3.5 生物体存在表观遗传现象 课件 2023—2024学年高一下学期浙科版必修2

肤色 眼皮单双 血型 基因 生物性状 DNA 蛋白质 体现 控制 控制 1 基因控制生物的性状（基因—蛋白质—性状） 基因是通过控制酶的合成来控制生物体内的生物化学反应，从而控制的生物性状可能是通过作用来实现的。（因为酶绝大多数是蛋白质） 由基因控制合成的蛋白质还可以决定生物体特定的组织和器官的结构 细胞内有多种功能性的RNA分子也参与性状表现（如核酶） 多数情况下由多个基因共同决定生物的某种性状 基因的表达受环境的影响，生物的性状是基因与环境共同作用的结构 如果DNA中的核苷酸序列不变，生物的性状有没有可能改变？你觉得这种改变会遗传吗？ 第五节 生物体存在表观遗传现象 第三章 遗传的分子基础 3 资料1.爷爷吃得饱，孙子死得早 《自然-通讯》发表的一篇论文Paternal grandfather’s access to food predicts all-cause and cancer mortality in grandsons指出，祖父辈在青春期前的缓慢生长期（9-12岁）的粮食获取与他们孙子的死亡风险有关（课本P80） 资料2、记忆力可遗传 2009年，科学家对基因突变导致智力缺陷的小鼠进行训练，用玩具频繁练习两周，两周后，这些小鼠的记忆力缺陷得到修复，这小鼠的后代基因依旧缺陷，而且没受过训练，但其记忆力却正常，可见，像记忆能力这种与精神活动有关的特征也可以通过生活经历遗传给下一代。 结论： 基因序列不变，表型可能改变 改变了的表型有些可以遗传 表观遗传学 概念：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，不同于传统遗传学。 特点： （1）基因序列未改变 （2）基因表达受影响 （3）可以遗传 基因序列不变，表型可能改变 宁波第二中学 生物组 胡海明 2009.4.9 蜜蜂的蜂王与工蜂都是由基因型相同的雌蜂幼虫发育而来，但二者存在巨大的表型差异。蜂王的体积是工蜂的2倍，寿命更长，能够繁殖下一代。工蜂则体积娇小，成日辛勤工作，采集花粉，寿命很短，不能繁育下一代； 蜂王 工蜂 雄蜂 喂食蜂王浆的发育成蜂王 不喂食蜂王浆的则发育成工蜂 研究发现： 蜂王浆当中有一种特殊成分，会影响蜂王发育相关基因的DNA甲基化水平，从而使得基因表达模式朝着蜂王方向定向发育。 1.DNA甲基化 喂食蜂王浆的发育成蜂王相较于工蜂，体内的相关基因甲基化程度低，基因表达更为充分。这说明甲基化对基因的表达起到什么作用？ C C G G 5' 5' 3' 3' C C G G 5' 5' 3' 3' CH3 CH3 甲基化 DNA甲基化示意图 改变了的表型有些可以遗传 1.DNA甲基化 C C G G 5' 5' 3' 3' C C G G 5' 5' 3' 3' CH3 CH3 甲基化 DNA甲基化示意图 基因的启动子是RNA聚合酶的结合位点，相当于转录的开关。启动子中的胞嘧啶甲基化，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，致使该基因不能完成转录。 改变了的表型有些可以遗传 2.组蛋白乙酰化 组蛋白是带正电的，DNA是带负电的，正常情况下，两者紧密结缠绕，里面的基因无法表达。 2.组蛋白乙酰化 机理：乙酰基把氨基上的正电荷屏蔽起来，组蛋白与带负电的DNA分子片段(某基因)缠绕力量会减弱，随之松口，里面的信息就可以被读取。 改变了的表型有些可以遗传 表观遗传修饰 改变了的表型有些可以遗传 人们所处的环境的、生活的经验、生活习惯 组蛋白的乙酰化和DNA甲基化的程度 改变 身体的性状 影响 宁波第二中学 生物组 胡海明 2009.4.9 表观遗传机制可以使生物打破DNA变化缓慢的限制，使后代能迅速获得亲代应对环境因素做出的反应而发生的变化，这对生物种群的生存和繁衍也许是有利的。 但是，通过表观遗传传递下去的性状并不总是有利的，如亲代经历的不良环境和生活习惯对后代的健康会产生不利的影响。 表观遗传的意义 这提示我们什么？ 改变了的表型有些可以遗传 图中一个抽烟，一个不抽烟，就因为这个习惯的差异导致了如此大的外貌的变化。 深入研究发现，很多基因的 DNA 甲基化状态已经出现了改变。 这些改变有没有影响基因中碱基的排列顺序。 14 三.表观遗传学与传统遗传学的比较 DNA RNA 蛋白质 转录 翻译 DNA 脱氧核苷酸 排列顺序 RNA 核糖核苷酸 排列顺序 蛋白质 氨基酸 排列顺序 2009年，西班牙和美国的科学家在全基因组水平分析了一对同卵双胞胎的基因组：他们一方正常，一方患有红斑狼疮。研究人员发现，虽为同卵双胞胎，但双方个体对遗传信息的“表观修饰”存在大量差异——DNA甲基化水平不同。 四.表观遗传学可以解释很多问题 检测的3种细胞 是否含有三种基因 卵清蛋白基因表达 珠蛋白基因表达 胰岛素基因表达 输卵管细胞 + + + + - - 红细胞 + + + - + - 胰岛细胞 + + + - - + 为何有的基因是表达的，有的基因是不表达的？ 基因中储存着遗传信息，通过控制蛋白质的合成，进而控制生物的性状。 环境可以通过表观遗传修饰调控基因的表达，进而影响生物的性状，有些影响甚至会传递到子代。 生物体的性状是基因和环境共同作用的结果。 同卵双胞胎来源于同一个受精卵，具有完全相同的DNA，从经典遗传学角度来说，两者应具有完全一样的表情，如体貌特征，生理特征及疾病易感性等。但事实并非如此，随着发育的进行，同卵双胞胎个体之间的差异会逐渐增大，那是什么原因造成的这种差异呢？ 问题探讨 生物的亲代和子代之间存在遗传现象，原因是什么？ DNA作为遗传物质，是怎样储存遗传信息的？ 生物体的性状是由什么控制的？ ①生物体的性状是基因和环境共同作用的结果。 18 环境如何影响我们的性状呢？环境对我们的影响，我们的一些喜好和习惯会不会影响到我们的后代呢？ 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（epigenetic phenomena）。 一. 基因序列不变，表型可能改变 苯乙酮 1.根据已有知识去推测，生活习惯能否引起DNA碱基序列的改变？ 19 苯乙酮 $$