高三生物一轮复习学案：表观遗传及其作用机制

第第页2.3遗传信息控制生物的性状表观遗传及其作用机制学习目标核心素养1.表观遗传两种重要的调控机制。（重点）2.阐述表观遗传现象。（难点）1.分析表观遗传现象，认同许多现象无法用经典遗传学解释（科学思维、生命观念）。2.通过经典表观遗传现象分析，说出表观遗传学的概念，学会总结。（科学思维、生命观念）3.通过分析吸烟会使人体细胞和精子细胞中DNA甲基化水平升高，认识到吸烟有害健康。养成健康良好的生活习惯。（社会责任）【情景导入】同卵双生的双胞胎有相同的DNA序列，在同一个家庭中长大，但是他们的表型却存在个体差异。譬如：性格的不同和疾病易感性的差异。思考：为什么会出现这种现象呢？【问题探究一】柳穿鱼花形态结构的遗传通常柳穿鱼的花是两侧对称的，但部分柳穿鱼的花是辐射对称的。Lcyc基因控制柳穿鱼花的形态结构Lcyc基因控制柳穿鱼花的形态结构A型植株B型植株 （两侧对称）（辐射对称）【思考】两种柳穿鱼花在相同环境下种植，为什么花的形态结构不同呢？【学习反馈】（遗传信息）DNARNA蛋白质（性状）【资料1】PilarCubas等人的研究结果：检测的mRNA种类A型植株B型植株LcycmRNA分子检测+-说明：“+”表示可以检测到相应的分子；“-”表示不能检测到相应的分子问题：PilarCubas等人的研究结果说明了什么？CH35'-TAAT...GATA...CTAA...ATG...ACGT...GATC...CCGG...CTGC...TAG...CTTG-3'CH35'-TAAT...GATA...CTAA...ATG...ACGT...GATC...CCGG...CTGC...TAG...CTTG-3'3'-ATTA...CTAT...GATT...TAC...TGCA...CTAG...GGCC...GACG...ATC...GAAC-3'CH3A型CH3CH3CH3CH3CH3CHCH3CH3CH3CH3CH3CH3CH35'-TAAT...GATA...CTAA...ATG...ACGT...GATC...CCGG...CTGC...TAG...CTTG-3'3'-ATTA...CTAT...GATT...TAC...TGCA...CTAG...GGCC...GACG...ATC...GAAC-3'CH3B型问题：对比A型植株与B型植株的DNA序列，你能发现什么？问题：对比A型植株和B型植株的DNA序列，你能发现什么？【资料3】PilarCubas等人使得A型植株与B型植株杂交，在相同环境下培育，子一代全为A型植株，接着让子一代的A型植株自交，发现子二代中既有A型植株，又有B型植株。除此以外，还有几株性状不稳定的植株，它们的形状处于A型植株与B型植株之间的过渡态。【讨论】问题1：F2中出现B型植株说明什么？问题2：F2中为什么会出现A型植株与B型植株之间的过渡态植株呢？【问题探究二】小鼠的毛色遗传小鼠的毛色黄色对黑色为显性，该性状由Avy基因控制，在相同环境下，现使纯合的黄色小鼠（AvyAvy）与黑色小鼠（aa）杂交，子一代小鼠的基因型为_______，理论上表现为__________【实验】P×黄色黑色AvyAvy aaF1Avya研究者们对子一代小鼠的Avy基因进行测序，发现子一代小鼠的基因序列一致，接着对子一代小鼠Avy甲基化水平进行检测，发现子一代小鼠基因的甲基化水平存在差异【解释】Avy基因甲基化程度越_____基因转录水平越低小鼠毛色越偏黑色【思考】请结合以上事实，说明柳穿鱼花结构的遗传与小鼠毛色遗传的共同点【表观遗传的概念】生物的____________相同，而表型发生___________的现象【练习】下列属于表观遗传修饰形式的是（）在DNA序列中插入一个碱基对在DNA序列中敲除一个碱基对在DNA某些区域的胞嘧啶上的第5位碳原子进行甲基化修饰姐妹染色单体发生交叉互换下列有关表观遗传作用机制的叙述中，正确的是（）表观遗传中DNA的序列不发生改变，但是基因的表达发生了改变表观遗传中DNA的序列发生改变，基因的表达也发生了改变DNA序列信息和表观遗传信息不可能同时发挥作用表观遗传是一种错误的遗传方式【交流提升】蜜蜂的异型分化在蜂巢中，未受精的卵细胞发育成雄蜂，受精卵细胞发育成雌蜂，而雌蜂又可以异型分化为蜂王和工蜂。所有的蜜蜂幼虫在前三天都会喂食蜂王浆，而只有极少数的幼虫可以一直取食蜂王浆，发育成蜂王，其余幼虫取食花粉与花蜜，发育成工蜂。【问题】蜜蜂的饮食是如何影响其表型的？研究发现蜂王与工蜂中基因甲基化水平存在明显差异【探究】如何证明确实由DNA甲基化水平差异引起的？【知识链接】除DNA甲基化外，组成染色体的组蛋白甲基化、乙酰化等修饰也会影响基因的表达。组蛋白乙酰化染色质结构由紧缩变得______，_____基因表达组蛋白去乙酰化染色质结构由松散变得________，_____基因表达【练习】属于表观遗传学研究的内容有（）①DNA甲基化②选择性剪切DNA③翻译后加工蛋白质④组蛋白的化学修饰A、①②B、③④C、①③D、①④不良的生活习惯如吸烟、酗酒、过度肥胖也会影响体细胞DNA的甲基化香烟烟雾会导致细胞发生异常的甲基化，进而使抑癌基因表达量下降，这会引起促进细胞生长的K-ras基因表达量升高，从而可能启动肺癌的发生。请据以上事实：【讨论】请尝试用表观遗传学解释吸烟的危害。并利用所学，对你身边的“烟民”开展戒烟宣传也有科学家发现，与没有戒烟的人相比，戒烟10年以上的人异常甲基化水平明显降低。从这个研究中，你有什么结论？（3）你能否根据表观遗传学，设计一则戒烟宣传的“宣传语”【总结延展】【延伸资料1】癌症治疗药物的开发也是从DNA的复制、转录和翻译水平上切入的，如抑制DNA复制的药物吉西他滨，抑制DNA甲基化的药物阿扎胞苷，抑制组蛋白乙酰化的药物伏立诺他，那么有没有抑制翻译的药物呢？【延伸资料2】近年来发现，有种小的双链RNA可以在DNA翻译水平上进行调控，这种小双链RNA可以与mRNA链碱基互补配对，从而降解mRNA，这种技术称为RNA干扰技术。有一些临床药物通过RNA干扰从而达到对基因调控的目的【小结】表观遗传的概念：生物体基因的碱基序列________