第四章基因的表达第2节基因表达与性状的关系“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。”(右图)像这种随环境不同，生物性状发生改变的例子非常普遍。北极附近生活着一种雷鸟，它们四季换羽，羽色多变，春夏季为灰褐色，秋季为黄栗色，冬季则为雪白色，在不同季节始终与环境保持一致。可见遗传信息对生物性状的控制，存在着复杂的调控机制。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、性状三者间究竟有怎样的关系？南橘（上）北枳（下）神奇的水毛茛同一株水毛茛，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。讨论：1、这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？2、这两种叶形的差异，可能是由什么因素引起的？【答案】这两种形态的叶，其细胞的基因组成是一样的。【提示】这两种叶形的差异，可能是由叶片所处的环境因素引起的。豌豆的圆粒与皱粒①性状对比（淀粉在细胞中具有保留水分的作用）圆粒：饱满，能有效保留水分皱粒：皱缩，失水②基因对比：圆粒：含有编码淀粉分支酶的基因皱粒：插入了一段外来DNA序列，打乱了编码淀粉分支酶的基因。圆粒豌豆皱粒豌豆一、基因表达产物与性状的关系实例1：豌豆的圆粒与皱粒的形成机制圆粒豌豆的形成机制皱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细胞代谢性状一、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实例1：人类白化病形成的机理白化病患者体内缺乏黑色素，全身皮肤呈乳白或粉红色，毛发为白或淡黄色（图1)。由于缺乏黑色素的保护，患者皮肤对光线高度敏感，日晒后易发生晒斑和各种光感性皮炎，并可发生基底细胞癌或鳞状细胞癌。白化病的患病原因是患者体内的酪氨酸酶缺乏或功能减退，使得黑色素不能正常合成。图1白化病患者基因AmRNA酪氨酸酶酪氨酸中间产物黑色素转录翻译图2合成黑色素的代谢途径1.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。囊性纤维病（约70%患者中）①性状对比正常：肺部功能正常患病：肺部功能严重受损②基因对比：正常：含有编码CFTR蛋白的基因正常患病：编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基实例3：囊性纤维化的形成机制囊性纤维化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。该病的病因是基因的碱基序列缺失了3个碱基，使得所编码的氯离子载体蛋白中少了一个氨基酸，导致细胞对氯离子的转运发生异常，造成黏液分泌过多，堵塞呼吸道，诱发感染。一、基因表达产物与性状的关系囊性纤维病形成机制正常的形成机制患者的形成机制编码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。基因蛋白质结构功能性状一、基因表达产物与性状的关系控制血红蛋白形成基因的一个碱基发生变化（碱基替换）血红蛋白的结构发生变化红细胞呈镰刀状红细胞容易破裂，患溶血性贫血。一、基因表达产物与性状的关系2.基因还能通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状实例4：镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症①性状对比正常：身体正常患病：溶血、贫血等症状②基因对比：正常：含有编码血红蛋白的基因正常患病：编码血红蛋白的基因β-肽链第6位谷氨酸被缬氨酸替换基因蛋白质的结构细胞结构性状二、基因的选择性表达与细胞分化[资料]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。1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？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，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？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...
