接影響性狀基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)

下圖所示兩種柳穿魚是同種生物，但花的形態(tài)結(jié)構(gòu)不同。植株A兩側(cè)對(duì)稱花植株B輻射對(duì)稱花柳穿魚花的形態(tài)分析

柳穿魚花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與Lcyc基因的表達(dá)直接相關(guān)，兩種植株Lcyc基因序列完全相同。。思考：基于已學(xué)知識(shí)，對(duì)此現(xiàn)象有何疑問(wèn)？【閱讀教材P73】說(shuō)出兩種花形出現(xiàn)的原因。植株B的Lcyc基因被高度甲基化，導(dǎo)致Lcyc基因不表達(dá)。思考：觀察下圖，什么是DNA甲基化？5’-甲基胞嘧啶（5-mC）DNMTDNMTCPG島甲基化CPG島DNMT（注DNMT——DNA甲基轉(zhuǎn)移酶）DNA甲基化：在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶作用下，堿基被選擇性地添加甲基的過(guò)程。DNA甲基化將不同程度地抑制基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程。【模型分析】DNA甲基化影響基因表達(dá)的機(jī)理基因RNA聚合酶未發(fā)生DNA甲基化公路發(fā)生DNA甲基化公路×PF1F2植株A兩側(cè)對(duì)稱花兩側(cè)對(duì)稱花?兩側(cè)對(duì)稱花植株B輻射對(duì)稱花輻射對(duì)稱花F1的花為什么與植株A的相似？在F2中，為什么有些植株的花與植株B的相似？F1植株同時(shí)含有來(lái)自植株A和植株B的Lcyc基因。植株A的Lcyc基因能夠表達(dá)，表現(xiàn)為顯性；植株B的Lcyc基因由于部分堿基被甲基化，基因表達(dá)受到抑制，表現(xiàn)為隱性。因此，同時(shí)含有這兩個(gè)基因的F1中，F(xiàn)1的花與植株A的相似。F1自交后，F(xiàn)2中有少部分植株含有兩個(gè)來(lái)自植株B的Lcyc基因，由于該基因的部分堿基被甲基化，基因表達(dá)受到抑制，因此，這部分植株的花與植株B的相似。×PF1F2植株A兩側(cè)對(duì)稱花兩側(cè)對(duì)稱花?絕大多數(shù)兩側(cè)對(duì)稱花植株B輻射對(duì)稱花少部分輻射對(duì)稱花據(jù)圖分析，DNA甲基化能否遺傳？依據(jù)是什么？能遺傳，因?yàn)橛H代和F2都有因DNA甲基化而出現(xiàn)的輻射對(duì)稱花。在F2中，性狀分離比是3：1嗎？據(jù)圖分析，如何從分子水平理解“甲基化修飾能夠遺傳給下一代”？黑色體毛黃色體毛Avya介于黃色和黑色之間的一系列過(guò)渡類型資料2：小鼠毛色的遺傳AvyAvyaa5’3’Avy基因特殊堿基序列具有多個(gè)可發(fā)生DNA甲基化修飾的位點(diǎn)當(dāng)這些位點(diǎn)甲基化后，Avy基因的表達(dá)就受到抑制。這段堿基序列的甲基化程度越高，Avy基因的表達(dá)受到的抑制越明顯，小鼠體毛的顏色就越深。資料2：小鼠毛色的遺傳總結(jié)柳穿魚和小鼠性狀改變的異同？不同點(diǎn)：柳穿魚花的形態(tài)改變是因?yàn)長(zhǎng)cyc基因的部分堿基被高度甲基化，小鼠毛色的改變是因?yàn)锳VY基因的前端有一段影響AVY基因表達(dá)的特殊的堿基序列被甲基化。相同點(diǎn)：基因序列沒有發(fā)生改變，甲基化修飾導(dǎo)致基因的表達(dá)受到抑制，進(jìn)而影響性狀，且均可傳給后代。生物體基因的堿基序列保持不變，但基因表達(dá)和表型發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。普遍存在于生物體的生長(zhǎng)、發(fā)育和衰老的整個(gè)生命活動(dòng)過(guò)程中。概念：發(fā)生時(shí)間：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(guān)三、表觀遺傳特點(diǎn)：（1）DNA序列不變；（2）可遺傳給后代；三、表觀遺傳類型DNA甲基化染色體組蛋白甲基化和乙酰化等修飾組蛋白甲基化組蛋白甲基化示意圖

研究表明如果爺爺輩在9到12歲時(shí)有大吃大喝的經(jīng)歷，那他們的孫子的壽命就比較短，得糖尿病的幾率會(huì)增加。在青春期前挨餓的男性，其孫子就較少得心血管病。如果父親在11歲前就開始抽煙，那么他的兒子在9歲時(shí)體重超標(biāo)的概率會(huì)增加。化學(xué)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)供給、溫度、輻射等環(huán)境因素易影響表觀遺傳三、表觀遺傳特點(diǎn)：（3）受環(huán)境影響；（1）翅的發(fā)育需要經(jīng)過(guò)酶催化的反應(yīng)（2）酶是在基因指導(dǎo)下合成的（3）酶的活性受溫度、pH等條件影響。該種情況屬于表觀遺傳嗎？注意：此現(xiàn)象不能遺傳，所以并非表觀遺傳。

作出假說(shuō):經(jīng)典遺傳、表觀遺傳、環(huán)境等對(duì)表型的影響DNAmRNA蛋白質(zhì)性狀轉(zhuǎn)錄翻譯體現(xiàn)經(jīng)典遺傳表觀遺傳調(diào)控環(huán)境影響影響2.表觀遺傳：（基因）堿基序列不變，引起的性狀變化可遺傳3.表型模擬：僅由環(huán)境變化引起的性狀變化，不可遺傳1.經(jīng)典遺傳：（基因）堿基序列改變，引起的性狀變化可遺傳大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。1.性狀與基因也存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系2.一個(gè)性狀可以受到多個(gè)基因的影響如豌豆的高莖和矮莖如人的身高3.一個(gè)基因也可以影響多個(gè)性狀4.性狀可由基因與環(huán)境共同決定水稻中的Ghd7基因開花生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)量三、基因與性狀的關(guān)系三、基因與性狀的關(guān)系1．已知果蠅的長(zhǎng)翅與殘翅是一對(duì)相對(duì)性狀，且長(zhǎng)翅(V)對(duì)殘翅(v)為顯性，但遺傳學(xué)家在不同溫度下培養(yǎng)長(zhǎng)翅果蠅幼蟲，得到不同的結(jié)果，如下表。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答問(wèn)題：(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明基因與性狀是怎樣的關(guān)系？________________________。(2)果蠅B的殘翅性狀能否遺傳？________。原因是_______________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)處理結(jié)果長(zhǎng)翅果蠅幼蟲A25℃條件培養(yǎng)長(zhǎng)翅果蠅長(zhǎng)翅果蠅幼蟲B35～37℃處理6～24h后培養(yǎng)殘翅果蠅基因控制生物的性狀，同時(shí)還受環(huán)境的影響

這種殘翅性狀是單純由于環(huán)境條件的改變而引起的，其遺傳物質(zhì)(基因型)并沒有發(fā)生改變不能遺傳(3)人們將果蠅B的殘翅性狀稱為表型模擬，若現(xiàn)有一殘翅果蠅，如何判斷它是否是表型模擬？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)鑒定方案。①方法步驟：__________________________________________________________________________________________________