4.2 基因表达与性状的关系 （第2课时） 课件 2024—2025学年高一下学期生物人教版必修2

该高中生物学课件聚焦表观遗传核心知识，以小鼠毛色遗传为案例，从经典遗传杂交实验发现子一代基因型相同但毛色多样的矛盾入手，通过基因测序、甲基化检测等资料分析，逐步揭示DNA甲基化调控基因表达的机制，搭建从经典遗传到表观遗传的学习支架。 其亮点在于采用任务驱动式探究，如任务一分析甲基化与毛色关系培养科学思维，任务二设计实验验证甲基化遗传锻炼探究实践能力，结合生活中甲基化影响因素强化健康意识。通过问题链引导和实证资料，帮助学生构建表观遗传概念体系，教师可提升教学互动性与学生参与度。

1 表观遗传 ——选自人教版高中生物必修二第4章第2节 1 2 小鼠毛色问题： 某种实验小鼠的毛色受一对等位基因Avy和a的控制，Avy为显性基因，表现为黄色体毛，a为隐性基因，表现为黑色体毛。将纯种黄色体毛的小鼠与纯种黑色体毛的小鼠杂交，请用已有知识推断，子代小鼠的毛色？ 黄色体毛 黑色体毛 2 3 小鼠毛色问题： 3 4 任务一：寻找小鼠毛色遗传的机理 基因序列改变了？ 实验验证： 基因测序及基因表达产物鉴定 子一代10只小鼠，雌雄皆有，毛色基因型理论上都是Avya，却表现出不同的毛色：介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型。 请根据基因决定性状的途径，提出假说： 4 5 【资料1】科学家对F1代中介于黄色和黑色之间的小鼠进行了基因测序，结果发现子一代小鼠基因测序结果都如图1。 问题1：分析上述信息，你能得出什么结论? 结论1：子一代基因序列相同 图1 F1小鼠基因结构图 （不同方块代表某些特定序列） 任务一：寻找小鼠毛色遗传的机理 5 6 任务一：寻找小鼠毛色遗传的机理 【资料1】科学家对F1代中介于黄色和黑色之间的小鼠进行了基因测序，结果发现子一代小鼠基因结果都如图1。 科学家随即对AVY基因转录出的mRNA含量和指导蛋白质ASP蛋白含量进行检测，结果如表1。 表1 F1小鼠AVY基因表达产物鉴定 问题1：分析上述信息，你能得出什么结论? 结论1：子一代基因序列相同 结论2：转录和翻译呈正相关 结论3：AVY基因转录越少，毛色越深 6 7 任务一：寻找小鼠毛色遗传的机理 【资料2】染色体是由DNA和组蛋白结合在一起的。在细胞周期中染色体中DNA和蛋白质之间结合的紧密程度不同。 有科学家发现，对DNA中胞嘧啶进行甲基化修饰后，染色体的构像会发生改变，甲基化位点还能招募一些蛋白质与其结合，这都可能影响到基因的转录。科学家对小鼠AVY基因的甲基化位点进行了检测。结果见下图。 问题2：DNA甲基化数目与转录、颜色的关系？ DNA甲基化数目越多，颜色越深，说明DNA甲基化抑制转录。 （说明：白色 ，未甲基化； 黑色 ，甲基化） 7 8 知识链接：DNA甲基化 染色体的结构 （染色体由DNA和组蛋白组成） 8 9 任务一：寻找小鼠毛色遗传的机理 DNA甲基化抑制AVY基因转录，甲基化程度越高，抑制越明显，小鼠毛色就越深。 相同基因型小鼠出现不同毛色的原因： 9 10 用F1中雌鼠和亲代黑色小鼠交配，观察子代体色。 任务二：探究小鼠毛色相关的甲基化是否可遗传 活动：从F1小鼠和亲本12只小鼠中选择合适的小鼠，设计实验证明F1小鼠毛色相关的甲基化是否可遗传？请写出实验步骤，预期结果及结论。 1、实验步骤： 2、预期实验结果及结论： 若子代杂合子性状与雌鼠性状相同即能遗传。 若杂合子性状全为黄色，若不能遗传。 10 11 活动：从F1小鼠和亲本12只小鼠中选择合适的小鼠，设计实验证明F1小鼠体色相关的甲基化是否可遗传？请写出实验步骤，预期结果及结论。 F1♀Avya （亲子代只展示了基因型为Avya的小鼠，aa个体省略） 3、实验结果分析： 4、实验结论： 甲基化可遗传 甲基化遗传不稳定 任务二：探究小鼠毛色相关的甲基化是否可遗传 黄色 斑驳色 伪黑色 11 12 知识链接：甲基化遗传机理 【资料3】研究表明，DNA复制后，甲基转移酶DNMT1能够识别是否有CpG序列的甲基化仅存在于一条链中。当甲基转移酶发现了这种不平衡，它会把“失去”的甲基化加到新合成的链上。如此，当细胞增殖时，子代细胞就会拥有跟亲代细胞一样的甲基化特征了。 （黑点代表甲基化位点） DNA复制过程图 问题3：小鼠体毛颜色可遗传的分子机制是什么？ 甲基转移酶可将半保留复制产生的子链甲基化； 12 13 知识链接：甲基化影响因素 ②用含有尼古丁的水饲喂小鼠，导致小鼠生殖细胞中学习有关的基因发生了甲基化，后代小鼠出现了多动、学习能力差的症状。在人体内也存在这种现象，同时精子活力也会下降。母亲孕期吸烟，导致胎儿DNA高度甲基化，甚至会引起肺癌。 ③乙醇可以通过干扰DNMT基因表达，改变DNA甲基化模式，从而促进慢性酒精中毒、酒精性肝病、肝硬化的发生。 【资料4】①将几乎没有遗传差异和表型差异的怀孕小鼠aa（孕有Avy鼠），分成2组，一组饲料添加了维生素C、甜菜碱、叶酸、胆碱等含甲基供体的食物，另一组正常饮食。检测发现，饲喂甲基化饲料组，子代小鼠毛色出现多样化的棕色斑块，甚至棕褐色为主。普通饲料组子代以黄色为主。 说明食物、尼古丁、乙醇等外界因素会影响甲基化的过程。 问题4：上述资料说明表观遗传易受什么因素影响？ 小鼠毛色影响因素 这也是甲基化遗传不稳定的原因。 13 14 这一辈子不管有多少不健康的生活习惯，例如吸烟、喝酒、暴食、熬夜等 ，最多是自己的身体受到影响（生殖细胞中 DNA 的序列未发生改变），而不大可能影响后代？ 熬夜 吸烟 喝酒 暴食 与生活的联系： 崇尚和践行健康的生活方式！ 不良习惯被消除，甲基化的改变又会逐渐减弱，甚至消失。 14 15 小结：表观遗传基础知识 2、表观遗传的特点： 可遗传性 不稳定性 1、表观遗传: 生物体基因的碱基序列__________，但__________________________ 变化的现象。 基因表达和表型发生可遗传 保持不变 15 16 实践应用 柳穿鱼花的形态结构 植株A 两侧对称花 植株B 辐射对称花 16 17 实践应用 × P F1 F2 植株A 两侧对称花 两侧对称花 U 两侧对称花 植株B 辐射对称花 辐射对称花 基因序列相同 （未甲基化） （高度甲基化） （一个基因未甲基化，一个基因高度甲基化） F1的花为什么与植株A相似？ F2的花为什么少部分与植株B相似？ （两个基因高度甲基化） （两个基因未甲基化或 一个基因未甲基化、一个基因高度甲基化） 17 18 任务三：深度学习，形成概念体系 【资料5】①染色体中的组蛋白在生理状态下一般带正电，DNA带负电，组蛋白和DNA间的静电吸引力是二者结合在一起的重要作用力。将组蛋白的某些氨基酸乙酰化，会屏蔽蛋白质的正电荷。 ②1900年科学家给矮牵牛花插入一种催生红色素的基因，希望让花朵更鲜艳。但意想不到的事发生了：矮牵牛花褪色，花瓣变成了白色！这个谜团直到美国科学家安德鲁．菲尔和克雷格．梅洛（2006年诺贝尔生理学或医学奖）发现RNA干扰机制才得到科学的解释。2024年诺贝尔生理学或医学奖授予给维克托·安布罗斯和加里·鲁夫昆两位科学家以表彰其通过秀丽隐杆线揭示的微小RNA 在基因调控中重要作用。 18 经典遗传、表观遗传、环境等对表型的影响 DNA mRNA 蛋白质 性状 转录 翻译 体现 总结 酶 结构蛋白 请将下列词条构建进入该模型中： DNA甲基化、组蛋白乙酰化、RNA干扰 促进、抑制 环境、表观遗传、经典遗传 序列改变、序列不变 可遗传、不可遗传 经典遗传、表观遗传、环境等对表型的影响 DNA mRNA 蛋白质 性状 转录 翻译 体现 经典遗传 表观遗传 环境 影响 影响 影响 酶 结构蛋白 （DNA甲基化、 组蛋白乙酰化） （RNA干扰） 总结 （碱基序列改变，可遗传） （碱基序列不变，可遗传） （碱基序列不变，不可遗传） 基因、性状之间不是简单的一一对应关系，基因与环境之间有着复杂的相互作用，共同精细调控生物性状！ 总结 Lavf58.46.101 $