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第2節　基因表達與性狀的關系
一、基因表達產物與性狀的關系
1．間接途徑：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。
(1)途徑：基因酶的合成代謝過程生物體的性狀。
(2)舉例
①豌豆的圓粒與皺粒
圓粒豌豆：淀粉含量高→成熟時吸水脹大；
皺粒豌豆：編碼淀粉分支酶的基因被插入的DNA序列打亂→淀粉分支酶異常，活性大大降低→淀粉合成受阻，含量降低→成熟時失水皺縮。
②人白化病的形成：編碼酪氨酸酶的基因異常→不能合成酪氨酸酶→酪氨酸不能轉變為黑色素→表現出白化癥狀。
2．直接途徑：基因還能通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。
(1)途徑：基因蛋白質的結構生物體的性狀。
(2)舉例
囊性纖維化：編碼CFTR蛋白(一種轉運蛋白)的基因缺失了3個堿基→CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸→CFTR蛋白結構與功能異常→支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量繁殖，最終使肺功能嚴重受損。
強化記憶：
如圖表示基因與性狀之間的關系示意圖，據圖回答下列問題：
(1)過程①和②分別代表什么過程？兩者合稱是什么？
提示　①代表轉錄，②代表翻譯，兩者合稱基因的表達。
(2)囊性纖維化患者肺功能嚴重受損，其患病的直接原因和根本原因是什么？
提示　囊性纖維化的直接原因是CFTR蛋白結構異常；根本原因是編碼CFTR蛋白的基因缺失了3個堿基。
二、基因的選擇性表達與細胞分化
1．基因類型
(1)在所有細胞中都能表達的基因：指導合成的蛋白質是維持細胞基本生命活動所必需的，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因。
(2)只在某類細胞中特異性表達的基因：如卵清蛋白基因、胰島素基因。
2．細胞分化的本質：基因的選擇性表達。
3．細胞分化的結果
由于基因的選擇性表達，導致來至同一個體的體細胞中mRNA和蛋白質不完全相同，從而導致細胞具有不同的形態和功能。
強化記憶：
根據課本P72的思考·討論，回答下列問題：
(1)這三種細胞的基因組成是否相同？它們合成的蛋白質種類是否相同？
提示　這三種細胞都屬于同一只雞的體細胞，是經過有絲分裂而來的，因此基因組成相同，但合成的蛋白質種類不同。
(2)三種細胞中都有卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰島素基因，但是都只檢測到了一種基因的mRNA，這說明了什么？
提示　在高度分化的體細胞中，基因是選擇性表達的。
(3)是不是這三類細胞中表達的基因完全不相同？如不是，請舉例說明。
提示　不是。控制細胞基本生命活動的基因在所有細胞中都能表達，如核糖體蛋白基因、ATP合成酶基因等。
三、表觀遺傳及基因與性狀的對應關系
1．表觀遺傳
(1)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。
(2)表觀遺傳現象普遍存在于生物體的生長、發育和衰老的整個生命活動過程中。
(3)表觀遺傳的類型有DNA的甲基化；組蛋白的甲基化和乙酰化等。
(4)實例：蜂王和工蜂。
2．基因與性狀間的對應關系
(1)基因控制生物體的性狀
(2)生物體的性狀還受環境條件的影響。
(3)基因與基因、基因與基因表達產物、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。
強化記憶：
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，回答下列問題：
(1)圖中反映了基因控制生物體性狀的哪條途徑？除此之外，另一條途徑是什么？
提示　圖中反映的途徑是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；另一條途徑是基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。
(2)牽牛花的顏色是只由一對基因控制的嗎？
提示　不是。牽牛花的顏色是由多對基因共同控制的。
(3)牽牛花的顏色還與細胞中的pH有關，這說明了什么？
提示　生物體的性狀也受環境因素的影響。
必背知識：
1．生物體的性狀受DNA或RNA控制，但靠蛋白質來體現。
2．基因對性狀的控制有兩條途徑：一是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；二是基因通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。
3．同種生物的不同細胞中，由于基因的選擇性表達，mRNA的種類和數量不同，但tRNA、rRNA的種類沒有差異。
4．一般而言，一個基因決定一個性狀，但有些基因可決定或影響多個性狀，一個性狀也可受多個基因影響。
5．生物體的性狀是由基因和環境條件共同決定的。
6．表觀遺傳普遍存在于生物體整個生命活動過程中。
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