4.2 基因表达与性状的关系-2024-2025学年高一生物同步备课课件（人教版2019必修2）

第四章基因的表达 第2节 基因表达与性状的关系 微信公众号：中学生物科学，欢迎关注！ 教学目标 目标 01 02 03 结合基因、性状与环境三者关系,理解表观遗传现象并学以致用；通过表观遗传的发现认同科学是不断发展的，人类对自然界的探究永无止境（生命观念、社会责任） 理解并描述基因的选择性表达与细胞分化的关系。（生命观念、科学思维） 通过资料分析.建立基因控制性状的两种模型 (科学探究、科学思维) 2 同一株水毛茛，裸露在空气中的叶和浸在水中的叶表现出了两种不同的形态。 浮在水面上的叶子是宽阔的五边形或者手掌形，而沉在水中的叶子则变成了细细的丝状叶。 一样 讨论：1.这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？ 2.这两种叶形差异，可能由什么因素引起？ 情景材料一： 叶片所处环境因素 我们吃的白萝卜其实是萝卜植株变态发育的根，若一直埋在土壤中生长，其通常是白色的，但如果生长过程中一部分暴露在土壤外，那一部分将表现出叶一样的绿色。 “橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳，叶徒相 似，其实味不同。所以然者何？水土异也。” 为什么相同的生物在不同的环境中会出现性状差异？ 基因、蛋白质、性状三者间究竟存在怎样的联系？ 基因 控制 蛋白质 体现 性状 蛋白质是生命活动的主要承担者 怎样控制？ 情景材料二： 圆粒豌豆 皱粒豌豆 你吃过pea吗？ 一、基因表达产物与性状的关系 圆粒豌豆的形成机制 编码淀粉分支酶的基因正常 淀粉分支酶活性正常 淀粉合成正常，含量增加 淀粉含量高，有效保留水分 皱粒豌豆的形成机制 编码淀粉分支酶的基因被打乱 淀粉分支酶异常，活性降低 淀粉合成受阻，含量降低 淀粉含量低的由于失水而皱缩 基因 酶 代谢过程 性状 外来DNA 插入 一、基因表达产物与性状的关系 人的白化病 情景材料三： 这只大猩猩名为雪花，1964年出生，1966入住巴塞罗那动物园，一生都生活在那里，2003年死于皮肤癌。是现今发现的唯一白化病大猩猩 一、基因表达产物与性状的关系 白化病是由于编码酪氨酸酶的基因不正常，缺少酪氨酸酶，导致机体不能合成黑色素。毛发白色，皮肤淡红色，畏光。 基因A mRNA 酪氨酸酶 酪氨酸 中间产物 黑色素 转录 翻译 合成黑色素的代谢途径 人的白化病 情景材料三： 两个实例有什么共同点吗？ 基因　 酶 代谢 过程 生物性状 控制 控制 控制 一、基因表达产物与性状的关系 基因通过控制____的合成来控制___________，进而控制生物体的性状。 结论一： 酶 代谢过程 间接控制 其他类似例子？ 做过的遗传题！ 酒精（乙醇） 乙醇脱氢酶 乙醛 乙醛脱氢酶 乙酸 （醋酸） CO2、H2O等 乙醇脱氢酶 相关基因 乙醛脱氢酶 相关基因 乙醛有毒，扩张血管 酒精（乙醇） 乙醇脱氢酶 乙醛 乙醛脱氢酶 乙酸 （醋酸） CO2、H2O等 乙醇脱氢酶 相关基因 乙醛脱氢酶 相关基因 乙醛增多，乙醛有毒，扩张血管 喝酒上脸 （脸红） 酒精中毒 （脸白） 酒量好 为什么酒量差的人好像训练后好像酒量提高了？ 酒量差的人肝脏不能有效将酒精分解，长期喝酒训练后，机体会做出调整，让酒精充满整个身体以稀释酒精，达到酒量变大的假象。但长期以往对身体的危害很大！ 一、基因表达产物与性状的关系 囊性纤维病是北美白种人常见的一种遗传病，每1800个人中就有一个患者，每25个人中就有一个致病基因携带者。 情景材料四： 正常气管 囊性纤维化气管 气流大小 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 编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基 编码CFTR蛋白的基因 第508位缺少苯丙氨酸 CFTR蛋白片段 CFTR蛋白结构异常 CFTR蛋白功能异常 囊性纤维化 一、基因表达产物与性状的关系 一、基因表达产物与性状的关系 CFTR蛋白作用原理分析 ATP ADP 功能正常的CFTR蛋白 H2O 异常关闭的CFTR蛋白 稀薄的黏液 氯离子 黏稠的分泌物不断积累 细胞对氯离子转运异常，细胞积累氯离子，不断吸收周围黏液水分，黏液变得黏稠，堵塞呼吸道，细菌大量繁殖诱发感染。 一、基因表达产物与性状的关系 正常的形成机制 编码CFTR蛋白的基因正常 CFTR蛋白正常 CFTR转运氯离子的功能正常 表现正常 患者的形成机制 编码CFTR蛋白的基因缺失3个碱基 CFTR蛋白异常，缺少苯丙氨酸 CFTR转运氯离子的功能异常 黏液清除困难，细菌繁殖，肺部感染 基因型 蛋白质结构 表现型 编码血红蛋白的 基因中一个碱基对变化 血红蛋白的结构发生变化 红细胞成镰刀型，运输O2能力降低 容易破裂，患溶血性贫血 基因还能通过控制______________来_____控制生物体的性状 结论二： 蛋白质的结构 直接 基因 性状表现 蛋白质结构 情景材料五： 镰状细胞贫血 直接控制 一、基因表达产物与性状的关系 1.间接控制途径 基因通过控制__________来控制___________，进而控制生物体性状 酶的合成 代谢过程 例如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病等 2.直接控制途径 基因还能通过控制_______________来_______控制生物体性状 蛋白质的结构 直接 例如：囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等 一 基因表达产物与性状的关系归纳总结 基因可通过控制酶合成或蛋白质结构来控制生物体性状，那为什么来自同一个受精卵的细胞发育过程中形态、功能等方面有差异呢？ 二、基因的选择性表达与细胞分化 思考•讨论： 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 + + + - - + 1. 这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 3种基因转录的mRNA分别出现在3种细胞中，表明每种细胞只合成3种蛋白质中的一种，因此这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 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，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 二、基因的选择性表达与细胞分化 2. 3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测 到了其中一种基因的mRNA证明事实说明了什么？ 这一事实说明细胞中并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性。 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 + + + - - + 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 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，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 思考•讨论： 二、基因的选择性表达与细胞分化 思考•讨论： 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 + + + - - + 分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 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，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 3. 3种细胞中有表达情况相同的基因吗？ 虽有一些特定功能的蛋白质，只在特定的细胞中合成，但也有些蛋白质在所有的细胞中都合成，比如ATP合酶基因、细胞呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。 二、基因的选择性表达与细胞分化 奢侈基因 只在某些细胞中特异性表达的基因。比如：卵清蛋白基因、胰岛素基因。 管家基因 所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的。 比如：核糖体蛋白基因，ATP合成酶基因。 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的“不变”与“变” 不 变 变 DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目 mRNA、蛋白质的种类、细胞的形态、结构和功能 二、基因的选择性表达与细胞分化 细胞分化的本质： 基因的选择性表达。 基因的选择性表达与基因表达的调控有关 红细胞 B细胞 抗体合成基因关闭 血红蛋白基因开启 血红蛋白 抗体合成基因开启 血红蛋白基因关闭 抗体 巩固练习 “管家基因”在所有细胞中表达；“奢侈基因”只在特定组织细胞中表达。属于“奢侈基因”表达产物的是( ) A. ATP水解酶 B. RNA聚合酶 C. 膜蛋白 D. 血红蛋白 D “基因什么时候表达、 在哪种细胞中表达、 表达水平高低如何 以及怎么调节？” 三、表观遗传 思考•讨论：柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 资料1： 植株A 植株B 柳穿鱼是一种园林花卉。两株柳穿鱼，除了花形态结构不同，其他方面基本相同。 柳穿鱼花的形态结构 Lcyc基因的表达（转录和翻译） 植株A 植株B 直接 相关 基因 不 相 同 同 开花时 表达 不表达 （甲基化）： 植株BLcyc基因不表达的原因是它被高度甲基化（Lcyc基因有多个碱基连接甲基基团） 三、表观遗传 思考•讨论：柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 正常 植株A Lcyc基因 高度甲基化 植株B × （杂交） F1 （自交） F2 少部分 植株A相似 绝大部分 P Lcyc基因 为什么会出现上述现象？ 资料一信息梳理——补充 --ATGCATGCAT…… CGATCGTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC--- --TACGTACGTA ……GCTAGCATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG--- 基因（Lcyc基因） 非编码区 非编码区 编码区 (编码mRNA) 启动子 终止子 CA …… UCCCUAAGGAUAG CCAUCCCAGAUG 转录 mRNA 翻译 蛋白质 若DNA甲基化后又会怎样呢？ 资料一信息梳理——补充 --ATGCATGCAT…… CGATCGTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC--- --TACGTACGTA ……GCTAGCATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG--- 基因（Lcyc基因） 非编码区 非编码区 编码区 启动子 终止子 CH3 CH3 DNA启动子甲基化后其中一种机制可能吸引其他蛋白质与之结合，RNA聚合酶便不能结合上去，该基因不能转录，则不能表达！ 三、表观遗传 思考•讨论：柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 某种实验小鼠毛色受一对等位基因Avy和a控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a隐性基因，黑色体毛。 资料2：小鼠毛色遗传 黑色体毛 aa 黄色体毛 Avy Avy Avya 介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型 性状改变原因？ DNA甲基化抑制了基因的表达！ 5` 3` Avy基因 特殊碱基序列 在Avy基因前端有一段特殊的碱基序列决定该基因表达水平，有多个可发生DNA甲基化修饰的位点，当这些位点没有甲基化时，Avy基因正常表达，小鼠表现为黄色。这些位点甲基化后，Avy基因表达受到抑制。 甲基化程度越高，Avy基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。 三、表观遗传 思考•讨论：柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传 1.上述资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？ 柳穿鱼花的形态改变是因为Lcyc基因的部分碱基被高度甲基化，小鼠毛色改变是因为AXY基因前端有一段影响AXY基因表达的特殊的碱基序列被甲基化。 发生在基因或基因前端甲基化修饰均导致相关基因表达受到抑制，进而影响性状。 G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ G C 3’ 5’ CH3 CH3 未甲基化 甲基化 植株A 植株B 开花时不表达 开花时表达 Avy基因 调控 黄色 颜色越深 甲基化 程度越高 抑制 抑制越明显 CH3 Avy基因 甲基化 三、表观遗传 2.资料1F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？ F1植株同时含有来自植株A和B的Lcyc基因。植株ALcyc基因能够表达，表现为显性；植株B的Lcyc基因由于部分碱基被甲基化，基因表达受到抑制，表现为隐性。因此，同时含这两个基因的F1中，F1的花与植株A的相似。F1自交后，F2中有少部分植株含有两个来自植株B的Lcyc基因，由于该基因部分碱基被甲基化，基因表达受抑制，因此，这部分植株花与植株B相似。 （自交） F2 三、表观遗传 3.资料1和2展示遗传现象有共同点？对你认识基因和性状关系启示？ 表现为基因碱基序列保持不变，但部分碱基发生甲基化修饰，抑制基因表达，进而对表型产生影响。这种DNA甲基化修饰可以遗传给后代，使后代出现同样表型。基因碱基序列保持不变，性状发生改变，这表明基因与性状关系并不是简单的一一对应关系，基因的表达受到很多因素影响，体现基因与性状之间关系复杂性。 抑制 影响 碱基序列没有发生变化 部分碱基发生了甲基化修饰 基因的表达 表型 可遗传，并影响后代表现 三、表观遗传 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 2.发生时期： 普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 基因组成相同的同卵双胞胎所具有的微小差异就与甲基化有关 基因甲基化决定了蜜蜂发育成工蜂还是蜂王，二者在DNA序列方面是完全一致的 1.概念： 思维训练 提出假说 遗传学家曾做过这样的实验： 果蝇幼虫正常培养温度为25 ℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在 31 ℃环境中培养，得到一些翅长接近正常的果蝇成虫，翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。 针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常果蝇成虫原因提出假说，进行解释。 残翅果蝇 翅长接近正常的果蝇 翅的发育需要经过酶的催化的反应，而酶是在基因指导下合成的，而酶的活性受到温度、pH的影响。 吸烟 酗酒 暴食 熬夜 不良生活习惯 我只对自己造成影响，不改变遗传物质，所以对下一代没有影响！ 三、表观遗传 基因通过其表达产物——蛋白质来控制性状。细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。 细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，表观遗传能够使生物体在基因的碱基序列不变的情况下，发生可遗传的性状改变。 与社会的联系 吸烟会使人体细胞内DNA甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响，还有研究发现，吸烟可使男性精子活力下降，精子中DNA甲基化水平明显升高。 环境 DNA甲基化 诱发 除DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。（教材P74，相关信息） 组蛋白甲基化后，会使DNA缠绕在组蛋白上更紧，这样DNA不能解开双链从而不能转录，基因不能表达！ 非编码RNA 非编码RNA：不编码蛋白质的RNA。(除tRNA和rRNA) DNA DNA mRNA 非编码RNA 蛋白质 阻止翻译(抑制基因表达) 互补配对 如下图所示的一种非编码RNA （主要抑制翻译） 三、表观遗传 表观遗传 定义 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 类型 存在时期 普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 1 2 3 ②非编码RNA干扰（例如miRNA） ①DNA甲基化修饰 ③染色体上组蛋白甲基化、乙酰化等 （稳定） （不稳定） （了解） 特征 可遗传性、可逆性、DNA不变 三、表观遗传 表观遗传 定义 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。 类型 存在时期 普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。 1 2 3 ②非编码RNA干扰（例如miRNA） ①DNA甲基化修饰 ③染色体上组蛋白甲基化、乙酰化等 四、基因与性状的关系 基因通过其表达产物蛋白质来控制性状，细胞内的基因表达与否以及表达水平的高低都是受到调控的。 细胞分化的实质是基因选择性表达的结果， 表观遗传能够使生物体在基因碱基序列不变情况下发生可遗传的性状改变 四、基因与性状的关系 基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间相互作用形成一个复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 关系 1 2 3 一个基因 一种性状 控制 基因的特异性 如红绿色盲、白化病等单基因遗传病 多个基因 一种性状 控制 多基因效应 如:人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。 一个基因 多种性状 控制 基因的多效性 如研究发现水稻中Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与开花调控，且对水稻生长、发育和产量都有重要作用。 基因与性状并不是简单的一一对应的关系 表型=基因型+环境 课堂小结 经典遗传、表观遗传、环境等对表型的影响 DNA mRNA 蛋白质 性状 转录 翻译 体现 经典遗传 表观遗传 调控 环境 影响 影响 2.表观遗传：碱基序列不变，引起的性状变化可遗传 3.仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传 1.经典遗传：碱基序列改变，引起的性状变化可遗传 一、概念检测 1.个体的性状和细胞的分化都取决于基因的表达及其调控。相关表述是否正确。 (1)基因与性状之间是一 一对应的关系。（ ） (2)细胞分化产生不同类型细胞，因为不同类型细胞内基因的表达存在差异。（ ） × √ 2.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。叙述错误的（ ） 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 练习与应用 练习与应用 二、拓展应用 1.有人说，“基因是导演，蛋白质是演员性状是演员的表演作品。”你认为这种说法有道理吗?为什么? 请你整理总结基因、蛋白质和性状三者之间的关系。 这种说法有一定的道理。 基因通常是有遗传效应的DNA片段，DNA上特定的碱基排列顺序，蕴含着一定的遗传信息，可类比成组织者(导演)，负责整部作品的呈现；蛋白质是生命活动的主要承担者，具体参与细胞的各项生命活动，可类比成执行者(演员)；而性状则是生物体表现出来的形态结构、生理和行为等特征的总和，主要是由蛋白质参与完成的，可类比成呈现方式(作品)。当然，打比方总会有比得不合理之处，因此，只能说有一定的道理。 三者之间关系：基因通过控制蛋白质的合成控制生物体的性状。 练习与应用 2.孟德尔通过豌豆杂交实验发现了分离定律和自由组合定律，然而，与他同时代的一些生物学家利用某些植物做一些性状的杂交实验时，并没有得出3:1和9:3:3:1的数量比；孟德尔用山柳菊也未得到与豌豆杂交实验相同的结果。请回答下列问题。 (1)为什么利用这些植物进行某些性状的杂交实验时，难以得出3:1和9:3:3:1的数量比?请运用所学知识对可能的原因作出推测。 ①基因与性状的关系并不是简单的一一对应的关系，存在多对基因控制对性状和一对基因控制多对性状的情形； ②核基因在染色体上呈线性排列，因此这些基因有可能位于同源染色体上，导致这些基因控制的性状不遵循自由组合定律； ③某些植物进行无性生殖，性状传递也不遵循孟德尔遗传规律； ④个别性状可能是细胞质基因控制或与母本提供的细胞质成分有关。 练习与应用 2.孟德尔通过豌豆杂交实验发现了分离定律和自由组合定律，然而，与他同时代的一些生物学家利用某些植物做一些性状的杂交实验时，并没有得出3:1和9:3:3:1的数量比；孟德尔用山柳菊也未得到与豌豆杂交实验相同的结果。请回答下列问题。 你怎样看待科学实验的可重复性? 科学实验必须是可重复的，只有这样才能说明实验的现象和结果是一种必然规律，而不是偶然发生的。科学实验的可重复性包括两方面： 第一，实验样本量足够大，在相同实验条件下要有足够的重复观察次数； 第二，任何实验结果的可靠性应经得起独立重复实验的考验，重复实验是检查实验结果可靠性的唯一方法。由于生物多样性的存在，不同生物的背景条件隐蔽且不一致(如山柳菊以无性生殖为主)，导致生命世界的很多现象具有独特性，不能用统一的定律解释。因此，生命科学实验的可重复性是有一定前提和条件限制的。 练习与应用 3. 某种猫的雄性个体有两种毛色：黄色和黑色；而雌性个体有三种毛色：黄色、黑色、黑黄相间。分析这种猫的基因，发现控制毛色的基因是位于X染色体上的一对等位基因：X0（黄色）和XB（黑色），雄猫只有一条X染色体，因此，毛色不是黄色就是黑色。而雌猫却出现了黑黄相间的类型，这是为什么呢？是不是雌猫的有些细胞内X0表达，而另一些细胞内XB表达呢？请查找资料，寻找答案。 对于基因型为XBX0的雌猫，如果体细胞中携带黑毛基因B的X染色体失活，XB就不能表达，而另一条X染色体上的XO表达，那么由该细胞增殖而来的皮肤上会长出黄色体毛；同理，如果体细胞中携带黄毛基因O的X染色体失活，则X0不表达，XB表达，由该细胞增殖而来的皮肤上就会长出黑色体毛。因此，基因型为XBX0的雌猫会呈现黑黄相间的毛色。 复习与提高 一、选择题、 1. 已知一段双链DNA中，鸟嘌呤所占的比例为20%，由这段DNA转录出来的mRNA中，胞嘧啶的比例是( ) A. 10% B. 20% C. 40% D. 无法确定 2. 一条肽链有500个氨基酸，则作为合成该肽链模板的mRNA和用来转录mRNA的DNA的碱基至少有 ( ) A. 500和1000个 B. 1000 和2000 个 C. 1500 和 1500 个 D. 1500 和 3000 个 3. 基因指导蛋白质合成的过程包括转录和翻译，下列相关叙述错误的是 ( ) A. 转录和翻译都遵循碱基互补配对原则 B. 转录以核糖核苷酸为原料，翻译以氨基酸为原料 C. 遗传信息既可以从DNA流向蛋白质，也可以从蛋白质流向DNA D. 在真核细胞中，染色体上基因的转录和翻译是在细胞内的不同区室中进行的 D D C 复习与提高 4. 基于对基因与生物体性状关系的理解，判断下列表述正确的是( ) A. 生物体的性状主要是由基因决定的 B. 每种性状都是由一个特定的基因决定的 C. 基因都是通过控制酶的合成来控制性状的 D. 基因的碱基序列相同，该基因决定的性状一定相同 C 5. 人体的神经细胞和肌细胞的形态、结构和功能不同，是因为这两种细胞内( ) A. tRNA不同 B. rRNA不同 C. mRNA不同 D. DNA上的遗传信息不同 C 复习与提高 1. 我国科学家发现在体外实验条件下，某两种蛋白质可以形成含铁的杆状多聚体，这种多聚体能识别外界磁场并自动顺应磁场方向排列。编码这两种蛋白质的基因，在家鸽的视网膜中共同表达。请回答下列问题。 （1）家鸽视网膜细胞表达这两种蛋白质的基本过程是 。 （2）家鸽的所有细胞是否都含有这两个基因并进行表达（答“是”或“否”） ，判断的理由是 。 在视网膜细胞的细胞核中，编码这两种蛋白质的基因分别转录出相应的mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质，在核糖体上翻译出蛋白质。 否。家鸽的所有细胞均由受精卵发育而来，因此所有的细胞都含有这两个基因，但这两个基因只在部分细胞（如视网膜细胞）中特异性表达，不会在所有细胞中都表达。 复习与提高 1. 我国科学家发现在体外实验条件下，某两种蛋白质可以形成含铁的杆状多聚体，这种多聚体能识别外界磁场并自动顺应磁场方向排列。编码这两种蛋白质的基因，在家鸽的视网膜中共同表达。请回答下列问题。 （3）如果这两个基因失去功能，家鸽的行为可能发生的变化是_______ 。要验证你的推测，请设计实验来验证，写出你的实验思路： 。 以A、B分别代表编码这两种蛋白质的基因。先设法去除家鸽的这两个基因（基因敲除），组别为①去除A基因，②去除B基因，③同时去除A基因和B基因，④不去除基因的家鸽（对照组）；分别测定4组家鸽视网膜细胞中是否有含铁的杆状蛋白质多聚体，如果有，进一步测定含量；然后在同一条件下放飞4组家鸽，观察它们的定向运动能力；实验要重复多次，确保可重复性。 无法合成有功能的含铁的杆状蛋白质多聚体，可能导致家鸽无法“导航”，失去方向感。 复习与提高 2. 在人群中，有多种遗传病是由苯丙氨酸的代谢缺陷所致。人体内苯丙氨酸的代谢途径如下图所示。 缺乏酶⑤，会使人患白化病；缺乏酶③，会使人患尿黑酸症。 请回答下列问题。 (1) 哪种酶的缺乏会导致人患白化病？尿黑酸在人体内积累会使人的尿液中含有尿黑酸，这种尿液暴露在空气中会变成黑色，这是尿黑酸症的普遍表现。请分析缺乏哪种酶会使人患尿黑酸症。 复习与提高 (2) 从这个例子可以看出，基因、营养物质的代谢途径和遗传病这三者之间有什么关系？ 由这个例子可以看出，白化病等遗传病是由某些缺陷基因所引起的，这些基因的表达产物可能是参与营养物质代谢途径的重要的酶。基因可以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。 （3）苯丙酮尿症表现为苯丙氨酸的代谢产物之一—— 苯丙酮酸积累，并从尿中大量排出，而苯丙酮酸在脑中积累可阻碍脑的发育，造成智力低下。从2009年起，我国政府启动了苯丙酮尿症患儿特殊奶粉补助项目，这种特殊奶粉不含苯丙氨酸。启动这个项目的意义是什么？ 为贫困苯丙酮尿症患儿免费提供无苯丙氨酸配方奶粉，帮助他们解决特殊食物问题。不仅使苯丙酮尿症患儿得到救助，还推动了社会对苯丙酮尿症及其他罕见病群体的关注。这些政策是党和政府对国民健康状况的关怀，彰显了我国社会主义制度的优越性。 $$