3.5 生物体存在表观遗传现象课件-2024-2025学年高一下学期生物浙科版必修2

第五节 生物体存在表观遗传现象 2025/8/28 1 基因控制生物性状 1. 红色面包霉 红色面包霉 美国遗传学家比德尔和塔特姆发现在红色面包霉的生物合成中，每一阶段都有相应的基因控制，当某个基因发生突变而不显示活性时，相应的生物合成即中断。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。 基因控制生物性状 2.尿黑症 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。患者的肝细胞里不能合成有活性的尿黑酸氧化酶，酪氨酸分解代谢产生的尿黑酸不能被分解，便从血液里运送到排泄器官随尿液排出，含有尿黑酸的尿液在空气中放置一段时间就会变黑。尿黑酸在体内积累会引起色素沉着，并引发多关节炎，引起剧痛。 基因控制生物性状 2.尿黑症 控制酶形成的基因正常 控制酶形成的基因异常 尿黑酸氧化酶正常合成 尿黑酸被分解 表现正常 尿黑酸氧化酶不能合成 尿黑酸不能被分解 随尿液排出，尿液呈黑色 基因 性状 酶 代谢过程 基因通过控制 ，来控制 ， 进而控制 。（间接途径） 基因控制生物性状 以上实例说明基因是如何控制性状的？ 酶的合成 代谢过程 生物的性状 基因控制生物性状 3. 镰刀型细胞贫血症 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。 正常红细胞 镰刀形红细胞 基因控制生物性状 编码血红蛋白的基因正常 编码血红蛋白的基因 中一个碱基对变化 红细胞呈镰刀状 血红蛋白结构改变 性状正常 血红蛋白结构正常 红细胞呈圆饼状 出现贫血症状 基因 性状 蛋白质结构 3. 镰刀型细胞贫血症 基因控制生物性状 4.果蝇无眼 在果蝇的眼睛发育中有一个无眼基因，这个基因一旦变化，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。 有眼果蝇 基因通过控制 ， 来直接控制 。（直接途径） 基因控制生物性状 以上实例说明基因是如何控制性状的？ 蛋白质的结构 生物的性状 基因控制生物性状 基因 蛋白质 生物性状 控制 控制 基因 RNA 生物性状 转录 翻译 蛋白质 控制 相同 一定相同 ？ 基因 蛋白质的结构 生物性状 控制 控制 直接途径： 间接途径： 基因 酶的合成 生物性状 控制 控制 代谢过程 控制 蛋白质 总结： 【资料1】研究人员选取若干具有相同遗传条件及健康状况的小鼠，分别采用高脂肪、低脂肪和正常食物连续喂养六星期，结果采用高脂肪食物喂养的小鼠出现了肥胖症和葡萄糖不耐受现象。 基因 RNA 生物性状 转录 翻译 蛋白质 控制 问题1：6周的饲喂过程是否改变了小鼠的基因？ 问题2：高脂饮食是影响了哪个过程？ 没有 遗传物质DNA具有稳定性 影响了基因表达过程 环境因素 影响 基因表达过程 生物体存在表观遗传现象 【资料2】某实验小鼠的体色由常染色体上一对等位基因AVY和a控制，显性基因AVY 控制黄色体毛,隐形基因a控制体毛黑色 P AVY AVY aa x 黄色 黑色 F1 生物体存在表观遗传现象 基因 RNA 生物性状 转录 翻译 蛋白质 控制 环境因素 影响 基因表达过程 任务一：请结合模型解释上述情况，并提出合理猜想 猜想1：可能是基因发生突变，引起性状改变 猜想2：可能是基因表达程度受到影响，引起性状改变 改变？ 改变？ 生物体存在表观遗传现象 猜想1：可能是基因发生突变，引起性状改变 【资料3】科学家对F1小鼠毛色基因进行测序，结果发现不同体色小鼠的毛色基因序列匹配度是100%。 事实1：基因序列并未发生改变 生物体存在表观遗传现象 猜想2：可能是基因表达程度受到影响，引起性状改变 问题3：分析表格，可以得出什么样的结果？ 基因型相同的不同体色小鼠， AVY基因表达产物量不同，体色越深的小鼠，表达产物的量越低 事实2：基因表达和性状发生改变 生物体存在表观遗传现象 【资料4】科学家发现 F1不同体色小鼠 AVY基因的碱基序列虽然相同，但是 AVY基因的甲基化程度存在显著差异。DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶的催化下，将甲基基团（-CH3）转移到基因上游富含CG的区域的胞嘧啶（C）的第5号碳原子上，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC），这会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，基因无法被识别，失去转录活性，不能被转录。 生物体存在表观遗传现象 请结合原理分析DNA甲基化如何影响 AVY基因表达的？ 黄色小鼠AVY基因甲基化程度低，表达产生的mRNA和ASP蛋白数量多，体色表现为黄色，随着甲基化程度越高，基因表达的抑制就越明显，小鼠的体色也就越深。 生物体存在表观遗传现象 生物体存在表观遗传现象 问题4：DNA甲基化是否可以遗传，如何验证？ 黑色 x 生物体存在表观遗传现象 黄色 斑驳色 伪黑色 事实3：F1代甲基化程度越高的小鼠，其子代小鼠中甲基化比例也越大，由此说明甲基化可以遗传 低 高 甲基化 生物体存在表观遗传现象 事实3：DNA甲基化可以遗传 生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象，就叫做表观遗传 事实2：基因表达和性状发生改变 事实1：基因序列并未发生改变 表观遗传 除DNA甲基化外，表观遗传修饰方式还有什么？ 生物体存在表观遗传现象 【资料5】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（CH3CO—）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。 生物体存在表观遗传现象 【资料6】有研究表明：男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高。来自瑞典科学家拜格林的调查研究结果：①如果祖父辈在青春期前有大吃大喝的经历，那么他们的子孙的寿命就比较短，患糖尿病的概率大大增加。②在青春期前挨饿的祖父，其孙子患心血管疾病的概率就会相应降低。③如果父亲在11岁前就开始抽烟，那么他的儿子在9岁时体重超重的概率就会增加。 生物体存在表观遗传现象 吸烟 酗酒 暴食 熬夜 不良生活习惯 我只对自己造成影响，不改变遗传物质，所以对下一代没有影响！ 表观遗传 甲基化引起表观遗传的实例 同卵双胞胎间也有差异 表观遗传 甲基化引起表观遗传的实例 蜂王 工蜂 蜂王和工蜂的差异 感谢观看 2025/8/28 26 $$