資源簡介

4.2 基因表達與性狀的關系
【教學目標】
1．知道細胞質的基因
2．基因表達產物與性狀的關系
3．了解細胞質基因能引起的一些疾病
4．了解基因的選擇性表達與細胞分化的關系
5．了解表觀遺傳的概念和實例
【教學重難點】
1．教學重點：
（1）基因表達產物與性狀的關系
（2）基因的選擇性表達與細胞分化的關系
（3）表觀遺傳
2．教學難點：基因表達產物與性狀的關系、表觀遺傳
【教學方法】
講授與學生討論相結合、問題引導法、歸納
【課時安排】
1課時
【教學過程】
回憶：
DNA復制、轉錄、翻譯三者之間的關系，它們的概念分別是：
（1）DNA復制：DNA的復制過程，它是以DNA的兩條鏈為模板，形成兩個相同的子代
DNA分子的過程。
（2）轉錄：細胞核中的轉錄過程，它是以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對的原則，合成RNA的過程。
（3）翻譯：細胞質核糖體的翻譯過程，以RNA為模板，利用游離的氨基酸，合成具有一定氨基酸順序的蛋白質的過程。
既然基因通過轉錄和翻譯，最終控制了蛋白質的合成，而蛋白質是生物體生命活動的承擔者和體現者。那么，基因又是怎樣來控制生物體的性狀的呢？讓我們帶著這個問題來研究關于基因、蛋白質和性狀的關系。
（一）基因表達產物與性狀的關系
基因與蛋白質有何關系？
基因指導__蛋白質_的合成。
基因與性狀有何關系？
基因控制生物體的_性狀_。
蛋白質與生命性狀特征有何關系？
蛋白質是生命活動的_體現_者和_承擔_者
例一：豌豆的圓粒與皺粒
如何從基因控制性狀的角度解釋這一對相對性狀的形成？
原來，圓粒豌豆的DNA中有一個控制編碼淀粉分支酶的基因，淀粉分支酶可以控制淀粉的合成，淀粉的吸水性比較強，豌豆會因為淀粉吸水而膨脹，表現出圓粒的特征。而皺粒豌豆的DNA比圓粒豌豆的DNA多了一段外來的DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因。最終淀粉分支酶不能形成，導致細胞內淀粉含量也大大降低，所以豌豆就表現出皺縮。
例二：白化病
人的白化病是因為控制酪氨酸酶的基因異常引起的。酪氨酸酶可以將酪氨酸轉變成黑色素，一般存在于正常人的皮膚、毛發等處。假如說一個人由于基因不正常，而導致不能正常地合成酪氨酸酶，那么，酪氨酸也不能正常對轉變成黑色素，這個人就會表現出白化病的癥狀。
白化病患者的癥狀通常表現為皮膚、毛發均為白色、虹膜及瞳孔呈淡紅色，視網膜無色素，怕光。
結論1：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。
（間接控制）
例三：囊性纖維病的發病機理
囊性纖維病是北美白種人中比較常見的一種遺傳病，患者汗液中的氯離子濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時死于肺部感染。
大部分患者中，編碼一個跨膜蛋白的基因缺失了3個堿基，導致跨膜蛋白的第508位缺少了一個苯丙氨酸，結果影響了跨膜蛋白的結構，使跨膜蛋白轉運氯離子的功能異常，導致患者支氣管中的黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量繁殖，最終使肺功能嚴重受損。
雖然這種疾病還沒有有效的治療方法，但是，我們理解它的基因水平的致病機理，對于以后研究，治療這種疾病，有著非常重要的作用。
結論2：基因還能通過控制蛋白質的__結構__而_直接_控制生物體的_性狀__（直接控制）
（二）基因的選擇性表達與細胞分化
分析不同類型細胞中DNA和mRNA的檢測結果
1．這3種細胞中合成的蛋白質種類有什么差別？
3種細胞中合成的蛋白質都是該細胞中的特異性蛋白質。
2．3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？
在特定的細胞中，基因的表達選擇性，進而產生特異性的表達產物。
細胞分化的本質就是基因的選擇性表達。
（三）表觀遺傳
資料1：
資料2：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渡類型。研究表明，Avy基因的表達受甲基化的抑制，甲基化程度越高，Avy基因的表達受到的抑制就越明顯，小鼠體毛的顏色就越深。
1．上述資料中，柳穿魚和小鼠性狀改變的原因是什么？
基因的表達受到抑制
2．資料1中，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的堿基序列并沒有變化，但DNA的甲基化修飾可以遺傳給后代
3．資料1和資料2展示的遺傳現象有什么共同點？這對你認識基因和性狀的關系有什么啟示？
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。
（四）總結
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。
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而又繁而有序的網絡，精細地調控著生物體的性狀。
21世紀教育網 www．21cnjy．com 精品試卷·第 1 頁 （共 6 頁）

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