2022-2023学年浙科版（2019）必修二 3.5生物体存在表观遗传现象 课件（24张）

第三章遗传的分子基础第五节生物体存在表观遗传现象知识点一、基因序列不变，表型可能改变知识点二、改变了的表型有些可能遗传一、基因序列不变，表型可能改变生物体的性状是由基因和环境共同控制的结果。Q1：生物体的性状是由什么控制的？Q2：DNA是如何储存遗传信息的？DNA碱基的数量和排列顺序不同决定了特定的遗传信息。环境变化对生物体形态结构的影响会遗传给后代吗？拉马克认为，生物经常使用的器官会逐渐发达，不使用的器官会逐渐退化，是为“用进废退说”。拉马克认为用进废退这种后天获得的性状是可以遗传的，因此生物可把后天锻炼的成果遗传给下一代。如长颈鹿的祖先原本是短颈的，但是为了要吃到高树上的叶子经常伸长脖子和前腿，通过遗传而演化为现在的长颈鹿。又例如上一代是为举重选手，则子代应遗传得自父母之强健肌肉。一、基因序列不变，表型可能改变遗传学×用进废退亲代的表现型会遗传给下一代吗？一、基因序列不变，表型可能改变【实例】荷兰饥饿冬天。在第二次世界大战的最后一个冬天，纳粹封锁了燃料和粮食的供应。22000名荷兰人因此死亡，饥饿的人群吃着任何能找到的东西，从郁金香到动物的血液。大饥荒创造了一个值得注意的科学研究群体，科学界把荷兰幸存者定义为同时在完全相同的时间段内遭遇仅仅一个时期的营养不良的一个人群。研究的第一个方面就是饥荒对尚在子宫内的胎儿出生时体重的影响。原因：胎儿的大部分生长时期处于怀孕最后几个月【实例】荷兰饥饿冬天。一、基因序列不变，表型可能改变终生保持了低体重的特征，其肥胖率比一般人群显著降低。但随着对这个群体的婴儿们继续跟踪研究了几十年后，发现了一些着实令人吃惊的事情。有较高的肥胖率。其他健康问题的发生率也较高，包括精神健康等方面。【实例】荷兰饥饿冬天。一、基因序列不变，表型可能改变但随着对这个群体的婴儿们继续跟踪研究了几十年后，发现了一些着实令人吃惊的事情。有较高的肥胖率。其他健康问题的发生率也较高，包括精神健康等方面。尽管这些个体在出生时看起来很健康，但当他们在子宫里发育时发生的一些事情，影响了以后几十年的生活。【实例】荷兰饥饿冬天。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【实例】荷兰饥饿冬天。孕妇在怀孕早期的代谢失衡，会显著地改变胚胎细胞中的表观遗传学进程。细胞为了适应低营养状态，会改变代谢来尽力保持胚胎的健康生长。细胞通过改变基因表达以应对营养的匮乏，并且这种表达的特征会因为表观遗传学修饰的出现而将未来定了调子。他们的细胞被表观遗传编程为尽最大努力去节约食物的模式。这个设定一直保持着，即使是以后食物供应充足了的多年以后，因此在成年后罹患肥胖的概率比较高。【实例】荷兰饥饿冬天。一、基因序列不变，表型可能改变问题：为什么发生在发育头三个月里的事件影响了这些个体的全部余生以及个体的孩子？最近认识：这种发育进程受损以及持续终身的基因表达缺陷和细胞功能障碍，至少一部分是由分子表观遗传效应引起的。【实例】荷兰饥饿冬天。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

20世纪90年代，瑞典科学家拜格林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，而且交通不便，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；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:1.如果祖父辈在青春期前有大吃大喝的经历，那么，他们子孙的寿命就比较短，患糖尿病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;在青春期前大吃大喝的祖母，其孙女死于心血管疾病的概率会明显增加。3.如果父亲在11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。一、基因序列不变，表型可能改变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一代，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特征：1、不发生DNA序列的变化2、在一定条件下才遗传给后代3、受环境因素的影响怎么在不改变DNA序列的前提条件下改变表达？一、基因序列不变，表型可能改变二、改变了的表型有些可能遗传表观遗传机制2.DNA的修饰——甲基化1.组蛋白的修饰——乙酰化通过DNA分子缠绕在组蛋白分子上，使原来细长的DNA分子盘旋成紧密结构，这样，基因及其“开关”就被隐藏起来。基因表达的开关关闭组蛋白（带正电荷）二、改变了的表型有些可以遗传基因隐藏核小体赖氨酸HAT催化乙酰基带正电正电减弱基因转录的一个重要步骤就是组蛋白的乙酰化，就是乙酰基把氨基上的正电荷屏蔽起来，组蛋白的正电荷一旦减少，与带负电荷的DNA分子片段（某基因）缠绕力量就会减弱，随之松开，里面的信息就可以读取，即进行转录。二、改变了的表型有些可以遗传1.组蛋白的修饰——乙酰化问题：那这些紧密缠绕的区域的基因是不是还能被开启？问题：为什么生物要进化出组蛋白修饰来调节基因的表达呢？可以对基因表达进行微调。使细胞和生物可以适应外界环境而更好地对基因表达进行调节，比如适应后天环境、病毒感染等。二、改变了的表型有些可以遗传1.组蛋白的修饰——乙酰化现在超过50种针对组蛋白的修饰被鉴定出来。这些修饰都能改变基因的表达，但作用并不一致，有些修饰升高基因的表达，有些则降低。二、改变了的表型有些可以遗传就是给DNA加甲基。胞嘧啶是唯一可以被甲基化的碱基。甲基化反应在大部分器官的细胞中发生。大多数情况下，只在G前面的C上添加甲基。这个C后面紧跟着G的结构叫做CpG。最先被鉴定出来的表观遗传修饰就像在一个网球上粘一颗葡萄2.DNA的修饰——甲基化二、改变了的表型有些可以遗传DNA甲基转移酶CpG以两种形式存在：一种是分散于DNA序列中；一种呈现高度聚集状态，称之为CpG岛，多数分布在启动子区域。2.DNA的修饰——甲基化二、改变了的表型有些可以遗传问题：DNA甲基化如何关闭一个基因？DNA被甲基化后，它与甲基化DNA结合蛋白结合（如MeCP2），这种蛋白质并不结合非甲基化的CG序列。2.DNA的修饰——甲基化二、改变了的表型有些可以遗传一旦MeCP2与一个基因启动子上的5-甲基胞嘧啶结合，它会结合很多其他蛋白质来帮助关闭基因，防止转录复合体（RNA聚合酶）结合到启动子上，从而阻止mRNA的生成。（1）分裂细胞（如淋巴干细胞）为什么能频繁地分裂生成淋巴细胞，而不会生成骨细胞？在这种情况里，DNA甲基化的特征被从母代细胞传递至子代细胞。解释细胞分化现象2.DNA的修饰——甲基化二、改变了的表型有些可以遗传DNMT1能够识别是否有CpG序列的甲基化仅存在于一条链中。当DNMT1发现了这种不平衡，它会把“失去”的甲基化加到新合成的链上2.DNA的修饰——甲基化二、改变了的表型有些可以