浙科版（2019）必修二 3.5 生物体存在表观遗传现象 课件(共24张PPT)

(共24张PPT)
第五节 生物体存在表观遗传现象
第三章 遗传的分子基础
从我们身边说起。。。
科学家对同卵双胞胎进行了长达21年的研究，发现拥有相同基因的同卵双胞胎，在某些方面都非常相似，比如长相、发色等，但在其他方面，他们明显不同，如性格、健康、喜好。
结论：环境和生活习惯会影响生物性状。
问题1：影响生物性状的因素有哪些？分别是如何影响生物性状？
推论②：通过影响基因表达改变性状。
基因通过控制蛋白质的合成控制生物性状。
推论①：通过改变遗传物质改变性状。
生物的性状表现是基因和环境条件共同控制的结果
变异
环境和生活习惯如何影响生物性状？
表观遗传
那如何解释表观遗传学的现象呢？
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，影响基因表达，但不改变DNA序列，叫作表观遗传学。
1. 概念
基因的表达情况不同！！
一、 阐明表观遗传的机理
2. 机理
（1）组蛋白乙酰化
组蛋白：富含碱性氨基酸，带正电
DNA：含磷酸基团，带负电
乙酰化可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因戴上一顶帽子。
乙酰化
去乙酰化
CH3CO—
乙酰基
——促进转录
一、 阐明表观遗传的机理
2. 机理
（2）DNA甲基化
胞嘧啶
5-甲基胞嘧啶
“加锁帽”
甲基转移酶
DNA上特定序列的胞嘧啶可以发生甲基化修饰
一、 阐明表观遗传的机理
2. 机理
（2）DNA甲基化
真核生物DNA上的启动子胞嘧啶被甲基化，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，该基因无法被识别，不能完成转录。
——抑制转录
一、 阐明表观遗传的机理
甲基化引起表观遗传的实例
DNA的甲基化程度不同，同卵双胞胎间也有差异
蜂王
工蜂
蜜蜂的雌幼虫后期是否喂食蜂王浆可造成基因组DNA甲基化程度的差异，蜂王和工蜂出现差异
2. 机理
（2）DNA甲基化
一、 阐明表观遗传的机理
小鼠毛色受多对基因调控，包括著名的Agouti基因。Agouti基因有多个不同的突变形式：Avy-黄色-显性；a-黑色-隐性
P： AvyAvy x aa
F1：
Avya
F1表现为黄色、黑色、黑黄相间的一系列中间类型
甲基化引起表观遗传的实例
2. 机理
（2）DNA甲基化
Avy基因上游有段特殊序列，可被甲基化修饰。甲基化程度越高，Avy基因的表达量越低，Avya小鼠的颜色越接近黑色
母鼠在怀孕期间摄入的叶酸越高，胚胎中Avy基因的甲基化程度就越高，小鼠出生后的毛色就越接近黑色
一、 阐明表观遗传的机理
表观遗传的分子机制
组蛋白的乙酰化
基因启动子的甲基化
这些不通过DNA序列改变而影响身体的性状有时能遗传给后代，这样的变化称为表观遗传修饰（epigenetic modification），即发生在DNA序列外的变化。
基因的表达发生改变
影响
精神生活或身体状况改变（表型变化）
后代的性状发生改变
一、 阐明表观遗传的机理
DNA甲基化
组蛋白乙酰化
都可以调控基因表达，但都未引起DNA序列改变
基因沉默
基因表达
表观遗传修饰：发生在DNA序列外的变化
一、 阐明表观遗传的机理
一、 阐明表观遗传的机理
问题3：如何解释同卵双胞胎即相似又存在差异？
基因
性状
环境和生活习惯
表达
调控基因表达
生物的性状表现是基因和环境条件共同控制的结果
解析生活：玳瑁猫的毛色问题
资料1：玳瑁猫的毛色由X染色体上的一对等位基因B、b控制，b基因控制黄色毛皮，B基因控制黑色的毛皮。
为什么基因型为XBXb雌性玳瑁猫会表现出黑黄相间的毛色？
资料2：人以及哺乳动物细胞中失活的X染色体被称之为巴氏小体。科学家发现雌猫的神经细胞间期核中有一个深染的小体而雄猫却没有。
图4.9 玳瑁猫毛色的形成
资料1：祖父辈在青春期前有大吃大喝的经历，子孙的寿命比较短，患糖尿病的概率也会相应增加。 【亲代的生活经历可能会给遗传物质打上印迹（DNA序列未变），并通过某种方式遗传给子代】
资料2：用格尔德霉素对果蝇进行处理，该药物能干扰果蝇眼睛的正常发育，果蝇的眼睛上就会长出赘疣。这些果蝇的后代即使不再接触格尔德霉素，它们的眼睛上还是会长出赘疣，这种性状甚至可以传到第13代。
资料:3：给线虫喂食某种细菌，它们的体型会变得又小又圆。而这些线虫的后代即使从不接触该种细菌，这种体型上的变化仍然可以持续，甚至到40代。
研究发现
研究结果表明：即使亲代传递给后代的DNA序列没有改变，亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变而引起的身体状况变化，也会通过某种途径遗传给下一代。
——表观遗传现象
二、改变了的表型有些可以遗传
表观遗传机制可以使生物打破DNA变化缓慢的限制，让后代迅速获得亲代应对环境因素做出的反应而发生的变化，对生物种群的生存和繁衍也许是有利的。
但是，有时表观遗传传递的性状并不有利，如亲代经历的不良环境和生活习惯会对后代的健康产生不利的影响
3.意义
二、改变了的表型有些可以遗传
表观遗传现象的启示
为基因输入正确的环境变量，包括食物、运动、良好心态等等，争取为下一代留下有益的表观遗传标记。
生活习惯对人体的影响能否遗传给下一代？
你有以下习惯吗？
A.良好有规律的作息时间
B.熬夜（11点后）、日夜不分、睡懒觉
A.基本无不良行为
B.打架、抽烟、赌博、讲脏话等
A.均衡、基本不挑食
B.挑食、喜欢垃圾食品等
A.积极主动
B.消极被动
作息
行为
学习
饮食
表型
受基因型影响
受环境因素影响
大部分环境因素与遗传无关，如剃了个光头
在不改变基因型的情况下影响了基因型的表达，还能遗传给子代
基因
性状
环境和生活习惯
基因序列改变
基因序列不变
遗传学
表观遗传学
根据所学知识，简单概括表型与基因型、环境的关系。
改变了的表型是否都能遗传？
改变了的表型有些可以遗传
基因表达
基因表达
一、认识表观遗传现象
经典遗传
表观遗传
遗传
表观遗传修饰
两个主要机制
DNA甲基化
组蛋白乙酰化
意义
归纳总结
例题：下列与“表观遗传”相关的叙述错误的是( )
A. 父母的生活经历可以通过DNA序列以外的方式遗传给后代
B. 表观遗传学强调的是环境改变引起的性状改变，其DNA序列及基因表达水平均未改变
C. 组蛋白乙酰化可导致基因被读取进而转录
D. 人们的生活经验，无论精神上还是身体上的都可能改变组蛋白乙酰化和DNA甲基化的程度
B
例题：可遗传变异是生物的遗传物质发生改变而导致的变异，但是科学家却发现一些特别的变异：虽然DNA的序列没有改变，但是变异却可以遗传给后代，并把这种现象称为表观遗传。下列关于基因和性状的关系说法错误的是（ ）
A.基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，也可以通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状
B.基因与基因,基因与基因产物，基因和环境之间相互作用，共同调控生物的性状
C.表观遗传中，核内遗传物质在亲子代之间传递不再遵循孟德尔遗传规律
D.表观遗传的一种解释：基因在转录和翻译过程中发生了一些稳定性的改变
C
例题：研究发现，某些特定的行为和生活经历能够被遗传，如小鼠在闻到以前给予它们父辈电击而产生恐惧感的气味时，表现出恐惧。下列与这个实例有关的是( )
A. 小鼠被喂以高脂肪食物而出现肥胖症
B. 双胞胎的遗传信息基本相同，患病的可能性也相似
C. 亲代早期的生活经历会在遗传物质上打下烙印，并可遗传下去
D. 果蝇的亲代用某种药物处理，使DNA（基因）发生改变，后代果蝇也表现出与亲代一样的变化
C