3-5 生物体存在表观遗传现象 (教学课件)——高中生物学浙科版(2019)必修二(共13张PPT)

(共13张PPT)
第三章遗传的分子基础
第五节 生物体存在表观遗传现象
学习目标：
1 . 了解表观遗传现象和表观遗传学的研究内容。
2. 了 解DNA甲基化和组蛋白乙酰化的表观遗传修饰。
3.通过了解表观遗传现象认识养成良好生活习惯的重要性。
传统遗传学：认为遗传信息储存于DNA 的序列中，
它主要研究基因序列改变所致的基因表达水平的变化
(注：这些变化多发生在编码区，是基因质的变化)
转录
D
逆转录
中心法则：
翻译
R
蛋白质
蝴蝶是完全变态的昆虫，即一生会经过四个阶
段：卵、幼虫、蛹、成虫，幼虫的形状多样，多为肉 虫，少数为毛虫。
问题1:幼虫和成虫的基因序列相同吗
问题2:为什么基因序列完全一样，但有时候表达
成毛毛虫，有时候又表达成蝴蝶呢
表观遗传学：什么时间、什么地点、什么条件、该表
达什么基因、表达量是多还是少。
表观遗传学：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
的表达(它实际上是以基因表达水平为主的量变遗
传学)。
·表观遗传学的特点：
●可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间 遗传；
●可逆性的基因表达调节，也有较少的学者描述为基因活性或功能的改变；
●没 有DNA 序列的改变或不能用DNA 序列变化来解释。
基因组
八WWWV
改造者
组织遗 传信息
储存遗 传信息
表观基因组
染色质
DNA
ncRN
相同的基因型
不同的表现型
·基因表达模式
●决定细胞类型的不是基因本身，而是基因表达模 式，通过细胞分裂来传递和稳定地维持具有组织 和细胞特异性的基因表达模式对于整个机体的结 构和功能协调是至关重要的。
●基因表达模式在细胞世代之间的可遗传性并不依 赖细胞内DNA 的序列信息。
●基因表达模式由表观遗传修饰决定。
遗传背景相同的蜜蜂在发育过程中，由于后天抚育条件不同，
造成基因表达模式出现差异，最终导致表型的稳定差异。
表观遗传机制目前研究得最清楚的主要是：
1、DNA 甲基化(启动子部位)2、组蛋白修饰(乙酰化)
蜂王和工蜂的命运差异发
生在出生3天后，这时护理蜂 会在雌蜂幼虫中挑选很少一 部分继续喂食蜂王浆，这些 幼虫发育为蜂王，其他幼虫 改为喂食花粉和花蜜，发育 成工蜂。
表观遗传现象
一、DN A 甲基化
DNA 甲基化(DNA methylation)是研究得最 清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式，主要是基 因组 DNA 上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基间的共价 结合，胞嘧啶由此被修饰为5-甲基胞嘧啶(5- methylcytosine,5mC)。
胞嘧啶甲基化反应
5-甲基胞嘧啶
胞嘧啶
结果实验组孕鼠产下的仔鼠大多数在身体的不同部位出现了
大小不等的棕色斑块，甚至出现了以棕褐色为主要毛色的小鼠。 而对照组孕鼠的仔鼠大多数为黄色。分析表明喂以富甲基饲料 的孕鼠所产仔鼠的IAP 基因所含CpG 的甲基化平均水平远高于 对照组，转录调控区的高甲基化使原该呈异位表达的基因趋于 沉默，毛色也趋于棕褐色。
以基因型相同的母鼠为实验 对象。孕鼠分为两组，试验组 孕鼠除喂以标准饲料外，从受 孕前两周起还增加富含甲基的 叶酸、乙酰胆碱等补充饲料， 而对照组孕鼠只喂饲标准饲料。
表观遗传修饰
CH3CO---
HISTONE TAIL
DNA从组蛋白松脱，
基因可以表达
DNA紧绕组蛋白，
基因无法表达
二 、组蛋白修饰
组蛋白尾巴
组蛋白
基因
表观遗传机制的利弊
利：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，有利于生物种群的生存和繁衍。
弊：通过表观遗传传递下去的性状并不总是有利，
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。