4.1.3遗传信息的表观遗传课件(共19张PPT)-人教版高中生物（2019）必修二

(共19张PPT)
《柳叶刀》发布全球肥胖数据，中国超重/肥胖成年人数量最多，达到4.02亿。
第三课时
遗传信息的表观遗传
单元主题——《探索肥胖的奥秘—基因的表达》
遗传与进化
通过了解基因与性状的复杂性，认同生物学中因果关系的复杂性，尝试对复杂事物进行多角度多因素的分析。
科学思维
通过对实验结果的分析，解释细胞分化的实质是基因的选择性表达。尝试提出假说并进行分析和解释。基于相关资料，运用多种方法分析实验结果得出实验结论
科学探究
基于表观遗传学内容，参与个人与社会事务的讨论，作出理性解释和判断
社会责任
结合实例通过理解基因表达产物与性状的关系，深化对“结构与功能相适应”的理解。
生命观念
1
2
4
3
【学习目标】
资料1:半胱氨酸一方面会影响整合应激反应（ISR）与氧化应激反应（OSR），影响摄食以及脂肪分解（脂肪的分解与UCP1蛋白有关，是一种线粒体内膜跨膜蛋白），另一方面影响肝脏中的谷胱甘肽的数量影响脂质合成关键酶ACC1表达，影响脂肪的合成。
请根据以上信息完成基因是通过什么途径来影响性状的？完成基因对性状的控制的网络构建
基因
结构蛋白
生物性状
酶
细胞代谢
生物性状
直接途径控制
间接途径控制
如：豌豆皱粒、白化病
如：囊性纤维化
【学习任务 2】建构网络
思考1：食物改变引起的胖瘦变化可遗传吗？
假设1：环境引起的
假设2：遗传物质改变？
DNA
mRNA
蛋白质
性状
转录
翻译
体现
半胱氨酸对基因表达调控
学生活动1
回顾基因表达过程
思考1：食物改变引起的肥胖可遗传吗？
假设3：环境通过影响基因的表达影响性状，是可遗传的
提取脂肪细胞UCP1基因和ACC基因的碱基排列顺序不变
验证？
【学习任务 2】基因表达调控的的主要类型
资料2：半胱氨酸缺乏饮食肥胖小鼠体内肝脏通过影响相关甲基化酶的活性，从而降低UCP1启动子区域的甲基化，使白色脂肪细胞沉默的UCP1基因表达的蛋白质，使脂肪分解。
请根据以上信息写出UCPI甲基化降低导致相关蛋白增加的过程
——DNA的甲基化
【学习任务 2】基因表达调控的的主要类型
——DNA的甲基化
CpG二核苷酸序列
资料3：基因启动子富含CG碱基对序列处（CpG岛）的胞嘧啶C甲基化形成5-羟甲基胞嘧啶（5mC）
DNA甲基化转移酶
去甲基化酶
1
2
3
4
5
6
1
2
3
4
5
6
5-甲基胞嘧啶（5-mC）
结论：DNA甲基化对性状的影响可逆
【学习任务2 】基因表达调控的的主要类型
——DNA的甲基化
多数情况下，基因甲基化后会结合很多其他蛋白质来帮助关闭基因，防止RNA聚合酶结合到启动子上，从而阻止mRNA的生成，导致基因沉默，进而影响细胞的分化和功能。
从图文中提取关键词，用流程图表示UCP1基因甲基化影响其表达的机制
CpG岛甲基化
染色质凝缩
抑制RNA聚合酶结合DNA
如何验证DNA甲基化抑制了转录？
UCPI的mRNA减少
检测白色脂肪细胞中的UCPI的mRNA含量
【学习任务2 】基因表达调控的的主要类型
——DNA的甲基化
资料4：为研究肥胖代际遗传机制，肥胖雌鼠或者孕期高脂高盐饮食通过调控甲基化酶的作用抑制子代UCP1基因表达,UCP1蛋白合成不足，导致子代棕色，米色脂肪细胞分解脂肪的能力下降，增加了肥胖的风险。
子代患病概率 父母皆为肥胖（色盲） 父亲正常母亲肥胖（色盲） 父亲患者母亲正常
肥胖 60% -80% 40% 8%---10%
红绿色盲 100% 50% 0%
肥胖VS红绿色盲遗传性数据
会。高脂，高盐环境甲基化酶的作用
思考3：环境会影响甲基化吗？甲基化能遗传吗？
可以遗传给后代，但不完全遗传
【学习任务2 】基因表达调控的的主要类型
—DNA的甲基化
DNA甲基化影响基因对性状的控制特点：
1. 生物体的碱基序列保持不变
2.通过影响转录过程影响了基因表达，进而影响表型
3.可以遗传给后代，但不完全遗传
4.在酶的作用下调控
5.甲基化受环境影响
除了甲基化，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
【小结 】
【学习任务2】基因表达调控的的主要类型
——组蛋白的修饰
凝缩（不利于转录）
松散（利于转录）
组蛋白乙酰化酶
组蛋白去乙酰化转移酶
运用图示机制推测有丝分裂的分裂期基因转录水平低的原因。
原核细胞也存在图示类型的表观遗传调控吗？理由是
无与组蛋白结合的染色体
有丝分裂的分裂期，HDAC复合物使组蛋白去乙酰化，染色质凝缩成为非活性染色质，无转录活性，抑制了基因的转录。
【学习任务2 】基因表达调控的的主要类型
——RNA干扰
资料6：导致基因静默的RNA主要有三种：miRNA、siRNA、piRNA，这三种RNA分子都能通过不同的机制实现基因沉默。siRNA 和miRNA作用机制如下:
1.图1,2基因表达的分别是哪个过程受到干扰
2.请问RNA介导的基因沉默，碱基序列有没有改变？ （填“有”或 “没有”）
Dicer酶切割
翻译
没有
DNA
DNA
mRNA
非编码RNA
蛋白质
阻止翻译(抑制基因表达)
互补配对
miRNA
图1：
图2：
据图分析：
表观遗传
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，叫做表观遗传。
DNA
mRNA
蛋白质
性状
转录
翻译
体现
碱基序列不变
DNA甲基化
组蛋白修饰
（甲基化、乙酰化）
非编码RNA干扰
可遗传
影响
影响
表观遗传
表观遗传酶
非编码DNA序列
生物体的性状是由遗传物质和作用与遗传物质的表观遗传调控机制等因素决定的
【深化概念 】
方向一：表观遗传学修饰的角度对造血干细胞的分化过程进行解释。
三、【学习任务3 】表观遗传的应用
“+”代表表达，“-”代表不表达，数量代表表达的多少
思考：造血干细胞的分化的根本原因是？
基因的选择性表达
【学习任务3 】表观遗传的应用
方向二：解密半胱氨酸限制对减肥效果的影响
思考7：从表观遗传的角度提供一个安全健康的减肥建议？
健康生活
积极锻炼
合理饮食
科学生活
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（OB基因）
表观遗传（UCP1基因）
调控
环境
影响
影响
2.表观遗传：碱基序列不变，引起的性状变化可遗传
3.仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传
1.经典遗传：碱基序列改变，引起的性状变化可遗传
课堂小结
影响
酶
结构蛋白
自我评价 组内互评
某品系小鼠的毛色受A基因控制，A基因上游一段序列的甲基化程度影响A基因表达，甲基化程度越高、小鼠毛色越深。为证明“孕期过量饮酒可以通过改变表观遗传修饰影响后代表型”，研究人员利用该品系小鼠设计了以下实验。
组别 实验动物及相关处理 检测指标
实验组 若干刚受孕的雌鼠，每天摄入一定量酒精 待小鼠产仔后，②
对照组 ① 请填写表格完善以上实验方案，并预期实验结果：
科学思维
观察子代小鼠毛色（并检测子代小鼠A基因甲基化程度）
若干体重相同生理状况相同刚受孕的雌鼠，不摄入酒精
实验组子代小鼠的毛色比对照组深，且毛色差异大于对照组（实验组子代小鼠A基因甲基化程度高于对照组）