必修2第 2章第三節(jié) 基因的選擇性表達(dá)及表觀遺傳現(xiàn)象課件（共29張PPT）

第第頁(yè)必修2第2章第三節(jié)基因的選擇性表達(dá)及表觀遺傳現(xiàn)象課件（共29張PPT）(共29張PPT)

第三節(jié)基因的選擇性表達(dá)及表觀遺傳現(xiàn)象

內(nèi)容索引

01

02

03

自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)

合作探究釋疑解惑

課堂小結(jié)

課標(biāo)定位

1.理解細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。

2.理解表觀遺傳現(xiàn)象,關(guān)注遺傳信息的修飾及表達(dá)對(duì)生命活動(dòng)的影響。

素養(yǎng)闡釋

1.在理解基因選擇性表達(dá)的基礎(chǔ)上,闡明遺傳信息的表達(dá)是生物完成生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。

2.根據(jù)表觀遺傳現(xiàn)象,能用整體性、穩(wěn)定性和適應(yīng)性等觀點(diǎn),闡釋遺傳信息的表達(dá)調(diào)控對(duì)生命活動(dòng)是至關(guān)重要的。

3.主動(dòng)關(guān)注遺傳信息的修飾及表達(dá)對(duì)生命活動(dòng)的影響。

自主預(yù)習(xí)新知導(dǎo)學(xué)

一、基因的選擇性表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞的分化

1.細(xì)胞分化:在個(gè)體發(fā)育中,一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。

2.基因的選擇性表達(dá)

(1)概念:不同細(xì)胞表達(dá)的基因數(shù)目和基因表達(dá)水平都不盡相同,稱(chēng)為基因的選擇性表達(dá)。

(2)意義:生物適應(yīng)多變的環(huán)境,防止生命活動(dòng)中的浪費(fèi)現(xiàn)象和有害后果的發(fā)生,保證體內(nèi)代謝過(guò)程的正常進(jìn)行。

(3)影響因素:基因的選擇性表達(dá)受基因和環(huán)境的共同控制與影響;每個(gè)細(xì)胞都有復(fù)雜的基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)。

(4)應(yīng)用:在醫(yī)學(xué)上可以采取靶向治療或精準(zhǔn)醫(yī)療來(lái)治療各種疾病。

二、表觀遺傳是不依賴于DNA堿基序列變化的遺傳現(xiàn)象

1.表觀遺傳的實(shí)例:某種小鼠毛色的遺傳,具體見(jiàn)圖Z2-3-1。

圖Z2-3-1

由圖可見(jiàn),小鼠毛色表現(xiàn)不同顏色的根本原因是a序列的甲基化。

2.表觀遺傳:某些基因中堿基序列不變但表型改變的現(xiàn)象。

3.表觀遺傳的原因

(1)DNA甲基化:給DNA的堿基添加甲基。

(2)組蛋白修飾:組蛋白的某些氨基酸被加上或去掉一些化學(xué)基團(tuán)。

(3)染色質(zhì)構(gòu)象變化。

4.意義:表觀遺傳調(diào)控的遺傳機(jī)制不涉及DNA序列的改變,只涉及基因表達(dá)的活性,通過(guò)改變基因表達(dá)活性即可達(dá)到和改變基因序列類(lèi)似的結(jié)果。

5.應(yīng)用:在疾病診斷、治療和藥物開(kāi)發(fā)等方面都有廣闊的應(yīng)用前景。

【預(yù)習(xí)檢測(cè)】

1.判斷正誤。

(1)隨著受精卵和胚胎的發(fā)育,細(xì)胞逐步分化,基因表達(dá)數(shù)目也有明顯的變化。()

(2)細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。()

(3)基因的選擇性表達(dá)受基因控制,不受環(huán)境影響。()

(4)表觀遺傳中堿基序列沒(méi)變,表型改變,不能通過(guò)分裂傳遞給子代。()

(5)表觀遺傳調(diào)控的遺傳機(jī)制改變了基因表達(dá)的活性。()

(6)染色質(zhì)構(gòu)象變化也會(huì)引起表觀遺傳現(xiàn)象。()

√

√

×

×

√

√

2.人體表皮細(xì)胞與骨骼肌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同,其根本原因是這兩種細(xì)胞的()。

A.DNA堿基排列順序不同

B.核糖體不同

C.tRNA不同

D.mRNA不同

答案:D

3.下列有關(guān)DNA甲基化的說(shuō)法,錯(cuò)誤的是()。

A.DNA甲基化會(huì)引起表觀遺傳現(xiàn)象

B.DNA甲基化對(duì)DNA表達(dá)的影響不會(huì)傳給子代

C.DNA甲基化是DNA的堿基添加了甲基

D.DNA甲基化會(huì)影響相關(guān)基因的表達(dá)活性

答案:B

合作探究釋疑解惑

知識(shí)點(diǎn)一

基因的選擇性表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞的分化

問(wèn)題引領(lǐng)

1.同一生物體內(nèi)不同細(xì)胞的DNA、mRNA相同嗎

提示:同一生物體內(nèi)絕大多數(shù)細(xì)胞的DNA基本相同,mRNA不完全相同。

2.舉例說(shuō)明基因的選擇性表達(dá)受環(huán)境的影響。

提示:(1)將小麥播種在有光的環(huán)境中,幼苗為綠色,播種在黑暗的環(huán)境中則為黃化苗,顯然葉綠素基因的表達(dá)受到了光照的影響。

(2)同一株水毛茛,裸露在空氣中的葉是扁平的,而浸在水中的葉片深裂成絲狀。

歸納提升

1.由于基因的選擇性表達(dá),同一生物體內(nèi)不同細(xì)胞的mRNA不完全相同,比如呼吸酶基因在所有細(xì)胞中都表達(dá),相關(guān)的mRNA在所有細(xì)胞內(nèi)都有,但胰島素基因只在胰島B細(xì)胞中表達(dá),相關(guān)的mRNA只在胰島B細(xì)胞內(nèi)存在。

2.每個(gè)細(xì)胞都有復(fù)雜的基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng),基因的選擇性表達(dá)受基因和環(huán)境的共同控制和影響。

3.細(xì)胞分化的本質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。

典型例題

圖Z2-3-2表示喜馬拉雅兔在受到低溫作用后毛色的變化,這種變化最可能是()。

A.遺傳對(duì)基因選擇性表達(dá)的作用

B.環(huán)境對(duì)基因選擇性表達(dá)的作用

C.染色體上基因的重排

D.環(huán)境引起基因堿基序列的改變

答案:B

解析:冰塊(低溫)處理后毛色變化,處理部位的基因沒(méi)有變化,最可能是環(huán)境影響了基因的表達(dá)。

圖Z2-3-2

【變式訓(xùn)練】

下列關(guān)于基因選擇性表達(dá)的敘述,正確的是()。

A.細(xì)胞分裂過(guò)程中不存在基因的選擇性表達(dá)

B.不同的體細(xì)胞中表達(dá)的基因完全不同

C.細(xì)胞衰老時(shí)染色質(zhì)收縮影響基因的表達(dá)

D.細(xì)胞癌變的實(shí)質(zhì)是相關(guān)基因表達(dá)的過(guò)程

答案:C

解析:細(xì)胞分裂過(guò)程中也存在基因的選擇性表達(dá),如控制染色體上蛋白質(zhì)合成的基因的選擇性表達(dá),A項(xiàng)錯(cuò)誤。不同的體細(xì)胞中表達(dá)的基因不完全相同,B項(xiàng)錯(cuò)誤。細(xì)胞衰老時(shí)染色質(zhì)收縮不利于基因的表達(dá),C項(xiàng)正確。細(xì)胞癌變的實(shí)質(zhì)是相關(guān)基因即原癌基因和抑癌基因的突變,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

知識(shí)點(diǎn)二

表觀遺傳是不依賴于DNA堿基序列變化的遺傳現(xiàn)象

問(wèn)題引領(lǐng)

1.引起表觀遺傳現(xiàn)象的因素有哪些

提示:DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)構(gòu)象變化等。

2.表觀遺傳現(xiàn)象中DNA的堿基序列沒(méi)發(fā)生改變,基因的功能是否發(fā)生改變

提示:改變,DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)構(gòu)象變化等都會(huì)影響DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯,使基因的表達(dá)與功能發(fā)生改變,進(jìn)而導(dǎo)致生物的表型發(fā)生可遺傳的改變。

歸納提升

引起表觀遺傳的因素

引起表觀遺傳的因素有很多,教材中提到了3個(gè),除此之外,還有基因印記、基因組中非編碼RNA、微小RNA、反義RNA、內(nèi)含子及核糖開(kāi)關(guān)等。其中有的影響基因的轉(zhuǎn)錄,有的影響翻譯。

典型例題

表觀遺傳是指DNA序列不發(fā)生變化,但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變,這種改變多發(fā)生于劇烈變化的環(huán)境中,一個(gè)典型的例子是DNA甲基化,它能起到開(kāi)啟或關(guān)閉一段序列的作用,進(jìn)而改變個(gè)體的表型。下列相關(guān)敘述正確的是()。

A.可遺傳的變異一定是DNA序列改變引起的

B.環(huán)境變化引起的變異一定是不可遺傳的變異

C.細(xì)胞的分化可能與DNA甲基化有關(guān)

D.只有DNA甲基化才可引起表觀遺傳

答案:C

解析:根據(jù)題干信息可知,表觀遺傳指DNA序列不發(fā)生變化,但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變,因此可遺傳的變異不一定是遺傳物質(zhì)改變引起的,A項(xiàng)錯(cuò)誤。題目信息已經(jīng)說(shuō)明,環(huán)境變化引起的變異可能是可遺傳的變異,B項(xiàng)錯(cuò)誤。由于DNA甲基化可導(dǎo)致開(kāi)啟或關(guān)閉一段DNA序列,即DNA甲基化可影響基因的表達(dá),因此細(xì)胞的分化可能與DNA甲基化有關(guān),C項(xiàng)正確。影響基因表達(dá)的因素有很多,如從mRNA到蛋白質(zhì)的翻譯過(guò)程受阻,基因也無(wú)法表達(dá),所以引起表觀遺傳的因素不只是DNA甲基化,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【變式訓(xùn)練】

1.脊椎動(dòng)物的一些基因活性與其周?chē)囟ò奏さ募谆嘘P(guān),甲基化使基因失活,相應(yīng)的非甲基化能活化基因的表達(dá)。以下推測(cè)正確的是()。

A.肝細(xì)胞和胰島B細(xì)胞的呼吸酶基因均處于甲基化狀態(tài)

B.肝細(xì)胞和胰島B細(xì)胞的胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)

C.肝細(xì)胞的呼吸酶基因和胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)

D.胰島B細(xì)胞的呼吸酶基因和胰島素基因均處于非甲基化狀態(tài)

答案:D

2.表觀遺傳是指細(xì)胞內(nèi)基因的堿基序列不變,但基因的表達(dá)發(fā)生可遺傳變化的現(xiàn)象。下列對(duì)此現(xiàn)象的敘述,錯(cuò)誤的是()。

A.同卵雙胞胎之間的差異是由表觀遺傳引起的

B.細(xì)胞質(zhì)中的調(diào)控因子對(duì)基因的表達(dá)起調(diào)節(jié)作用

C.正常的細(xì)胞分化可以體現(xiàn)出細(xì)胞層次上的表觀遺傳

D.若基因的啟動(dòng)部位被修飾,則可能遏制了RNA聚合酶的識(shí)別

答案:A

解析:同卵雙胞胎來(lái)自同一個(gè)受精卵,擁有相同的遺傳物質(zhì),同卵雙胞胎之間的差異可能是由表觀遺傳引起的,也可能只是由環(huán)境引起的,A項(xiàng)錯(cuò)誤。在細(xì)胞質(zhì)中存在一些物質(zhì),能夠?qū)虻谋磉_(dá)起調(diào)節(jié)作用,B項(xiàng)正確。正常的細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),已分化的細(xì)胞的遺傳物質(zhì)通常沒(méi)有改變,正常的細(xì)胞分化可以體現(xiàn)出細(xì)胞層次上的表觀遺傳,C項(xiàng)正確。當(dāng)RNA聚合酶與DNA分子的某一啟動(dòng)部位相結(jié)合時(shí),包括一個(gè)或者幾個(gè)基因的DNA片段的雙螺旋解開(kāi),所以當(dāng)基因的啟動(dòng)部位被修飾而改變后,RNA聚合酶可能就無(wú)法對(duì)其進(jìn)行識(shí)別并結(jié)合,D項(xiàng)正確。

[素養(yǎng)提升]

表觀遺傳的機(jī)理

表觀遺傳主要從三個(gè)層面調(diào)控基因表達(dá):DNA修飾、蛋白修飾、非編碼RNA調(diào)控。

(1)DNA修飾:DNA共價(jià)結(jié)合一個(gè)修飾基團(tuán),使具有相同序列的等位基因處于不同的修飾狀態(tài),DNA甲基化是DNA修飾的常見(jiàn)形式。

(2)蛋白修飾:通過(guò)對(duì)特殊蛋白修飾或改變蛋白的構(gòu)象實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控,包括組蛋白的甲基化和乙?；?。

(3)非編碼RNA調(diào)控:通過(guò)某些機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)基因表達(dá)的調(diào)控,如RNA干擾等。

（2023江西一中月考）哺乳動(dòng)物DNA分子上的胞嘧啶(C)可發(fā)生甲基化(即胞嘧啶分子連接上—CH3)而使基因失活。重亞硫酸鹽能使DNA中未發(fā)生甲基化的胞嘧啶(C)脫氨基轉(zhuǎn)變成尿嘧啶(U),而甲基化的胞嘧啶(C)保持不變?，F(xiàn)有一DNA片段,經(jīng)重亞硫酸鹽處理后進(jìn)行兩次