浙科版（2019）生物必修2：3.5 生物体存在表观遗传现象 课件（共18张PPT）

(共18张PPT)
生物体存在表观遗传现象
表观遗传现象
动物发育调控、性逆转、性别决定、遗传印迹、X染色体失活等；
人表观遗传病、肿瘤发生机制等；
植物春化与逆境记忆、副突变等。
表观遗传现象
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—代，即父母的生活经历可以通过DNA序列以外的方式遗传给后代。生物学家将这种遗传现象称为表观遗传现象（epigenetic
phenomena)。
基本观点
表观遗传
表观遗传是指DNA序列不发生变化但基因表达却发生了可
遗传的改变，即基因型未发生变化而表型却发生了改变。
表观遗传学
研究不涉及DNA序列改变的基因表达的可遗传的改变，或者研究从基因演绎为表型的过程及机制，是一门新兴的分子遗传学分支。
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。
真核生物全部遗传信息
遗传
密码
组蛋白密码
？
密码
基因组
DNA
序列
组蛋白氨基端
修饰
？
DNA与染色质
相同的基因型
不同的表现型
基因表达模式
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。
表观遗传学机制
DNA
甲基化
1
组蛋白修饰
2
染色质重塑
3
RNA
调
控
4
DNA
甲基化
1
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)。
一、DNA甲基化
DNMT1
SAM
胞嘧啶
5-甲基胞嘧啶
胞嘧啶甲基化反应
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。
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所含CpG岛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。
DNA甲基化状态的遗传和维持
DNA复制后，新合成链在DNMT1的作用下，以旧链为模板进行甲基化。（缺乏严格的精确性，95%）
甲基化并非基因沉默的原因而是基因沉默的结果，其以某种机制识别沉默基因，后进行甲基化。
DNA全新甲基化。引发因素可能包括：
DNA本身的序列、成分和次级结构。
RNA根据序列同源性可能靶定的区域。
特定染色质蛋白、组蛋白修饰或相当有序的染色质结构。
二、组蛋白修饰
组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。
组蛋白的
N端是不稳定的、无一定组织的亚单位，其延伸至核小体以外，会受到不同的化学修饰，这种修饰往往与基因的表达调控密切相关。
被组蛋白覆盖的基因如果要表达，首先要改变组蛋白的修饰状态，使其与DNA的结合由紧变松，这样靶基因才能与转录复合物相互作用。因此，组蛋白是重要的染色体结构维持单元和基因表达的负控制因子。
组蛋白修饰种类
乙酰化--
一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化修饰大多发生在H3、H4的
Lys
残基上。
甲基化--
发生在H3、H4的
Lys
和
Asp
残基上，可以与基因抑制有关，也可以与基因的激活相关，这往往取决于被修饰的位置和程度。
磷酸化--
发生与Ser残基，一般与基因活化相关。
泛素化--
一般是C端Lys修饰，启动基因表达。
SUMO（一种类泛素蛋白）化--
可稳定异染色质。
其他修饰
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。
谢谢