生物体存在表观遗传现象【知识精讲+备课精研+高效课堂】 高一生物下学期 课件（2019浙科版必修2）.pptx

第三章第三章 遗传的分子基础遗传的分子基础第五节 生物体存在表观遗传现象经典遗传学告诉我们，生物的经典遗传学告诉我们，生物的性状性状的表现和遗传的表现和遗传是由是由DNA（基因）（基因）控制的控制的那我们设想下，如果父母有某种生活经历或不良嗜好，是否会对子女产生影响？例如如果父母中有的是吸毒人员，那子女长大后也可能会步入后尘父母因故情绪受到重创，子女有可能被多愁善感缠绕一生，缺乏愉悦的能力和体验基因通过控制蛋白质的合成决定了其性状表现，一基因通过控制蛋白质的合成决定了其性状表现，一般来说，在基因型相同的情况下，表型也应该相同，般来说，在基因型相同的情况下，表型也应该相同，生活生活习惯的习惯的改变不会影响下一代改变不会影响下一代的的性状但是在现性状但是在现实中，却存在另外一些现象实中，却存在另外一些现象一、基因序列不变，表型可能改变一、基因序列不变，表型可能改变课本课本小小资料资料20世纪世纪90年代，瑞典科学家拜格林（年代，瑞典科学家拜格林（LarsOlovBygren）对瑞典北部的）对瑞典北部的诺伯顿地区的居民寿命进行了调查和研究诺伯顿位于北极圈以内，地广人稀，交通不便，诺伯顿地区的居民寿命进行了调查和研究。

诺伯顿位于北极圈以内，地广人稀，交通不便，那里粮食收成极不稳定，对人的生活影响很大当年景不佳而歉收时，人们就会忍饥挨饿；那里粮食收成极不稳定，对人的生活影响很大当年景不佳而歉收时，人们就会忍饥挨饿；当风调雨顺而丰收时，人们又会大吃大喝当风调雨顺而丰收时，人们又会大吃大喝拜格林的调查研究结果表明：拜格林的调查研究结果表明：1.如果祖父辈在青春期有大吃大喝的经历，那么，他们的子孙的寿命就比较短，患糖尿病如果祖父辈在青春期有大吃大喝的经历，那么，他们的子孙的寿命就比较短，患糖尿病的概率也会相应增加的概率也会相应增加2.在青春期前挨饿的祖父，其孙子患心血管疾病的概率就会相应降低；在青春前期大吃大在青春期前挨饿的祖父，其孙子患心血管疾病的概率就会相应降低；在青春前期大吃大喝的祖母，其孙女死于心血管疾病的概率会明显喝的祖母，其孙女死于心血管疾病的概率会明显增加3.如果父亲在如果父亲在11岁前就开始抽烟，那么他的儿子在岁前就开始抽烟，那么他的儿子在9岁时体重超标的概率会增加岁时体重超标的概率会增加以上资料表明，祖辈或父辈的生活印记以某种方式遗传给了子孙以上资料表明，祖辈或父辈的生活印记以某种方式遗传给了子孙。

科学家在动物中也发现类似的情况科学家在动物中也发现类似的情况以上的研究表明，即使以上的研究表明，即使亲代亲代传递给子代的传递给子代的DNA序列没有序列没有改变改变，亲代在生活中由于生活环境或生活习惯的改变，而引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，起的身体状况变化，也会通过某种途径传给下一代也会通过某种途径传给下一代1）表）表观观遗传概念：遗传概念：父母父母的生活经历可以的生活经历可以通过通过DNA序列以外序列以外的方式的方式遗传遗传给后代2）与遗传学的区别与联系两者相互作用，共同控制生物的性状两者相互作用，共同控制生物的性状表观遗传学：表观遗传学：是非基因序列改变是非基因序列改变引起引起基因表达水平的基因表达水平的变化，变化，子代性状相同于子代性状相同于亲代即即环境变化引起性状改变，影响基环境变化引起性状改变，影响基因表达，因表达，遗传遗传给下一代，但不改变给下一代，但不改变DNA序列遗传学：遗传学：细胞核的基因序列发生改变细胞核的基因序列发生改变，引起基因表达水平的，引起基因表达水平的变化，如基因突变等变化，如基因突变等子代子代性状相同于性状相同于亲代那如何解释表观遗传学的现象呢？我们人体由我们人体由200200多种类型的多种类型的细胞组成的，细胞组成的，这这200200多种类型的多种类型的细胞都是由细胞都是由受精卵增殖受精卵增殖分化分化过来过来的的，他们他们的的遗传物质（遗传物质（DNADNA）完全完全相同相同。

只不过细胞只不过细胞分化时分化时（基因的选择性表达）基因的选择性表达）形成不同种类细胞形成不同种类细胞也就是转录和翻译的基因不同也就是转录和翻译的基因不同那基因的转录和翻译受哪些因素的影响呢那基因的转录和翻译受哪些因素的影响呢？二、改变了的表型有些可以遗传二、改变了的表型有些可以遗传组蛋白组蛋白修饰修饰DNA DNA 甲基化甲基化DNA DNA 甲基化甲基化(1)可以遗传的机制可以遗传的机制DNA甲基化甲基化负负 正正隐藏隐藏 在真核生物的细胞中，在真核生物的细胞中，DNA分子与一些蛋白质结合分子与一些蛋白质结合在一起，带在一起，带_电的电的DNA分子缠绕在带分子缠绕在带_电的蛋白质分电的蛋白质分子上，使原来细长的子上，使原来细长的DNA分子盘绕成紧密的结构这分子盘绕成紧密的结构这样，基因及其样，基因及其“开关开关”就被就被_起来了乙酰基乙酰基屏蔽屏蔽转录转录在细胞里，基因转录的一个重要步骤是组蛋白的乙酰在细胞里，基因转录的一个重要步骤是组蛋白的乙酰化，就是用化，就是用_把氨基上的正电荷把氨基上的正电荷_起来，好像起来，好像给组蛋白中的一些带正电的基团给组蛋白中的一些带正电的基团(NH2)戴上一顶帽子。

戴上一顶帽子组蛋白的正电荷一旦减少，与带负电的组蛋白的正电荷一旦减少，与带负电的DNA分子片段分子片段(某基因某基因)缠绕的力量就会减弱，随之松开，里面的信息缠绕的力量就会减弱，随之松开，里面的信息就可以被读取，即进行就可以被读取，即进行_胞嘧啶胞嘧啶DNA的甲基化的甲基化真核细胞基因具有的启动子真核细胞基因具有的启动子相当于转录的开关相当于转录的开关也可以被修饰如果给启动子中的也可以被修饰如果给启动子中的_加上甲基加上甲基基团基团(CH3)，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，这，会使染色质高度螺旋化，凝缩成团，这个基因就无法被识别，失去转录活性，因而不能完成个基因就无法被识别，失去转录活性，因而不能完成转录这个过程称为转录这个过程称为_，相当于给，相当于给DNA戴戴上隐身帽子，使基因内存储的信息无法被读取上隐身帽子，使基因内存储的信息无法被读取乙酰化乙酰化甲基化甲基化表观遗传修饰表观遗传修饰可见，可见，DNA内存储的信息能否被读取，还与内存储的信息能否被读取，还与DNA甲基化甲基化的状况和组蛋白乙酰化的程度有关人们的生活经验，的状况和组蛋白乙酰化的程度有关人们的生活经验，无论是精神上还是身体上的，都能改变组蛋白无论是精神上还是身体上的，都能改变组蛋白_和和DNA_的程度，从而对人们的精神生活和身体状况的程度，从而对人们的精神生活和身体状况产生影响。

这些不通过产生影响这些不通过DNA序列改变而影响身体的性状序列改变而影响身体的性状有时能遗传给后代，这样的变化称为有时能遗传给后代，这样的变化称为_，即，即发生在发生在DNA序列外的变化序列外的变化RNA干扰干扰RNA干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现干扰是正常生物体内抑制特定基因表达的一种现象当细胞中导入或内源产生与某个特定象当细胞中导入或内源产生与某个特定mRNA同源同源的双链的双链RNA时，该时，该mRNA发生降解或者翻译阻滞，导发生降解或者翻译阻滞，导致基因表达沉默这种现象发生在转录后水平，又称致基因表达沉默这种现象发生在转录后水平，又称为转录后基因沉默，是表观遗传的重要机制之一为转录后基因沉默，是表观遗传的重要机制之一表达修饰表达修饰(2)表观遗传的特点表观遗传的特点表观遗传修饰对身体的影响很大即使遗传信息表观遗传修饰对身体的影响很大即使遗传信息完全一样的两个个体，由于完全一样的两个个体，由于_上的差异，上的差异，也会表现出完全不同的性状也会表现出完全不同的性状缓慢缓慢 迅速迅速 (3)表观遗传的意义表观遗传的意义表观遗传机制可以使生物打破表观遗传机制可以使生物打破DNA变化变化_的限制，的限制，使后代能使后代能_获得亲代应对环境因素做出的反应而发获得亲代应对环境因素做出的反应而发生的变化，这对生物种群的生存和繁衍也许是生的变化，这对生物种群的生存和繁衍也许是有利有利的。

的但是，通过表观遗传传递下去的性状并不总是有利的，但是，通过表观遗传传递下去的性状并不总是有利的，如亲代经历的不良环境和生活习惯对后代的健康会产如亲代经历的不良环境和生活习惯对后代的健康会产生生不利不利的影响柳穿柳穿鱼植株植株A柳穿柳穿鱼植株植株B性状表性状表现开两开两侧对称花称花开开辐射射对称花称花Lcyc基因基因测序序结果果植株植株A和植株和植株B碱基碱基组成及序列一成及序列一样，没有差异，没有差异合作探究：合作探究：下下表为柳穿鱼花的形态结构的遗传，据图回答相关问题：表为柳穿鱼花的形态结构的遗传，据图回答相关问题：柳穿柳穿鱼植株植株A柳穿柳穿鱼植株植株BLcyc基因表达基因表达情况情况检测表达表达不表达不表达Lcyc基因甲基基因甲基化化检测与植株与植株A相比，植株相比，植株B的的Lcyc基因高度甲基化基因高度甲基化杂交交实验植植株株A与与植植株株B杂交交，F1开开两两侧对称称花花，F2绝大大部部分分植植株株开两开两侧对称花，少部分植株开称花，少部分植株开辐射射对称花称花请对上述实验结果作出分析请对上述实验结果作出分析提示：提示：DNA的甲基化将会抑制该基因的表达，从而的甲基化将会抑制该基因的表达，从而影响生物的性状；影响生物的性状；DNA的甲基化是可以遗传给下一的甲基化是可以遗传给下一代的。

代的1许多基因的启动子许多基因的启动子(转录起始位点转录起始位点)内富含内富含CG重复序重复序列，若其中的部分胞嘧啶列，若其中的部分胞嘧啶(C)被甲基化成为被甲基化成为5甲基胞甲基胞嘧啶，就会抑制基因的转录下列与之相关的叙述中，嘧啶，就会抑制基因的转录下列与之相关的叙述中，正确的是正确的是()A在一条单链上相邻的在一条单链上相邻的C和和G之间通过氢键连接之间通过氢键连接B胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变胞嘧啶甲基化导致表达的蛋白质结构改变C胞嘧啶甲基化会阻碍胞嘧啶甲基化会阻碍RNA聚合酶与启动子结合聚合酶与启动子结合D基因的表达水平与基因的甲基化程度无关基因的表达水平与基因的甲基化程度无关C2真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为真核生物细胞内存在着种类繁多、长度为2123个核个核苷酸的小分子苷酸的小分子RNA(简称简称miRNA)，它们能与相关基因转录，它们能与相关基因转录形成的形成的mRNA互补，形成局部双链这些互补，形成局部双链这些miRNA抑制基因抑制基因表达的机制是表达的机制是()A阻断阻断rRNA装配成核糖体装配成核糖体B妨碍双链妨碍双链DNA分子的解旋分子的解旋C干扰核糖体与干扰核糖体与mRNA结合结合D影响影响RNA分子的远距离转运分子的远距离转运C思考与练习1.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C2.蜂群中的蜂王和工蜂均由基因型相同的雌峰幼虫发育而来，但是两者在体型、寿命、功能等方面存在巨大差异据研究，蜂王的分化发育是一种表观遗传现象两者出现差异的原因是（）A.雌蜂幼虫的生活环境发生变化B.蜂王的生活习惯发生了变化C.蜂王的活动使得性状改变，并影响到后代相应的性状D.DNA甲基化影响其中的遗传信息的表达D简答题请根据表观遗传学的原理解释，什么是请根据表观遗传学的原理解释，什么是DNA甲基化？这对于生物的生存繁衍有什么意甲基化？这对于生物的生存繁衍有什么意义？如果抑癌基因被甲基化，可能会出现什么结果？义？如果抑癌基因被甲。