必修2第四章第2节:(表观遗传)基因表达与性状的关系(第2课时)

这个视频讲得不是很详细,所以我会补充一点东西。
(一)基知·表观遗传
1.引入:调控基因表达的一种很重要的方式就是表观遗传。比如说,基因的表达程度高低的调控、基因的选择性表达,就可以用表观遗传来完成。
2表观遗传分类,就两种:
①组蛋白的修饰(甲基化、乙酰化。其实还有泛素化、磷酸化,高中主要了解前两种就行)
②DNA的甲基化修饰。
(组蛋白:
染色体,由DNA和蛋白质组成,这蛋白质里占比很大的一种就是组蛋白。DNA像是毛线,组蛋白提供一个盘线的基点,让DNA可以盘成毛线,不然你那3米多的DNA怎么才能塞进一个几十微米的细胞里?)
这两种表观遗传有啥区别:
组蛋白上的修饰比较容易被移除,不是那么稳点持久。但是DNA的甲基化修饰很稳定,不容易被移除(不容易是不容易,但该移除时还是得乖乖被移除)。DNA的甲基化这么稳定,所以基因的选择性表达常通过DNA的甲基化来实现,“发生稳定性差异”嘛。
3.接下来展开讲一下这两种:
①组蛋白的修饰(只讲甲基化和乙酰化)
乙酰化:给组蛋白加一个乙酰基。
作用是促进盘在这个组蛋白上的基因的表达。
原理嘛,组蛋白带正电,DNA带负电,俩家伙就会因电荷而贴贴,而加的乙酰基带负电,可以中和组蛋白的正电荷,导致DNA和组蛋白贴得没那么紧了,更容易被RNA聚合酶结合。
甲基化:给组蛋白加一个甲基。
作用和DNA的甲基化不一样,DNA的甲基化一般都是抑制转录,但组蛋白得看甲基到底加在哪个位置,加在某些位置会抑制,加在另一些位置又会促进。
原理不知道。
②DNA的甲基化
首先,DNA甲基化作用:抑制基因的表达。
接下来,弄明白,甲基化这甲基到底加在了什么上:
DNA分基因片段与非基因片段,基因片段又可进一步分为编码区和非编码区,两端是非编码区,中间夹着一个编码区,基因的上游,有启动子(位于非编码区)。而甲基化,就可以加一些甲基在启动子上,甲基加得越多,RNA聚合酶越难识别启动子,这个基因就越难表达。
然后,还得明白一点,DNA的甲基化,这甲基是加在碱基上的,这碱基还得有要求,得是与G相邻的C(一个相邻CG称为CpG),说人话就是DNA甲基化的甲基只能加在与鸟嘌呤相邻的胞嘧啶上。(CpG在非编码区上比较多,尤其是启动子上很多)
4.甲基化的移除
确实需要用甲基化来实现基因的选择性表达,但是生物形成的生殖细胞总得恢复全能性吧,受精卵总得恢复全能性吧?那这甲基化就得移除掉。
好了,正文:甲基化在形成生殖细胞时会被移除一次,但不一定能移干净;在精卵结合成受精卵时甲基化又会移除一次,但也不一定能移干净。所以甲基化是可以遗传的,但得看运气。(其他什么乙酰化什么什么的也一样)
5.甲基化、乙酰化及其移除所需的酶
甲基化:甲基转移酶(一类酶的总称)
乙酰化:乙酰转移酶(一类酶的总称)
去甲基化:(对于DNA)DNA去甲基化酶、(对于组蛋白)组蛋白去甲基化酶
组蛋白去乙酰化:组蛋白去乙酰化酶
6.补充
①DNA的甲基化会导致RNA聚合酶与启动子的结合变得更困难,从而抑制转录。但DNA甲基化不会影响碱基互补配对,不会影响解旋酶和DNA聚合酶与DNA的结合,因为这俩又不会用到启动子,启动子是RNA的专属结合位点,DNA聚合酶的复制原点是复制原点,解旋酶作用位点是碱基对间的氢键。
因此,DNA甲基化不会影响DNA正常复制。(高中先这么认为。大学好像又说,DNA甲基化太密集了了会导致染色体那一坨蜷缩,从而导致DNA难复制。。。)
②DNA复制是如何淡化甲基化的?(我搜了一下,这是一个主流的假说)
现在假设有一条DNA,两条链的某一区域都甲基化了。现在复制一次,如果复制出的子链没有被甲基化,那么得到的两条DNA都是一条链该区域甲基化,另一条链该区域没有甲基化,称为半甲基话化,你看看,这是不是相当于甲基化变淡了,转录变容易了。
这两条DNA现在再复制一次,假如复制出的子链DNA没有被甲基化,那么现在就得到了四条DNA,其中两条DNA该区域没有甲基化,另外两条DNA则是半甲基化。
就这样,随着DNA复制,甲基化会被淡化稀释。
(二)丑宝的课总结
1.表观遗传定义:生物体基因的碱基序列(遗传信息)保持不变但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。
2.表观遗传现象普遍存在于生物生长、发育、衰老的整个生命过程中。
3.基因和形状并非一一对应的关系。有以下几种情况:
①一个基因对应一个性状
②多个基因对应一个性状(比如植株高度累加效应的那个)
③一个基因对应多个性状
(比如说一个促进植物生长的基因,可以与株高、花大小等性状都有关)
④更复杂的情况....
4.环境影响性状的几种途径:
①环境直接影响性状(比如大肠杆菌乳糖操纵子的那个例子)。这有个专门的名词,叫"表型模拟"。
②环境导致基因突变从而影响性状
③环境通过表观遗传影响基因表达从而影响性状
5.丑宝这个视频的例子:
柳穿鱼有两种不同的花是表观遗传的结果。
某种实验小鼠的毛色遗传---表观遗传。(这里面有个正反交,得到母本的去甲基化较弱父本去甲基化较彻底的结论只适用于这种小鼠,其他种类生物不一定)
玳瑁猫的染色体失活,与甲基化关闭基因表达有关。
吸烟会使人体细胞内甲基化水平提高,男性吸烟者的精子内甲基化水平也会提高。
野生型大肠杆菌的乳糖操纵子,调控基因如何调控乳糖利用相关酶的基因的表达。
突变型大肠杆菌。