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第三章 遺傳的分子基礎(chǔ)
第四節(jié) 生物體內(nèi)存在表觀遺傳現(xiàn)象
導(dǎo)入
不良生活習(xí)慣
我只對(duì)自己造成影響，不改變遺傳物質(zhì)，所以對(duì)下一代沒(méi)有影響！
吸煙
酗酒
暴食
熬夜
你同意這種觀念嗎？
P80
拜格林的調(diào)查研究結(jié)果表明：
1.如果祖父輩在青春期前有大吃大喝的經(jīng)歷，那么，他們子孫的壽命就比較短，患糖尿病的概率也會(huì)相應(yīng)增加。
2.在青春期前挨餓的祖父，其孫子患心血管疾病的概率就會(huì)相應(yīng)降低；在青春期前大吃大喝的祖母，其孫女死于心血管疾病的概率會(huì)明顯增加。
3.如果父親在11歲前就開(kāi)始抽煙，那么他的兒子在9歲時(shí)體重超標(biāo)的概率會(huì)增加。
小資料 · 生活習(xí)慣的改變對(duì)后代的性狀產(chǎn)生影響
不會(huì)；DNA的復(fù)制是精確的，存在修復(fù)損傷機(jī)制，DNA基因序列的變化在1-2代內(nèi)是很難完成的。
根據(jù)已有知識(shí)推斷，生活習(xí)慣改變能否引起DNA堿基序列變化？
祖輩的生活印記以某種方式遺傳給了子孫。
P81
2. 實(shí)例：
（1） 讓雌性小鼠攝入高脂肪的食物，它們第3代中的雌性會(huì)出現(xiàn)體型變大和對(duì)胰島素敏感度下降的現(xiàn)象。
（3）給線蟲(chóng)喂食某種細(xì)菌，它們的體型會(huì)變得又小又圓。而這些線蟲(chóng)的后代即使從不接觸該種細(xì)菌，這種體型上的變化仍然可以持續(xù)，甚至到40代。
（2）用格爾德霉素處理果蠅，能干擾果蠅眼睛的正常發(fā)育，果蠅的眼睛上就會(huì)長(zhǎng)出贅疣。這些果蠅的后代即使不再接觸格爾德霉素，它們的眼睛上還是會(huì)長(zhǎng)出贅疣，這種性狀甚至可以傳到第13代。
小資料 · 生活習(xí)慣的改變對(duì)后代的性狀產(chǎn)生影響
P81
即使親代傳遞給后代的DNA序列沒(méi)有改變，親代在生活中由于生活環(huán)境或生活習(xí)慣的改變而引起的身體狀況變化，也會(huì)通過(guò)某種途徑遺傳給下一代，即父母的生活經(jīng)歷可以通過(guò)DNA序列以外的方式遺傳給后代。
基因序列不變，表型可能改變
1.表觀遺傳現(xiàn)象概念：
表觀遺傳學(xué)是與傳統(tǒng)遺傳學(xué)相對(duì)應(yīng)的概念。
傳統(tǒng)遺傳學(xué)是指基于基因序列改變所致基因表達(dá)水平的變化，如基因突變等。
P81
1. 表觀遺傳學(xué)概念：
基于非基因序列改變所致基因表達(dá)水平的變化，
即環(huán)境變化引起的性狀改變，影響基因表達(dá)，但不改變DNA序列，叫作表觀遺傳。
特征
一定條件下可遺傳
1
基因序列不變性
2
基因表達(dá)水平變化
4
轉(zhuǎn)錄
翻譯
基因形成RNA產(chǎn)物以及RNA產(chǎn)物被翻譯成蛋白質(zhì)的過(guò)程稱為基因表達(dá)。
P76
堿基互補(bǔ)配對(duì)原則不變
3
DNA復(fù)制
基因/遺傳信息的的傳遞
基因序列不變，表型可能改變
不遵循孟德?tīng)栠z傳定律
5
P82
生物的性狀表現(xiàn)是由基因和環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。環(huán)境和生活習(xí)慣的改變，能夠引起生物性狀的改變，其中有些改變了的表型是可以遺傳的。
改變了的表型有些可以遺傳
環(huán)境
基因表達(dá)
蛋白質(zhì)
性狀
可能影響
不同
直接決定
☆表觀遺傳機(jī)制
2. DNA的甲基化
1.組蛋白的乙酰化
P82
改變了的表型有些可以遺傳
通過(guò)DNA分子纏繞在蛋白質(zhì)分子上，使原來(lái)細(xì)長(zhǎng)的DNA分子盤(pán)旋成緊密結(jié)構(gòu)，這樣，基因及其“開(kāi)關(guān)”就被隱藏起來(lái)。
蛋白質(zhì)（帶正電荷）
基因隱藏
核小體
DNA分子（帶負(fù)電荷）
P82
改變了的表型有些可以遺傳
表觀遺傳的分子機(jī)制——①組蛋白的乙酰化
賴氨酸
HAT催化
乙酰基
帶正電
正電減弱
組蛋白的乙酰化：就是乙酰基把氨基上的正電荷屏蔽起來(lái)，組蛋白正電荷一旦減少，與帶負(fù)電荷的DNA分子片段（某基因）纏繞力量就會(huì)減弱，隨之松開(kāi)，里面的信息就可以讀取，即進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。
組蛋白乙酰化轉(zhuǎn)移酶
P82
改變了的表型有些可以遺傳
組蛋白乙酰化
結(jié)果：激活轉(zhuǎn)錄→完成基因表達(dá)→改變生物表型
表觀遺傳的分子機(jī)制——①組蛋白的乙酰化
——促進(jìn)轉(zhuǎn)錄
改變了的表型有些可以遺傳
表觀遺傳的分子機(jī)制——②DNA的甲基化
DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶
轉(zhuǎn)錄的開(kāi)關(guān)即啟動(dòng)子的胞嘧啶
加上甲基基團(tuán)（-CH3）；
結(jié)果：使染色質(zhì)高度螺旋化，凝縮成團(tuán)，該基因無(wú)法被識(shí)別，失去轉(zhuǎn)錄活性，因而不能完成
轉(zhuǎn)錄。
P82
改變了的表型有些可以遺傳
活性轉(zhuǎn)錄
非活性轉(zhuǎn)錄
結(jié)果：阻斷轉(zhuǎn)錄→阻止基因表達(dá)→改變生物表型
表觀遺傳的分子機(jī)制——②DNA的甲基化
——阻斷轉(zhuǎn)錄
P82
改變了的表型有些可以遺傳
表觀遺傳修飾的概念：
這些不通過(guò)DNA序列改變而影響身體的性狀有時(shí)能遺傳給后代，這樣的變化即為表觀遺傳修飾，即發(fā)生在DNA序列外的變化。
（1） 組蛋白的乙酰化
（2） DNA的甲基化
DNA內(nèi)遺傳信息的讀取
影響
基因表達(dá)情況
一定條件下可遺傳
1
基因序列不變性
2
基因表達(dá)水平變化
4
堿基互補(bǔ)配對(duì)原則不變
3
不遵循孟德?tīng)栠z傳定律
5
P83
改變了的表型有些可以遺傳
這些表觀遺傳修飾對(duì)身體的影響很大。例如，同卵雙胞胎的DNA序列是完全相同的，理論上，他們患病的類型和概率也是相同的，但發(fā)現(xiàn)，有時(shí)雙胞胎中的一個(gè)會(huì)患上某種疾病，如白血病或紅斑狼瘡，另一個(gè)卻未患病且身體健康。進(jìn)一步的研究表明，這是因?yàn)樗麄兊腄NA甲基化程度不同。可見(jiàn)，即使遺傳信息完全一樣的兩個(gè)個(gè)體，由于表達(dá)修飾上的差異，也會(huì)表現(xiàn)出完全不同的性狀。
P83
表觀遺傳的影響：
利：
使得生物打破DNA變化緩慢的限制，使后代能迅速獲得親代應(yīng)對(duì)環(huán)境因素做出的反應(yīng)而發(fā)生的變化。這對(duì)生物種群的生存和繁衍也許是有利的。
弊：親代經(jīng)歷的不良環(huán)境和習(xí)慣對(duì)后代健康可能不利。
改變了的表型有些可以遺傳
P83
表觀遺傳學(xué)概念：基于非基因序列改變所致基因表達(dá)水平的變化，
即環(huán)境變化引起的性狀改變，影響基因表達(dá)，但不改變DNA序列，叫作表觀遺傳。
本節(jié)要點(diǎn)小結(jié)
特征
一定條件下可遺傳
1
基因序列不變性
2
基因表達(dá)水平變化
4
堿基互補(bǔ)配對(duì)原則不變
3
不遵循孟德?tīng)栠z傳定律
5
☆表觀遺傳機(jī)制
2. DNA的甲基化——阻斷轉(zhuǎn)錄
1.組蛋白的乙酰化——促進(jìn)轉(zhuǎn)錄
小試牛刀
例1.下列關(guān)于表觀遺傳現(xiàn)象的敘述，錯(cuò)誤的是(　　)
A. 基因的DNA序列沒(méi)有發(fā)生改變
B.表觀遺傳導(dǎo)致的性狀改變可以遺傳給下一代
C. 符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的核內(nèi)遺傳
D. 父母的生活經(jīng)歷可以通過(guò)DNA序列以外的方式遺傳給后代
C
例2．下列現(xiàn)象最可能與表觀遺傳相關(guān)的是(　　)
A．一株水毛茛水下的葉型和水上的不同
B．煙草煙霧使精子甲基化水平升高使其活性下降
C．相同基因型的植物在營(yíng)養(yǎng)液里長(zhǎng)勢(shì)比在清水里好
D．兩只紅眼的雌雄果蠅雜交后代出現(xiàn)白眼雄果蠅
B
小試牛刀
例2. 研究發(fā)現(xiàn)，某些特定的行為和生活經(jīng)歷能夠被遺傳。如小鼠在聞到以前給予它們父輩電擊而產(chǎn)生恐懼感的氣味時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出恐懼。下列與這個(gè)實(shí)例有關(guān)的是 （ ）
A. 小鼠被喂以高脂肪的食物而出現(xiàn)肥胖癥
B. 雙胞胎的遺傳信息基本相同，患病的可能性也相似
C. 親代早期的生活經(jīng)歷會(huì)在遺傳物質(zhì)上打下烙印，并可傳遞下去
D. 果蠅的親代用某種藥物處理，使DNA （基因） 發(fā)生改變，后代果蠅也表現(xiàn)出與親代一樣的變化
C
小試牛刀
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