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第2节
基因表达与性状的关系
(第2课时)
基因的选择性表达与基因表达的调控有关
基因什么时候表达
基因在哪种细胞中表达
基因表达水平的高低
3.表观遗传
问题1: 表观遗传就是一种非常重要的基因表达调控手段，什么是表观遗传？它调控基因表达的机理是什么呢？
讨论1：资料中，柳穿鱼和小鼠性状改变的原因是什么？
2
3
4
1
合作探究1：请同学们自主阅读教材P73-74，小组合作思考讨论完成问题。
讨论3：资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？
这种遗传现象称为什么遗传？形成的原因是什么？有哪些类型及特点？
讨论2：资料1中，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中为什么有些植株的花与植株B的相似？
3.表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
资料1：柳穿鱼花的遗传
正常
植株A
Lcyc基因
高度甲基化
植株B
×
F1
F2
少部分B
植株A相似
绝大部分A
P
Lcyc基因

问题2: 为什么会出现上述现象？柳穿鱼性状改变的原因是什么？
3.表观遗传
柳穿鱼花的形态结构
Lcyc基因的表达（转录和翻译）
植株A
植株B
直接 相关
基因
不
相
同
同
开花时 表达
不表达
（甲基化）：
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
资料1：柳穿鱼花的遗传信息梳理
问题3: 如何解释甲基化现象？
3.表观遗传
植株A
植株B
未甲基化修饰
甲基化修饰
基因表达
基因未表达
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
DNA甲基化抑制了基因的表达！
3.表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
问题4: 分析资料1，F1的花为什么与植株A的相似？在F2中，为什么有些植株的花与植株B的相似？
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
亲本
F1
配子
基因表达
基因未表达
3.表观遗传
未甲基化修饰
甲基化修饰
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
Lcyc基因
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
问题5: 两种基因的碱基序列有没有改变？
没有
问题6: DNA甲基化可以遗传吗？
可以，柳穿鱼花的实验可以证明
3.表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
资料2：小鼠毛色的遗传
黑色体毛
aa
黄色体毛
Avy
Avy
Avya
介于黄色和黑色之间的一系列过渡类型
问题7: 为什么会出现上述现象？小鼠性状改变的原因是什么？
DNA甲基化抑制了基因的表达！
3.表观遗传
未甲基化修饰
Avy基因
a基因
甲基化修饰
Avy基因
a基因
基因表达抑制
-
基因表达抑制
- -
基因表达抑制
- - -
Avy基因
a基因
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
资料2：小鼠毛色的遗传
甲基化程度越高，Avy基因表达受到抑制越明显，小鼠颜色越深。
3.表观遗传
柳穿鱼花的形态结构和小鼠毛色的遗传
思考.讨论
问题8: 资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？这对你认识基因和性状的关系有什么启示？
碱基序列没有发生变化
部分碱基发生了甲基化修饰
基因的表达
表型
可遗传，并影响后代表现
抑制
影响
3.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。
定义
存在时期
类型
表观
遗传
普遍存在于生物体的生长、发育和衰老的整个生命活动过程中。
特征
②非编码RNA干扰（例如miRNA）
①DNA甲基化修饰
③组蛋白甲基化、乙酰化等
可遗传性、可逆性、DNA不变
3.表观遗传
同卵双胞胎是一个精子与一个卵细胞结合产生一个受精卵后再一分为二形成的两个胚胎。他们基因组成相同，但是性状依然有差异，有时候甚至差异很大。
【实例1】
3.表观遗传
同卵双胞胎
【实例2】蜂王与工蜂的异型分化
工蜂
体积娇小，整日辛勤工作
寿命短，不能繁育下一代
蜂王
体积大，是工蜂的2倍
寿命更长，能够繁育下一代
蜂王与工蜂基因型相同，最终发育形成的个体为何如此不同？
蜜蜂的蜂王与工蜂是由基因型相同的雌蜂幼虫发育而来的，但是二者表型差异明显。
3.表观遗传
蜂王
工蜂
3天内取食蜂王浆
持续喂食蜂王浆
停止蜂王浆，取食花粉和花蜜
基因型相同的雌蜂幼虫
基因的表达会影响生物的性状，取食不同为什么会造成生物性状的差异呢？
【实例2】蜂王与工蜂的异型分化
3.表观遗传
思考讨论
DNMT3蛋白是一种DNA甲基化转移酶，它是Dnmt3基因的表达产物，能使DNA某些区域添如甲基基团，进而影响基因的表达。敲除Dnmt3基因后，蜜蜂幼虫将发育成蜂王，这与取食蜂王浆有相同的效果。
推测取食不同为什么造成工蜂和蜂王性状的差异呢？
研究发现，蜂王基因组甲基化的程度明显低于工蜂。蜜蜂的雌雄幼虫后期是否喂食蜂王浆，可能造成重要基因的DNA甲基化程度的差异，从而影响蜂王和工蜂体内基因的表达。
拓展
3.表观遗传
有研究表明：吸烟会使人的体细胞内DNA的甲基化水平升高，对染色体上的组蛋白也会产生影响。不仅如此，还有研究发现男性吸烟者的精子活力下降，精子中DNA的甲基化水平明显升高，请查阅相关资料，结合表观遗传、烟草烟雾中含有的化学物质及其危害等知识，向亲友和周围人群深入宣传戒烟的道理。
与社会的关系
环境
DNA甲基化
诱发
3.表观遗传
问题10: 你如何评价“基因决定生物体的性状”这一观点？
4.基因、环境与性状的关系
4.基因、环境与性状的关系
人的身高是由50多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
水稻中的Ghd7基因编码的蛋白质不仅参与了开花的调控，而且对水稻的生长、发育和产量都有重要的作用。
例如：
2.一个性状可以受到多个基因影响
3.一个基因可以影响多个性状
1.一个基因控制一个性状
白化病是一种典型的单基因遗传病，因为所谓单基因遗传病就是由一对等位基因控制，有一个基因发生基因突变
基因的特异性
多基因效应
基因的多效性
4.生物的性状不完全由基因决定，环境对性状也有着重要的影响
人的身高还受到多种环境因素影响
水毛茛两种叶形与环境因素有关
4.基因、环境与性状的关系
表型=基因+环境
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用形成了一个错综复杂而又繁而有序的网络，精细地调控着生物体的性状。
性状
基因与
基因
基因与环境
基因与基因表达产物
大多数情况下,基因和性状不是简单的一一对应的关系。
4.基因、环境与性状的关系
遗传学家增做过这样的实验：果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将刚孵化的残翅果蝇幼虫放在31℃的环境中培养，得到了一些翅长接近正常的果蝇成虫，这些翅长接近正常的果蝇在正常环境温度下产生的后代仍然是残翅果蝇。
请针对高温培养残翅果蝇幼虫得到翅长接近正常的果蝇成虫的原因提出假说，进行解释。
提示：翅的发育是否经过酶催化的反应？酶与基因的关系是怎样？酶与温度的关系是怎样的？
表型模拟
假说：果蝇翅的发育需要经过酶催化的反应，而酶是在基因控制下合成的，酶的活性受温度、pH等条件的影响。
注意：此现象不能遗传，所以并非表观遗传。

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