师：今天我们来学习基因表达与性状的关系。通过前面的学习，我们知道基因表达合成蛋白质，蛋白质是生命活动的体现者和承担者。那么基因表达和性状之间有什么关系呢？请同学们打开课本第71页，阅读问题探讨的资料信息。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。我们来讨论下面几个问题。
第一个问题，这两种形态的叶，其细胞的基因组成一样吗？根据已经学过的生物学知识，一般情况下，植物所有细胞都是由同一个受精卵发育而来，所以这两种形态的叶，其细胞的基因组成一般是一样的。这里为什么说一般相同，而不是完全相同呢？因为在生长发育过程中，不同叶片细胞的基因可能会发生基因突变等可遗传变异。
第二个问题，这两种叶形的差异可能是由什么因素引起的？结合题干信息来回答。根据题目信息可知，两种叶所处的环境不同，根据实验的单一变量原则，这两种叶形的差异可能是由叶片所处的环境因素所引起的。
第三个问题，为什么相同的生物在不同的环境中会出现性状差异？这些又给予我们什么启发呢？根据题干的信息资料，可推测遗传信息对生物性状的控制可能存在着非常复杂的调控机制。
100多年前，孟德尔曾经研究过豌豆种子的圆粒和皱粒这一对相对性状，并运用遗传因子理论做出了精彩的解释。我们从性状角度和基因角度对豌豆的圆粒与皱粒性状做一个对比分析。圆粒豌豆饱满，能够有效保留水分，皱粒豌豆皱缩失水。我们知道淀粉对水有吸附作用。那从基因表达的层面，能不能做出一些更深层次的理解呢？经过科学家研究发现，与圆粒豌豆不同的是，皱粒豌豆的DNA中插入了一段外来的DNA序列，从而打乱了淀粉分支酶的基因。这样一来，淀粉分支酶的合成就出现异常，淀粉分支酶的活性大大降低，导致淀粉合成受阻，淀粉含量降低，细胞中有效保留的水分也随之减少。从对比中可以看到，淀粉含量丰富的豌豆十分饱满，而淀粉含量低的豌豆由于失水而皱缩。
我们再通过分析人类白化病的发病机理，来看看基因表达和性状之间的关系。人的白化病症状是由编码酪氨酸酶的基因异常引起的。酪氨酸酶存在于正常人的皮肤、毛发等处，它能够将酪氨酸转变成黑色素。如果一个人由于基因异常而缺少酪氨酸酶，就不能合成黑色素，从而表现出白化症状。
从上述两个案例我们可以看出，基因可以控制酶的合成，进而控制代谢活动，最终控制生物性状。这就是基因控制性状的一种方式，用一句话概括就是：基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物性状。
那么基因表达与性状的关系，除了这种方式以外，还有没有其他方式呢？请同学们深入思考。我们再来分析另外一个案例——囊性纤维化病。囊性纤维化是北美白种人常见的一种遗传病，患者支气管被异常的粘液堵塞，常于幼年时死于肺部感染。科学家研究发现，大约70%的囊性纤维化患者中，编码CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基。注意，仅仅只有3个碱基，这就导致CFTR蛋白在第508位的氨基酸出现异常，从而引起CFTR蛋白的空间结构发生改变。CFTR蛋白是一种转运氯离子的重要蛋白质，由于其空间结构发生变化，转运氯离子的功能出现异常，进而导致患者气管中粘液增多，管腔受阻。此时，细菌等病原菌就可以在肺部大量繁殖，最终使肺部功能严重受损。
通过这个案例，我们可以看到基因、蛋白质结构和功能以及生物性状之间的关系。这表明基因还能通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。这种基因控制性状的方式和刚才提到的有所不同，刚才是基因通过控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物性状。
生活中还有类似的案例吗？我们再来分析镰刀型细胞贫血症。科学家研究发现，血红蛋白形成的基因中只有一个碱基对发生变化，结果就导致血红蛋白的空间结构发生变化，红细胞由两面凹的圆饼状变成了镰刀状。镰刀状的血红蛋白使红细胞容易破裂，这就是镰刀型细胞贫血症的发病机理。这个案例也说明了基因可以通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状。
下面我们思考一下，如果对基因表达产物与性状的关系做一个概括归纳，基因是通过指导蛋白质的合成来控制性状的，控制方式分为直接控制和间接控制。直接控制就是通过控制蛋白质结构控制性状，间接控制是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制性状。总之，基因通过控制其表达产物蛋白质的结构与酶的合成，直接或间接控制生物体的性状。
生物体多种性状的形成都是以细胞分化为基础。同一生物体中不同类型的细胞都来自同一个受精卵，为什么来自同一个受精卵的细胞基因相同，而形态、结构、功能却不同呢？