师：同学们大家好。孟德尔提出生物的性状由遗传因子，也就是基因决定，基因可直接控制或间接调控蛋白质合成。那么基因、蛋白质和性状之间有怎样的关系呢？我们先通过一个实验探究三者关系。水熊有较强抗辐射能力，科学家将水熊的抗辐射基因转入人类细胞，结果如下图所示。请问实验设置a、b、c三组的目的是什么？

　　从实验结果看，本实验共设置6组，其中ABC为无辐射处理组，应作为d、e、f组的对照。把b组和e组对照能得到什么结论？先通过图例看，b组和e组未做任何处理。e组经辐射处理后，人体细胞总数明显减少，这说明一定的辐射会导致人体细胞死亡。把d组和e组对照又能得到什么结论？d组的处理方式为转入抗辐射基因，d组细胞总数与e组相比明显增加。这说明抗辐射基因使人体细胞具有一定抵抗辐射能力，即人体细胞具有了某种性状。把d、e、f三组对照又能得到什么结论？f组处理方式是转入抗辐射基因，但抑制相关蛋白合成。结果，f组细胞总数与e组相似，远少于d组。这说明抗辐射基因通过控制蛋白质的合成来控制抗辐射性状。由此可知，基因通过控制蛋白质的合成控制生物性状。

　　这里有教材中的4个案例。先看囊性纤维病和镰刀型细胞贫血症。在这两个案例中，基因控制的结构蛋白出现异常，导致细胞的形态、结构和功能也异常，进而使生物出现某种症状。总结基因和性状的关系，可表达为：基因通过控制蛋白质的结构，控制生物的性状。再看豌豆的圆粒和皱粒以及白化病。这两个案例的共性是，基因先控制某一种酶的合成，酶又影响细胞代谢，最终使生物表现出某种性状。总结基因与性状的关系可表述为：基因通过控制酶、控制细胞代谢来控制生物的性状。所以，基因对生物性状的控制存在两种途径：基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物性状；基因也可通过控制酶的合成影响细胞代谢，间接控制生物的性状。不管哪种途径，基因都是通过控制蛋白质来控制生物的性状。

　　接下来关注一种疾病——天使综合症。这是儿童时期发病的严重发育性疾病，患者有癫痫、发育迟缓、语言障碍和运动障碍等症状。最近研究表明其发病原因与基因有关。在人体细胞中，15号同源染色体上，父本和母本的染色体上都存在相关基因，都能控制表达出UBE3A蛋白。在人体非神经系统细胞中，父本和母本染色体上的基因都能正常表达。但在大脑细胞中，父本染色体的基因无法正常表达，这种现象称为基因沉默。正常人体中，母本染色体上的基因可正常表达。而在患者体内，由于母本染色体上相关基因出现基因突变，无法表达出相关蛋白质，从而表现出相应症状。通过这个案例可知，基因在不同细胞中的表达情况可能不同，即基因存在选择性表达现象。

　　那么如何检测某一个基因是否表达了呢？根据基因表达的模式，可检测是否出现相应的蛋白质或者mRNA。在实际科研工作中，往往检测对象是mRNA，因为它更方便准确。可以通过什么技术对mRNA进行检测呢？在基因工程中提到过这种技术，叫做分子杂交技术。教材中有个案例，科学家提取鸟类的三种细胞，检测细胞中的基因及mRNA。结果发现，虽然三种细胞中都存在这三种基因，但三种细胞中基因的表达情况不同。请同学们尝试构建这样一个模型：在胰岛细胞和输卵管细胞中，会选择图中6种基因中的哪些基因进行表达呢？

　　核糖体蛋白基因、ATP合成酶基因以及呼吸酶基因，这些基因控制的蛋白质是细胞生命活动所必需的，所以这两种细胞都会表达这些基因。而胰岛素基因只能在胰岛细胞中表达，卵清蛋白基因只会在输卵管细胞中表达，这两种细胞都不会选择血红蛋白基因进行表达。有些基因能在多种细胞中表达，有些基因只能在特定细胞中表达。对于多细胞生物而言，细胞分化就是基因选择性表达的结果。

　　请同学们阅读一段材料并回答问题。单细胞基因组测序近年来发展迅速、应用广泛，是一种对单个细胞进行基因组扩增和测序的方法。传统的用组织样本mRNA测序的方法是对一群细胞进行转录分析，其数据为细胞的平均表达模式，无法获得不同单个细胞的特异性信息。请同学们尝试解释传统mRNA测序方法的不足原因。

　　从材料可知，传统mRNA测试方法是对一群细胞进行转录分析，其数据是细胞的平均表达模式。由于细胞存在基因选择性表达现象，同一组织的不同细胞中基因表达情况不同，所以无法确定提取组织样本中mRNA的细胞来源，也就无法精准分析每个细胞中的基因及其表达情况。单细胞基因组测序可弥补这种不足。