3.4-3.5 基因控制生物性状和中心法则、生物体存在表观遗传现象（2）-2021-2022学年新教材高中生物必修二 遗传与进化【名师导航】同步Word教参(浙科版)

第2课时　基因控制生物性状和中心法则、生物体存在表观遗传现象 课标内容要求 核心素养对接 1.概述生物的性状主要通过蛋白质表现。 2．概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象。 1.说明中心法则及其发展。(生命观念) 2．举例说出表观遗传现象。(生命观念、科学思维) 一、基因控制生物性状 1．基因控制生物性状表现 一方面，多对基因共同控制生物的某个性状，基因之间存在复杂的相互作用；另一方面，基因的表达受到环境的影响，所以生物的性状(或表型)是基因(或基因型)与环境共同作用的结果。 2．基因发生作用的途径 (1)基因对性状的控制可能是通过酶的作用来实现的。 例如，控制合成精氨酸的基因发生了突变，这一品系的红色面包霉无法合成精氨酸，便不能正常生长；在培养基中加入精氨酸，则这种红色面包霉便能够生长。这个实验证明了生物合成过程中酶的合成受基因的支配。 在人类中有一种尿黑症，患者的基因型为双隐性aa，这是由相对应的显性基因A结构发生变化所致。在成对的基因中，只要有一个显性基因A存在，就能够产生足够的尿黑酸氧化酶，促使尿黑酸氧化分解，因而表现正常。这种酶就是基因的直接产物。 (2)由基因控制合成的蛋白质还可以决定生物体特定的组织或器官的结构，进而影响其功能。例如，人的正常红细胞呈圆饼状，当血红蛋白基因的结构发生改变时，红细胞变为镰刀形，影响运输氧的功能，出现贫血症状。又如，在果蝇的眼睛发育中有一个无眼基因，这个基因一旦改变，就会使幼虫的有关眼细胞不能发育成眼球组织，造成果蝇成虫没有眼睛。 (3)上述实验是由单个基因控制性状，而多数情况下是由多个基因共同决定生物体的某种性状。例如，人的肥胖是由多个基因决定的，其中各个基因分别控制食欲和体重调节等因素，对体重都能够发挥一定的作用，并且饮食习惯和运动习惯等对体重也有重要的影响。 (4)细胞内有多种功能性RNA分子也参与性状表现。这些功能性RNA基因的表达产物就是具有特定功能的RNA分子，它们是不被翻译的。例如tRNA、rRNA，它们直接参与蛋白质的合成。另外，细胞内还有一些RNA具有催化功能，称为核酶；还有一些RNA具有调控基因表达的功能等。 二、遗传信息流从DNA→RNA→蛋白质 1．“中心法则”的要点 (1)遗传信息通过复制从DNA传递到DNA，由DNA通过转录传递到RNA，然后由RNA通过翻译合成蛋白质，决定蛋白质的特异性。 (2)有些RNA病毒(如劳氏肉瘤病毒)能以RNA为模板反向地合成单链DNA，因为它们具有能够催化此反应过程的逆转录酶，再以这条单链DNA为模板形成双链DNA。有些RNA病毒还能够自我复制，由此发现了相关的RNA复制酶。 2．“中心法则”的表达图示 三、生物体存在表观遗传现象 1．基因序列不变，表型可能改变 (1)表观遗传现象的概念 研究结果表明，即使亲代传递给后代的DNA序列没有改变，亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变而引起的身体状况变化，也会通过某种途径遗传给下一代，即父母的生活经历可以通过DNA序列以外的方式遗传给后代。生物学家将这种遗传现象称为表观遗传现象。 (2)表观遗传学与遗传学的区别 遗传学是指基于基因序列改变所致基因表达水平的变化，如基因突变等；表观遗传学则是指基于非基因序列改变所致基因表达水平的变化，即环境变化引起的性状改变，影响基因表达，但不改变DNA序列。 2．改变了的表型有些可以遗传 (1)可以遗传的机制 ①在真核生物的细胞中，DNA分子与一些蛋白质结合在一起，带负电的DNA分子缠绕在带正电的蛋白质分子上，使原来细长的DNA分子盘绕成紧密的结构。这样，基因及其“开关”就被隐藏起来了。 在细胞里，基因转录的一个重要步骤是组蛋白的乙酰化，就是用乙酰基把氨基上的正电荷屏蔽起来，好像给组蛋白中的一些带正电的基团(—NH2)戴上一顶帽子。组蛋白的正电荷一旦减少，与带负电的DNA分子片段(某基因)缠绕的力量就会减弱，随之松开，里面的信息就可以被读取，即进行转录。 ②真核细胞基因具有的启动子——相当于转录的开关——也可以被修饰。如果给启动子中的胞嘧啶加上甲基基团(—CH3)，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，这个基因就无法被识别，失去转录活性，因而不能完成转录。这个过程称为DNA的甲基化，相当于给DNA戴上隐身帽子，使基因内存储的信息无法被读取。 可见，DNA内存储的信息能否被读取，还与DNA甲基化的状况和组蛋白乙酰化的程度有关。人们的生活经验，无论是精神上还是身体上的，都能改变组蛋白乙酰化和DNA甲基化的程度，从而对人们的精神生活和身体状况产生影响。这些不通过DNA序列改变而影响身体的性状有时能遗传给后代，这样的变化称为表观遗传修饰，即发生在DNA序列外的变化。 (2)表观遗传的特点 表观遗传修饰对身体的影响很大。即使遗传信息完全一