师：今天我们一起学习基因表达与性状的关系。先来看生活在大西洋西北部的水母，它能发绿色荧光，是因为体内有绿色荧光蛋白基因。那怎样让小鼠在紫外线照射下也发出绿色荧光呢？来看这个科学实验，选择健康且性别、发育状况等都相同的小鼠，分成两组，一组为实验组，一组为对照组。实验组转入荧光蛋白基因，对照组不转。在适宜条件下培养一段时间后，我们发现实验组小鼠在紫外线照射下发出绿色荧光，对照组则没有。由此可知，绿色荧光蛋白基因控制了绿色荧光蛋白，进而控制了发绿色荧光这一性状。我们总结一下，基因通过控制蛋白质的合成来控制性状，我们把基因控制蛋白质的合成过程叫基因的表达。首先看第一个问题，基因表达产物与性状的关系。大家看豌豆有圆粒和皱粒这一对相对性状，今天我们从基因表达层面来解释它们是如何形成的。请观察圆粒和皱粒豌豆形成的过程，思考基因是怎么控制性状的。大家知道，基因通过控制酶的形成，影响代谢过程，最终控制了圆粒或者皱粒。所以，基因通过控制酶的合成，控制代谢过程，从而控制了性状。刚才我们解释了植物的例子，现在再举一个动物的例子——人类的囊性纤维化。观察病患者肺部在显微镜下的情况，能看到大量细菌繁殖，这是什么原因呢？是因为这种病人编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基，在转录过程中密码子就少了一个，最后翻译出的CFTR蛋白少了一个氨基酸，蛋白质的空间结构也就改变了。这种蛋白有什么作用呢？它主要负责把氯离子从肺部细胞转运到支气管中。现在结构改变，功能也随之改变。

　　我们看这张图，正常情况下，蛋白质结构正常，氯离子能正常运出，支气管粘液稀薄；而异常情况下，由于基因异常，CFTR蛋白结构异常，氯离子无法运出，支气管粘液变得非常粘稠，堵塞气管，细菌就在这里大量繁殖。所以这类患者常常幼年时就死于肺部感染。

　　请大家看了这个资料后，写出囊性纤维化的形成过程，并归纳基因是如何控制性状的。大家写出来了，原来是基因通过控制蛋白质的空间结构，直接控制性状。所以我们归纳出，基因可以通过直接控制蛋白质的结构来控制性状，也可以通过控制酶（因为酶大多数是蛋白质），先控制细胞代谢，进而控制性状。我们把前者叫直接作用，即基因通过直接控制蛋白质结构控制性状；后者叫间接作用，即基因通过控制酶，影响代谢，最终控制性状。

　　我们知道控制性状的基因在细胞中。看这个胎儿，它有多种细胞，这些细胞都是由一个受精卵发育而来的。受精卵经过有丝分裂和细胞分化，形成了各种各样的细胞，进而形成组织、器官，最终发育成个体。这些细胞里的基因完全相同，可为什么细胞的形态、结构、功能不一样呢？也就是细胞分化的原因是什么呢？来看一个科学家的实验。科学家提取了动物体内的三种细胞，分析这三种细胞里的DNA和信使RNA分子。以输卵管细胞为例，卵清蛋白信使RNA有，另外两种没有，但这三种基因在三种细胞里都存在，只是在输卵管细胞中，卵清蛋白基因转录出了信使RNA，进而能表达出卵清蛋白。所以我们发现，细胞中有能特异性表达的基因。那么基因都是在特定细胞中表达吗？再看科学家的另一个实验。

　　还是以鸡为例，在三类细胞的基因中添加一个ATP合成酶基因，发现这个基因都存在，但前面三种细胞没有它转录出的信使RNA，不过在其他细胞中有。也就是说，这个基因在所有细胞中都表达。所以在细胞中，既有在所有细胞中都表达的基因，让细胞能完成必需的生命活动；也有在某些细胞中表达的基因，我们把这类叫选择性表达的基因，使细胞具有特定功能。因此，基因是选择性表达的，基因选择性表达导致细胞分化，所以细胞分化的实质是基因的选择性表达。

　　那么基因在什么时候表达？在什么细胞中表达？表达水平的高低又受什么调控呢？来看个资料，园艺花卉植物中有柳穿鱼这种植物。观察它的花，a植株的花是一种形态，b植株的花是另一种形态。请看书思考两个问题：一、花的形态结构为什么不一样？二、为什么a植株的后代与a植株性状相同，而a?中出现了与b植株性状相同的花结构？看完书后我们一起总结，原来两种柳穿鱼花的形态结构是由LCYC基因是否表达决定的。为什么a植株中该基因表达，b植株中不表达呢？是因为它们体内该基因是否发生了甲基化。看这张图，LCYC基因的碱基序列是一样的，但一个发生了甲基化，一个没有。所以我们知道，两种基因表达与否取决于是否甲基化。