2.3遗传信息控制生物的性状（第3课时）课件-2025-2026学年高一下学期生物苏教版必修2

PLANT 遗传信息控制生物的性状 第二章 遗传的分子基础 【学习目标】 1.概述细胞分化的本质 2.阐明表观遗传的作用机制 课堂导入 【思考】为什么基因组内的遗传信息会在特定发育阶段、特定组织部位、特定细胞类型上有不同的表达呢? 多莉羊的成功克隆说明乳腺细胞含有全套基因组序列 每个人都来自一个受精卵，但受精卵通过分裂和分化形成了约200种不同类型的细胞，如血细胞、肌细胞、神经细胞，每种类型细胞中的DNA序列都是相同的 目 录 01 细胞分化的本质是基因选择性表达 02 表观遗传及其作用机制 细胞分化的本质是基因选择性表达 知识回顾——细胞分化 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫作细胞分化。 细胞分化的本质是基因选择性表达 【思考·讨论】分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 说明： “+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子 1.这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 3种细胞中合成的蛋白质都是该细胞中的特异性蛋白质 检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白 mRNA 珠蛋白 mRNA 胰岛素 mRNA 输卵管细胞 +++ + - - 红细胞 +++ - + - 胰岛细胞 +++ - - + 细胞分化的本质是基因选择性表达 【思考·讨论】分析不同类型细胞中DNA和mRNA的检测结果 说明： “+”表示检测发现相应的分子，“-”表示检测未发现相应的分子 2.3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、珠蛋白基因和胰岛素基因，但只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 在细胞中，并不是所有的基因都表达，基因的表达存在选择性 检测的3种细胞 卵清蛋白基因、珠蛋白基因、胰岛素基因 卵清蛋白 mRNA 珠蛋白 mRNA 胰岛素 mRNA 输卵管细胞 +++ + - - 红细胞 +++ - + - 胰岛细胞 +++ - - + 细胞分化的本质是基因选择性表达 细胞分化的本质就是基因的选择性表达 细胞中的基因可以分为两类 奢侈基因 只在某些细胞中特异性表达的基因 比如：卵清蛋白基因、胰岛素基因。 管家基因 所有细胞中都表达的基因，指导合成的蛋白质是维持细胞基本生命活动所必须的 比如：核糖体蛋白基因，ATP合成酶基因。 细胞分化的本质是基因选择性表达 1.基因选择性表达的机制非常复杂，涉及多种调控方式 【例】不参与编码蛋白质的微RNA （miRNA）也能在转录后介导对mRNA的降解，一些 miRNA具有组织特异性和时序性，即只在特定的组织或某个发育阶段起着调控作用 细胞分化的本质是基因选择性表达 2.细胞分化是多细胞生物个体发育的基础 造血干细胞 红细胞 白细胞 血小板 吞噬细胞 干细胞 上皮细胞 肌肉细胞 神经细胞 胚胎干细胞 表观遗传及其作用机制 1.概念 表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，而表型发生可遗传变化的现象 基因组成相同的同卵双胞胎具有微小差异 DNA完全一致的工蜂和蜂王 表观遗传及其作用机制 【实例1】多年生花卉柳穿鱼通常是对称花型，在自然界中也发现了不对称花型的柳穿鱼。1999 年，英国科学家科恩等人在《自然》上发表文章，揭示了柳穿鱼花型改变的分子机制。他们发现，对称花型的柳穿鱼，基因 Lcyc 甲基化水平低，基因正常表达；不对称花型的柳穿鱼，基因 Lcyc 发生了高度甲基化，引起基因表达水平下降，最终导致柳穿鱼的花器官由对称变成了不对称。他们还证明了这种高度甲基化能通过种子遗传给后代 表观遗传及其作用机制 Lcyc基因 正 常 开花时表达 Lcyc基因 高度 甲基化 开花时不表达 植株A 植株B × 植株A ⊗ 绝大部分与植株A相似 少大部分与植株B相似 植株B的Lcyc基因高度甲基化，使其不表达 表观遗传及其作用机制 2.表观遗传的类型 （1）DNA甲基化修饰（稳定） 通常是胞嘧啶发生甲基化修饰 甲基化通常是抑制基因表达 5` 3` 3` 5` C G G C 5` 3` 3` 5` C G G C CH3 CH3 胞嘧啶甲基化 主要抑制转录 表观遗传及其作用机制 除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。 表观遗传及其作用机制 （2）组蛋白被修饰（不稳定） 组蛋白被修饰后，染色质形态发生变化，有利于基因表达（组蛋白乙酰化促进表达）或不利于基因表达（组蛋白甲基化抑制表达） DNA 组蛋白 甲基化 组蛋白甲基化示意图 H3 组蛋白修饰与染色质活性的关系 表观遗传及其作用机制 （3）非编码RNA干扰 非编码RNA：不编码蛋白质的RNA（除tRNA和rRNA） DNA DNA mRNA 非编码RNA 蛋白质 阻止翻译(抑制基因表达) 互补配对 如下图所示的一种非编码RNA 主要抑制翻译 表观遗传及其作用机制 4.表观遗传的特点 （1）可遗传性：即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞、个体间遗传 （2）可逆性的基因表达：如甲基化时，可影响基因的表达；去甲基化时，可恢复基因的表达 （3）不变性：基因的碱基序列不变 （4）普遍性：表观遗传现象普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中 表观遗传及其作用机制 同卵双胞胎 吸烟会使人的体细胞内的DNA的甲基化水平升高，而戒烟多年后，DNA的甲基化水平会降低 表观遗传及其作用机制 基因与性状的关系 【证明】基因与性状并不是简单的一一对应的关系 关系 1 一个基因 一种性状 控制 基因的特异性 3 2 如红绿色盲、白化病等单基因遗传病 多个基因 一种性状 控制 多基因效应 如:人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用 一个基因 多种性状 控制 基因的多效性 如研究发现水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要的作用 表型=基因型+环境 表观遗传及其作用机制 基因与基因、基因与基因表达产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。 表达产物 基因 环境 基因 精确调控 生物体性状 课堂小结 细胞分化的实质是基因的选择性表达 分化的实质 不同类型细胞中基因表达的分类 表观遗传 概念 修饰类型 实例 表观遗传的特点 课堂练习 1.关于细胞分化的说法中，正确的是( ) A.细胞分化导致基因的选择性表达，细胞的种类增多 B.细胞分化过程中，细胞内的遗传物质不会发生改变，因此蛋白质的种类也不会改变 C.若某个细胞能合成血红蛋白，说明已发生细胞的分化 D.离体的已分化细胞都会表现出全能性 解析：基因的选择性表达导致细胞分化，A错误；细胞分化的实质是基因的选择性表达，其中遗传物质没有发生改变，B错误；血红蛋白基因只在红细胞中才表达，因此若某个细胞能合成血红蛋白，说明已发生细胞的分化，C正确；离体的已分化的细胞不都会表现出全能性，要表现出全能性还需要一定的营养、环境及激素等条件，D错误。 C 课堂练习 2.研究发现，大豆体内的GmMYC2基因表达会抑制脯氨酸的合成，使大豆的耐盐能力下降。已知基因的部分碱基发生甲基化修饰可能抑制基因的表达，下列说法错误的是( ) A.基因发生甲基化的过程中不涉及磷酸二酯键的生成与断裂 B.通过检测DNA碱基序列可以确定该DNA是否发生甲基化 C.GmMYC2基因发生甲基化后可能会提高大豆的耐盐能力 D.脯氨酸的合成可能增大了大豆根部细胞细胞液的渗透压 解析：A、甲基化不涉及核苷酸数目的改变，所以无磷酸二酯键的断裂与生成，A正确；B、甲基化不会改变DNA的碱基序列，因此无法通过检测DNA的碱基序列确定该DNA是否发生甲基化，B错误；C、由题意可知，GmMYC2基因表达会抑制脯氨酸的合成，使大豆的耐盐能力下降，若GmMYC2基因发生甲基化而不表达，会导致脯氨酸合成增加，大豆耐盐性增加，C正确；D、脯氨酸的合成使大豆耐盐性增加，原因是脯氨酸含量增加可增大根部细胞渗透压，D正确。 B 课堂练习 3.甲基化读取蛋白Y识别甲基化修饰的mRNA，引起基因表达效应改变，如图所示。下列相关叙述正确的是( ) A.甲基化通过抑制转录过程调控基因表达 B.图中甲基化的碱基位于核糖核苷酸链上 C.蛋白.Y可结合甲基化的mRNA并抑制表达 D.组蛋白乙酰化不能引起表观遗传效应 解析：A、图中甲基化修饰的对象是mRNA，影响的是翻译过程，并非转录过程，A错误；B、mRNA的基本组成单位是核糖核苷酸，因此图中甲基化的碱基位于核糖核苷酸链上，B正确；C、蛋白Y结合甲基化的mRNA后，部分mRNA表达，部分mRNA降解，并非完全抑制表达，C错误；D、组蛋白乙酰化会改变染色质结构，影响基因表达，属于表观遗传效应，D错误。 B PLANT 谢谢观看 THANKS $