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第四章第2節
基因表達和性狀的關系
⑥
知識回顧
遺傳信息
（①）
儲存于
②
RNA
③
蛋白質
主要
包括
屬于
RNA
mRNA
rRNA
④
⑤
脫水縮合
轉運
DNA
轉錄
翻譯
tRNA
性狀
氨基酸
那么基因表達過程、表達產物又與性狀有著怎樣的聯系呢？
問題探討 P71
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。
1.這兩種形態的葉，其細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？
一樣
可能是環境引起的。
南橘（上）北枳（下）
一、基因表達產物與性狀的關系 P71
淀粉含量低，失水皺縮
淀粉含量高，有效保留水分
淀粉分支酶正常，活性較高
淀粉分支酶異常，活性降低
淀粉合成受阻
淀粉合成正常
編碼淀粉分支酶的基因
正常
插入DNA 序列
說明：
皺粒種子主要含有蔗糖等小分子糖類，（與儲存淀粉相比）成熟前溶質物質的量溶度更高，吸水更多，膨脹更厲害，成熟時大量失水引起皺縮，但味道更甜。
性狀
細胞
代謝
酶的
合成
基因
圓粒豌豆
皺粒豌豆
例一：豌豆的圓粒與皺粒
控制
控制
控制
一、基因表達產物與性狀的關系 P71
例二：白化病
酪氨酸酶的基因
黑色素
……
酪氨酸酶
酪氨酸

基因通過控制 的合成來控制 的過程，進而控制生物體的 。
酶
代謝
性狀
間接控制
苯丙酮尿癥
一、基因表達產物與性狀的關系 P71-72
例三：囊性纖維化
正常氣管
囊性纖維化氣管
氣流大小
CFTR基因缺失三個堿基
患者支氣管黏液增多
CFTR蛋白結構異常，運輸Cl-功能異常
黏液清除困難，細菌繁殖，肺部感染
性狀
蛋白質結構
基因
控制
控制
基因還能通過控制 直接控制生物體的 。
蛋白質的結構
性狀
直接控制
鐮狀細胞貧血癥
二、基因的選擇性表達與細胞分化 P72
同一個體不同的體細胞所含基因相同，為什么形態、結構和功能卻不相同？
此圖表示什么生理過程？
細胞分化
二、基因的選擇性表達與細胞分化 P72
檢測的3種細胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因 卵清蛋白基因表達 珠蛋白基因表達 胰島素基因表達
輸卵管細胞 + + + + - -
紅細胞 + + + - + -
胰島細胞 + + + - - +
這3種細胞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，但只檢測到其中一種基因的mRNA，這一事實說明了什么？
推測：3種細胞中能檢測到核糖體蛋白相關基因的mRNA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。
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3種細胞中的DNA和mRNA進行了檢測，結果如下表所示。
基因的表達具有選擇性
是
分別含有有卵清蛋白、珠蛋白、胰島素
二、基因的選擇性表達與細胞分化 P72
所有細胞中表達
某類細胞中特異性表達
維持細胞生命活動必需的蛋白質
與細胞特殊功能有關的蛋白質
表達
表達
表達的基因
細胞分化
基因的選擇性表達
二、基因的選擇性表達與細胞分化 P72
1. 細胞分化的本質：
基因的選擇性表達
2. 細胞中表達的基因分類：
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。
如ATP合成酶基因、呼吸酶基因、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。
如胰島素基因、血紅蛋白基因等。
基因在何時表達？在什么細胞中表達？表達水平的高低是如何調節的？
ATP合成酶基因、呼吸酶基因、血紅蛋白基因、核糖體蛋白基因、胰島素基因
三、表觀遺傳 P73
圖中兩株柳穿魚，除了花的形態結構不同，其他方面基本相同。
花的形態與Lcyc基因的表達相關，它們體內的Lcyc基因序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開花時表達，而植株B的Lcyc基因不表達。
植株B的Lcyc基因不表達原因：
CH3
CH3
3'
3'
5'
5'
5'
5'
3'
3'
基因正常
基因甲基化
基因被高度甲基化
植株A
植株B
這種甲基化會遺傳嗎？
三、表觀遺傳 P73
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
×
F1
（自交）
F2
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
這種甲基化會遺傳
三、表觀遺傳 P73
基因
堿基序列
某種實驗小鼠的毛色受一對等位基因Avy和a的控制，Avy為顯性基因，表現為黃色體毛，a為隱性基因，表現為黑色體毛。將純種黃色體毛的小鼠與純種黑色體毛的小鼠雜交，子一代小鼠的基因型都是Avya ，卻表現出不同的毛色，介于黃色和黑色之間的一系列過度類型。
基因正常表達
基因
堿基序列
基因表達受抑制
CH3
CH3
甲基化程度越高，
抑制作用越明顯。
三、表觀遺傳 P74
基因高度甲基化
堿基序列甲基化程度不同
基因序列沒有變化
甲基化
基因表達水平不一致
導致
生物性狀出現差異
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，叫作表觀遺傳。
三、表觀遺傳 P74
生物體基因的堿基序列保持 ，但基因表達和表型發生 變化的現象，叫作表觀遺傳。
表觀遺傳：
不變
可遺傳
（表觀遺傳修飾的方式有DNA的甲基化、組蛋白的甲基化、乙酰化等）
同卵雙生雙胞胎，出現了表現性微小的的差異，這就是由于甲基化造成的，與表觀遺傳有關。
蜂王
工蜂
持續獲得蜂王漿
不能持續獲得蜂王漿
同由受精卵發育而來的蜂王和工蜂在形態、結構、生理和行為等方面截然不同。表觀遺傳在其中發揮了重要作用。
可由環境引發
三、表觀遺傳 P74-75
環境對性狀有重要影響,且一般不遺傳給后代。
殘翅果蠅幼蟲
25oC
31oC
翅長接近正常
殘翅
正常溫度25o
殘翅
后代
表型模擬
三、表觀遺傳 P74
基因1
基因2
基因400
身高
水稻Ghd7基因
開花
生長發育
產量
多基因共同控制一性狀
一個基因控制多個性狀
大多數情況下，基因和性狀不是一一對應的關系
一個基因控制一性狀
基因1
基因2
紅綠色盲
白化病
基因3
多指
三、表觀遺傳 P74
基因
基因
基因表達產物
環境
性狀
基因與基因、基因與基因產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控著生物體的性狀。
課堂小結
基因的表達
基因指導蛋白質的合成
翻譯
轉錄
主要表現為
基因
轉錄
翻譯
蛋白質
DNA
復制
RNA
逆轉錄
復制
中心法則
細胞分化
選擇性表達
控制酶的合成
控制蛋白質的結構
表觀遺傳
控制性狀
環境
影響

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