舉例說明基因通過控制酶的合成或蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)控制生物的性狀；說明細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果；概述生物的表觀遺傳現(xiàn)象。
“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。”
為什么相同的生物在不同的環(huán)境中會出現(xiàn)性狀差異？基因、蛋白質(zhì)、性狀三者間究竟存在怎樣的聯(lián)系？
實例1：豌豆的圓粒與皺粒
基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系
囊性纖維病是北美白種人常見的一種遺傳病，每1800個人中就有一個患者，每25個人中就有一個致病基因攜帶者。
患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細(xì)菌在肺部大量生長繁殖，最終使肺功能嚴(yán)重受損。
編碼CFTR蛋白的基因缺失3個堿基
編碼CFTR蛋白的基因
第508位缺少苯丙氨酸
編碼血紅蛋白的 基因中一個堿基對變化
血紅蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化
紅細(xì)胞成鐮刀型，運(yùn)輸O2能力降低
容易破裂，患溶血性貧血
基因通過控制__________來控制___________，進(jìn)而控制生物體的性狀
例如：豌豆的圓粒和皺粒、白化病等
基因還能通過控制_______________來_______控制生物體的性狀
例如：囊性纖維病、鐮刀型細(xì)胞貧血癥等
基因表達(dá)產(chǎn)物與性狀的關(guān)系歸納總結(jié)
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，對這三種細(xì)胞中的DNA和mRNA進(jìn)行了檢測，結(jié)果如下表所示：
說明：“+”表示檢測發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子，“-”表示檢測未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的分子。
基因的選擇性表達(dá)與細(xì)胞分化
在細(xì)胞分化的過程中，下列哪些物質(zhì)會發(fā)生改變？ DNA、tRNA、rRNA、mRNA、蛋白質(zhì)的種類
DNA、tRNA、rRNA的種類
mRNA、蛋白質(zhì)的種類
細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能
在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因
如：RNA聚合酶基因，核糖體蛋白基因等；
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，卵清蛋白基因等；
細(xì)胞分化的本質(zhì)：基因的選擇性表達(dá)
基因的選擇性表達(dá)與基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)
基因何時表達(dá)、在哪表達(dá)、以及表達(dá)水平的高低都受到調(diào)控，這種調(diào)控會直接影響性狀
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)。上圖所示的兩株柳穿魚，它們體內(nèi)Lcyc基因的序列相同，只是植株A的Lcyc基因在開花時表達(dá)，植株B的Lcyc基因不表達(dá)。研究表明，植株B的Lcyc基因不表達(dá)的原因是它被高度甲基化了。科學(xué)家將這兩個植株作為親本進(jìn)行雜交，F(xiàn)1的花與植株A的相似，F(xiàn)1自交的F2中絕大部分植株的花與植株A的相似，少部分植株的花與植株B的相似。
資料1：柳穿魚花的遺傳
這兩種基因的堿基序列有沒有改變？
這兩種基因都表達(dá)了嗎？
DNA甲基化可以遺傳嗎？
可以，柳穿魚花的實驗可以證明
分析資料1，F(xiàn)1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植株同時含有來自植株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，同時含有這兩個基因的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來自植株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。
介于黃色和黑色之間的一系列過渡類型
資料2：小鼠毛色的遺傳
具有多個可發(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。
上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？
柳穿魚花的形態(tài)改變是因為Lcyc基因的部分堿基被高度甲基化，小鼠毛色的改變是因為AXY基因的前端有一段影響AXY基因表達(dá)的特殊的堿基序列被甲基化。發(fā)生在基因或基因前端的甲基化修飾均導(dǎo)致相關(guān)基因的表達(dá)受到抑制，進(jìn)而影響性狀。
資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象有什么共同點(diǎn)？這對你認(rèn)識基因和性狀的關(guān)系有什么啟示？
資料1和資料2展示的遺傳現(xiàn)象都表現(xiàn)為基因的堿基序列保持不變，但部分堿基發(fā)生了甲基化修飾，抑制了基因的表達(dá)，進(jìn)而對表型產(chǎn)生影響。這種DNA甲基化修飾可以遺傳給后代，使后代出現(xiàn)同樣的表型?；虻膲A基序列保持不變，性狀發(fā)生改變，這表明基因與性狀的關(guān)系并不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系，基因的表達(dá)受到很多因素的影響，體現(xiàn)了基因與性狀之間關(guān)系的復(fù)雜性。
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、發(fā)育和衰老的整個生命活動過程中。
DNA甲基化(主要抑制轉(zhuǎn)錄)染色體組蛋白甲基化和乙?；刃揎棧ㄓ绊懟虮磉_(dá)）
吸煙會使人體細(xì)胞內(nèi)DNA的甲基化水平升高，對染色體上的組蛋白也會產(chǎn)生影響，還有研究發(fā)現(xiàn)，吸煙可使男性精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明顯升高。
大多數(shù)情況下,基因和性狀不是簡單的一一對應(yīng)的關(guān)系。
1.性狀與基因也存在一一對應(yīng)關(guān)系
2.一個性狀可以受到多個基因的影響
3.一個基因也可以影響多個性狀
4.性狀可由基因與環(huán)境共同決定
（1）翅的發(fā)育需要經(jīng)過酶催化的反應(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。

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第2節(jié) 基因表達(dá)與性狀的關(guān)系

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修2《遺傳與進(jìn)化》

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