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1、第第2节节 基因表达与性基因表达与性状的关系状的关系（第（第1课时）课时）第4章 基因的表达转录翻译蛋白质基因RNA复习回顾基因如何指导蛋白质的合成？性状基因、蛋白质和性状之间是何关系呢？控制 1这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？2两种叶形的基因相同，形态不同，能否说明基因与性状为一一对应的关系？推测引起两种叶形差异可能的原因是什么？一样。基因和性状不是一一对应的关系。可能与水毛茛两种叶形所处的环境有关。基因究竟是如何控制生物性状的呢？问题探讨问题探讨实例一：豌豆的圆粒和皱粒豌豆的圆粒与皱粒豌豆的圆粒与皱粒性状对比性状对比（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）（淀粉在细胞中具有保留水分的作用
2、）圆粒：饱满，能有效保留水分圆粒：饱满，能有效保留水分 皱粒：皱缩，失水皱粒：皱缩，失水基因对比：基因对比：圆粒：含有编码圆粒：含有编码淀粉分支酶淀粉分支酶的基因的基因 皱粒：插入了一段外来皱粒：插入了一段外来DNADNA序列，打乱了编码序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因淀粉分支酶的基因实例一：豌豆的圆粒和皱粒_淀粉分支酶_淀粉含量_淀粉_，含量降低豌豆能有效地保留水分，十分饱满_正常的淀粉分支酶基因被插入的DNA序列打乱的异常淀粉酶基因正常的异常的淀粉分支酶丰富合成受阻豌豆由于失水而皱缩基因基因酶酶细胞细胞代谢代谢性状性状实例二：白化病人的白化病人的白化病性状对比性状对比 正常：皮肤颜色正常，
3、毛发为黑色正常：皮肤颜色正常，毛发为黑色 患病：患病：皮肤、毛发为淡白色皮肤、毛发为淡白色基因对比：基因对比：正常：含有编码正常：含有编码酪氨酸酶酪氨酸酶的基因的基因 患病：编码患病：编码酪氨酸酶酪氨酸酶的基因异常的基因异常白化病患者白化病患者正常人正常人实例二：白化病正常的形成机制正常的形成机制患者的形成机制患者的形成机制编码酪氨酸酶的基因正常编码酪氨酸酶的基因正常酪氨酸酪氨酸酶正常酶正常酶将酪氨酸转变为黑色素酶将酪氨酸转变为黑色素表现正常表现正常编码编码酪氨酸酪氨酸酶的基因被打乱酶的基因被打乱酪氨酸酪氨酸酶异常，无法正常合成酶异常，无法正常合成缺少酶，酪氨酸无法合成黑色素缺少酶，酪氨酸无法
4、合成黑色素缺乏黑色素表现白化症状缺乏黑色素表现白化症状基因基因酶酶细胞细胞代谢代谢性状性状基因表达产物与性状的关系淀粉分支酶基因异常合成的淀粉分支酶异常淀粉合成受阻，含量下降豌豆由于失水而皱缩酪氨酸酶基因异常酪氨酸酶无法正常合成细胞不能正常合成黑色素个体表现为白化症状你能总结出以上两个实例中基因控制性状的途径吗？小结 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。基因表达产物与性状的关系实例三：囊性纤维化 囊性纤维化是北美白种人中一种常见的遗传病，大约70%的囊性纤维化患者中编码CFTR转运蛋白的基因缺失了3个碱基，导致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，其空间结构发生改变，使C
5、FTR转运氯离子的功能出现异常，导致患者支气管中黏液增多，管腔受阻，细菌在肺部大量生长繁殖，最终使肺功能严重受损。基因表达产物与性状的关系正常的形成机制正常的形成机制患者的形成机制患者的形成机制编码编码CFTRCFTR蛋白的基因正常蛋白的基因正常CFTRCFTR蛋白蛋白正常正常CFTRCFTR转运氯离子的功能正常转运氯离子的功能正常表现正常表现正常编码编码CFTRCFTR蛋白蛋白的基因缺失的基因缺失3 3个碱基个碱基CFTRCFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸蛋白异常，缺少苯丙氨酸CFTRCFTR转运氯离子的功能异常转运氯离子的功能异常支气管粘液增多支气管粘液增多粘液清除困难，肺功能严重受损粘液清除
6、困难，肺功能严重受损基因基因蛋白质蛋白质结构结构功能功能性状性状实例四：镰状细胞贫血红细胞易破裂，使人患溶血性贫血正常红细胞红细胞自由流动正常血红蛋白镰状红细胞镰状红细胞阻塞血流异常血红蛋白正常的编码血红蛋白的基因编码血红蛋白的基因碱基有变化实例四：镰状细胞贫血正常的形成机制正常的形成机制患者的形成机制患者的形成机制编码血红蛋白的基因正常编码血红蛋白的基因正常血红蛋白血红蛋白正常正常红细胞呈圆饼状，正常运输红细胞呈圆饼状，正常运输O O2 2表现正常表现正常编码编码血红蛋白血红蛋白的基因谷氨酸被替换的基因谷氨酸被替换血红蛋白蛋白异常，缺谷多缬血红蛋白蛋白异常，缺谷多缬红细胞呈镰刀型，运输红细胞
7、呈镰刀型，运输O O2 2能力降低能力降低出现溶血、贫血等症状出现溶血、贫血等症状基因基因蛋白质蛋白质结构结构细胞细胞结构结构性状性状小结 基因通过控制表达产物蛋白质的结构直接控制生物体的性状。基因表达产物与性状的关系蛋白质的结构基因细胞代谢生物性状酶间接控制直接控制 通过以上四个实例的分析，尝试用箭头和文字总结出基因对性状控制的两种途径。学生活动 我们知道，人是由受精卵发育来的，受精卵经过分裂形成多个细胞，进而形成不同类型的细胞，如红细胞、神经细胞、肌肉细胞等。1这个过程我们称为什么？2这些细胞的基因是否相同？3这些不同类型细胞的结构和功能都不相同。可能的原因是什么？生物体多种性状的形成，都
8、是以细胞分化为基础的。在细胞分化过程中是什么原因使这些细胞结构功能发生了差异？是否有证据证明呢？想一想细胞分化相同不同类型细胞中基因的表达情况不完全相同。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。思考讨论 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，这三种细胞中分别有不同的蛋白质，卵清蛋白、珠蛋白及胰岛素，科学家对这3种细胞中DNA、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
9、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。思考讨论根据检测结果推测，3种细胞中合成的蛋白质有什么差别？123种细胞含有的基因相同，但只检测到其中一种基因的mRNA，为什么？每种细胞只合成3种蛋白质中的一种。细胞中不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。这些细胞出现差异是在细胞分化过程中基因在不同细胞中特异性表达的结果。即基因的选择性表达。基因的选择性表达与细胞分化基因在所有细胞中都表达的基因在某些细胞中特异性表达的基因核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因等卵清蛋白基因、胰岛素基因等指导合成的蛋白质是维持细胞生命活动所必需的。管家基因奢侈
10、基因 细胞分化的本质是基因的选择性表达。随堂练习1.图中_是奢侈基因，_是管家基因；2.图中_最可能是ATP合成酶基因；3.图中_最可能是胰岛素基因；4.神经细胞有没有胰岛素基因？_ 神经细胞能不能产生胰岛素？_ 原因是_；甲乙丙丁丁甲 有不能基因的选择性表达基因的选择性表达与细胞分化细胞分化的细胞分化的“不变不变”与与“变变”DNADNA、不变不变细胞的数目细胞的数目变变m mRNARNA、蛋白质的种类、蛋白质的种类细胞的形态、结构和功能细胞的形态、结构和功能tRNAtRNA、rRNArRNA基因控制酶的合成控制蛋白质的结构性状细胞分化的本质是基因的选择性表达间接控制细胞代谢直接控制基因表达
11、产物与性状的关系相同基因不同的蛋白质基因选择性表达不同类型的细胞表现不同的mRNA合成例1我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中，由该受精卵发育而成的羊，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可治疗血友病。下列叙述错误的是（）A这项研究说明人和羊共用一套遗传密码B该羊的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因C该羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因D该羊的后代也可能含有人的凝血因子基因C例2人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，原因是这两种细胞内（）AtRNA不同BrRNA不同CmRNA不同DDNA上的遗传信息不同C人体皮肤细胞与肌肉细胞是细胞分化形成的，而细胞分化的实质是基因的选择
12、性表达，因此两种细胞中的mRNA有所区别。解析解析1 1、下图为豌豆种子圆粒性状的产生机制。下列叙述错误的是下图为豌豆种子圆粒性状的产生机制。下列叙述错误的是 A.A.图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制进而控制生物体的性状生物体的性状 B.B.当编码淀粉分支酶的基因被打乱时当编码淀粉分支酶的基因被打乱时,细胞内淀粉的含量会上升细胞内淀粉的含量会上升 C.C.皱粒种子中蔗糖含量相对较高皱粒种子中蔗糖含量相对较高,味道更甜美味道更甜美 D.D.图中图中过程中碱基互补配对的方式有差异过程中碱基互补配对的方式有差异B B练习练习2 2、着
13、色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因于、着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因于DNADNA损伤。损伤。深入研究发现患者体内缺乏深入研究发现患者体内缺乏DNADNA修复酶，修复酶，DNADNA损伤后不能修复损伤后不能修复,从从而引起突变。这说明一些基因而引起突变。这说明一些基因 A.A.通过控制酶的合成来控制代谢过程通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性进而控制生物体的性状状 B.B.通过控制蛋白质的结构通过控制蛋白质的结构,从而直接控制生物体的性状从而直接控制生物体的性状 C.C.通过控制酶的合成通过控制酶的合成,从而直接控制生物体的性状从而直接控制生物体的性状 D.D.
14、可以直接控制生物体的性状可以直接控制生物体的性状,发生突变后生物的性状随之发生突变后生物的性状随之改变改变A A练习练习3 3、如图为人体内基因对性状的控制过程，下列相关叙述正确的是、如图为人体内基因对性状的控制过程，下列相关叙述正确的是 A.A.基因基因1 1和基因和基因2 2可出现在人体内的同一个细胞中可出现在人体内的同一个细胞中 B.B.图中图中过程需过程需RNARNA聚合酶的催化，聚合酶的催化，过程需过程需tRNAtRNA的催化的催化 C.C.过程形成的结果存在差异，根本原因是血红蛋白结构的不同过程形成的结果存在差异，根本原因是血红蛋白结构的不同 D.D.和和过程均体现出基因通过控制蛋
15、白质的结构直接过程均体现出基因通过控制蛋白质的结构直接控制人体的性状控制人体的性状A A练习练习4 4、下表是人体内的红细胞、下表是人体内的红细胞(未成熟未成熟)、胰岛、胰岛B B细胞、浆细胞（与合成抗细胞、浆细胞（与合成抗体有关）内所含有的核基因及这些基因表达的情况体有关）内所含有的核基因及这些基因表达的情况(“(“”表示该基表示该基因能表达，因能表达，“”表示该基因未表达表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是。下列有关说法正确的是 A.A.均表示均表示“”B B此表说明细胞分化导致基因的选择性表达此表说明细胞分化导致基因的选择性表达 C C三种细胞中三种细胞中mRNAmRNA和蛋白质种类
16、完全不同和蛋白质种类完全不同 D D三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同类不完全相同细胞细胞血红蛋白血红蛋白基因基因胰岛素基因胰岛素基因抗体基因抗体基因有氧呼吸酶有氧呼吸酶基因基因红细胞红细胞胰岛胰岛B B细胞细胞浆细胞浆细胞A A练习练习5 5、如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a a、b b表示细胞所进行的生理表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是过程。下
17、列叙述正确的是 aa过程是有丝分裂，过程是有丝分裂，b b过程是细胞分化过程是细胞分化 乙和丙的染色体组成不同乙和丙的染色体组成不同 丁与戊因遗传物质不同而发生分化丁与戊因遗传物质不同而发生分化 甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同 A A B B C C D DB B练习练习D D6 6、同一生物体内的不同组织细胞之间，不同的是同一生物体内的不同组织细胞之间，不同的是 A.A.染色体上的基因染色体上的基因 B.B.细胞质中的细胞质中的tRNAtRNA C.C.遗传密码的种类遗传密码的种类 D.D.细胞质中的细胞质中的mRNAmRNA7 7、下列有关细胞分化的叙述，错误的是、下列有关细胞分化的叙述，错误的是 A A造血干细胞分化形成白细胞的过程是不可逆的造血干细胞分化形成白细胞的过程是不可逆的 B B分化后的不同组织细胞中蛋白质种类完全不同分化后的不同组织细胞中蛋白质种类完全不同 C C细胞分化有利于提高多细胞生物各种生理功能的效率细胞分化有利于提高多细胞生物各种生理功能的效率 D D老年人体内仍然存在着具有分裂和分化能力的细胞老年人体内仍然存在着具有分裂和分化能力的细胞B B练习练习