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第2节 基因表达与性状的关系
第二课时
人教版 必修二
1.能分析表观遗传实例，阐明生物体的表观遗传现象的机制。
2.能阐明基因、环境与性状之间的复杂关系，认同生物学中因果关系的复杂性，培养多因素思维。
某基因
--ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC---
--TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG---
对应的mRNA
转录
翻译
蛋白质
酶
代谢
性状
性状
结构
性状是由基因决定的！
但是不是只由基因决定呢？
--ATGCATGCAT…… CCATGCTAGCCA …… TCCCTAAGGATAG CCATCCCAGATG …… CATGCATCCATGC--
--TACGTACGTA ……GGTACGATCGGT…… AGGGATTCCTATC GGTAGGGTCTAC …… GTACGTAGGTACG-
请同学们阅读教材第73-74页，回答下列问题:
1.表观遗传信息是如何调控基因表达的？
2.怎样理解基因与性状关系的复杂性？
表观遗传
资料一信息梳理
柳穿鱼花的形态结构
Lcyc基因的表达（转录和翻译）
控 制
植株A
植株B
基因
相
同
不
同
开花时表达
不表达
（甲基化）：
两侧对称型
辐射对称型
【问题】植株A和植株B的Lcyc基因相同，为什么花的形态结构不同呢？
DNA甲基化示意图
胞嘧啶
甲基化酶
5-甲基胞嘧啶
CH3
DNA的碱基序列没有发生变化，但部分碱基发生了甲基化修饰。
拓展：DNA甲基化与去甲基化
去甲基化酶
【问题】DNA甲基化为什么会抑制基因的表达呢？
活动：构建物理模型
1.如果使用拉链和贴纸两种材料模拟DNA的甲基化，拉链可以代表什么，贴纸可以代表什么？
2.如何模拟DNA分子的解旋？如何模拟DNA 发生甲基化？
3.通过模拟实验你能推测出甲基化修饰对基因的表达有影响吗？
P
植株A
植株B
×
F1
与植株A相似
少部分B
F2
绝大部分A
（自交）
观察现象
观察现象
1.F1为什么是植株A 在F2中，为什么又出现了植株B
LL
L’L’
LL’
L/L或L/L’
L’/L’
2.为什么F2中不是植株A：植株B=3：1，而植株A多，植株B少呢
作出假设
【探究1】请尝试提出一种假说，合理的解释实验现象。
实验验证
植株B
性状不稳定 5株
甲基化程度不同
得出结论
Lcyc基因甲基化程度越高，基因表达的水平越低。
AVYAVY
P
AVY a
【问题】F1小鼠为什么会表现出不同的毛色？
F1
AVY基因甲基化程度越
基因表达水平越
小鼠毛色越
高
低
深
aa
×
资料二信息梳理
【问题】资料1和资料2展示的遗传现象有什么共同点？
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
表观遗传
定义
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。
特点
可遗传的
可逆的
存在时期
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。
1
2
3
除了DNA甲基化，构成染色体的组蛋白发生甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。
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。男性吸烟者的精子活力会下降，精子中的DNA甲基化水平明显升高。
表观遗传与生活的联系
2020年中国新发癌症病例457万例，肺癌有81万例，占全部癌症新增人数的17.9％，是我国发病率第一、死亡率第一的“头号肿瘤”。在肺癌细胞中发现原癌基因过量表达，而抑癌基因表达水平低。
【探究2】从中心法则和表观遗传的角度，提出肺癌治疗的有效措施。
抑制DNA复制药物
调控转录的药物
抑制翻译的药物
DNA甲基化抑制剂
组蛋白去乙酰化酶抑制剂
RNA干扰药物
（2）基因组成相同的同卵双胞胎具有微小差异与甲基化有关
表观遗传与生活的联系
蜂王
雄蜂
工蜂
（3）具有相同遗传物质的雌性蜜蜂幼虫因为取食食物的不同可发育为可育蜂王和不育工蜂两个迥异级型，这即是蜜蜂的级型分化现象。
表观遗传与生活的联系
“中中”和“华华”
（4）研究人员在克隆猴的细胞核转移后，引入表观遗传调节剂，关闭抑制胚胎发育的基因。他们向融合细胞中注入去甲基化酶Kdm4d的mRNA，去除甲基化修饰，并用组蛋白去乙酰化抑制剂TSA处理细胞，最终在表观因子的抑制下，重新激活被抑制的基因，大大提高了胚胎发育的效率和代孕母猴成功怀孕的比例。
表观遗传与生活的联系
【批判性思维】基因与性状的关系都是简单的一一对应关系吗？你如何评价基因决定生物性状这一观点。
细胞
基因
蛋白质
性状
具有遗传效应的DNA或RNA 片段
生命活动的
主要承担者
个体所能观察到的表型或特征：形态、生理生化、行为等
基因表达与性状的关系
柳川鱼花的形态结构由Lcyc基因决定
两侧对称型
水稻中的Ghd7基因参与水稻的开花、生长、发育和产量的调控
人的身高是由多个基因决定的，其中每个基因对身高都有一定的作用。
同一株水毛茛，空气中的叶和水中的叶，表现出不同的形态。
基因表达与性状的关系
表 型 = 基因型 ＋ 环境
结果
内因
外因
表 型
基因与性状的关系
性状与环境因素有关
一个基因决定一种性状
多个基因决定一种性状
一个基因影响多种性状
基因与基因、基因与基因表达产物、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的网络，精细地调控着生物体的性状。
1.黄色小鼠（AVYAVY）与黑色小鼠（aa）杂交，产生的F1（AVYa）不同个体出现了不同体色。研究表明，不同体色的小鼠A基因的碱基序列相同，但AVY基因上二核苷酸（CpG）胞嘧啶有不同程度的甲基化现象出现，甲基化不影响基因DNA复制。有关分析错误的是（ ）
A.F1个体体色的差异与A基因甲基化程度有关
B.甲基化可能影响RNA聚合酶与该基因的结合
C.碱基甲基化不影响碱基互补配对过程
D.甲基化是引起基因突变的常见方式
D
2.甜豌豆的紫花对白花是一对相对性状，由非同源染色体上的两个相对基因共同控制，只有当同时存在两个显性基因（A和B）时，花中的紫色素才能合成，下列说法正确的是（ ）
A．一种性状只能由一种基因控制
B．基因在控制生物体的性状上是互不干扰的
C．每种性状都是由两个基因控制的
D．基因之间存在着相互作用
D
3.下列关于基因和性状之间关系的叙述，正确的是（ ）
A.基因型相同的个体，性状表现一定相同
B.生物的某些性状可由多个基因共同控制
C.基因可通过控制结构蛋白的合成间接控制生物性状
D.相同环境下，表型相同的个体的基因型一定相同
B
经典遗传
表观遗传
环境
碱基序列改变，引起的性状变化可遗传
碱基序列不变，引起的性状变化可遗传
可通过改变遗传物质而影响性状
可通过表观遗传影响基因的表达
仅由环境变化引起的性状变化，不可遗传
经典遗传
表观遗传
DNA
转录
RNA
翻译
蛋白质
体现
性状

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