《遺傳學(xué)》課件第11章 遺傳與發(fā)育_第1頁(yè)
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1、第十一章 遺傳與發(fā)育本章學(xué)時(shí)數(shù):2-3學(xué)時(shí)本章重點(diǎn):細(xì)胞質(zhì)在細(xì)胞分化中的作用 發(fā)育中基因的作用7/29/20221發(fā)育遺傳學(xué)發(fā)育遺傳主要研究基因如何調(diào)控發(fā)育的過(guò)程分析從受精卵如何發(fā)育成為一個(gè)個(gè)體以及衰老與死亡的遺傳機(jī)制;研究基因與性狀發(fā)育的關(guān)系;認(rèn)識(shí)性狀發(fā)育、個(gè)體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育的本質(zhì)。 7/29/20222海膽1891年,漢斯德瑞熙在海膽中完成了海膽胚胎分裂實(shí)驗(yàn)在顯微鏡下把剛剛完成第一次分裂的海膽一分為二,結(jié)果發(fā)現(xiàn),分開(kāi)后的兩個(gè)細(xì)胞各自形成了一個(gè)完整幼蟲(chóng)。7/29/20223果蠅1970年開(kāi)始人們發(fā)現(xiàn)果蠅在胚胎發(fā)育圖式的構(gòu)建中具有特殊地位:它由14個(gè)體節(jié)構(gòu)成的軀干完全對(duì)稱(chēng),一套基因控制了這些體

2、節(jié)從上到下的發(fā)生過(guò)程。7/29/20224線(xiàn)蟲(chóng)所有細(xì)胞能被逐個(gè)盤(pán)點(diǎn)并各歸其類(lèi)的生物。它的幼蟲(chóng)含有556個(gè)體細(xì)胞和2個(gè)原始生殖細(xì)胞,成蟲(chóng)則根據(jù)性別不同具有不同的細(xì)胞數(shù)。最常見(jiàn)的雌雄同體成蟲(chóng)成熟后含有959個(gè)體細(xì)胞和2000個(gè)生殖細(xì)胞,而較少見(jiàn)的雄性成蟲(chóng)則只有1031個(gè)體細(xì)胞和1000個(gè)生殖細(xì)胞。7/29/202257/29/20226細(xì)胞質(zhì)在遺傳中的作用細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞的分化細(xì)胞質(zhì)與染色體行為細(xì)胞質(zhì)與性染色體卵子中的一類(lèi)特殊物質(zhì)決定了細(xì)胞的命運(yùn)。7/29/20227細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞的分化受精卵內(nèi)細(xì)胞質(zhì)的分布是不均一的,隨著卵裂,分裂成的細(xì)胞中含有的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)容是不同的。基因在不同的細(xì)胞質(zhì)中作用,表現(xiàn)為不同

3、的效應(yīng),從而導(dǎo)致細(xì)胞的分化。7/29/20228細(xì)胞質(zhì)與染色體行為細(xì)胞質(zhì)的內(nèi)含物不同,可以影響mRNA而調(diào)節(jié)基因的表達(dá)和作用。染色體失活7/29/20229細(xì)胞分化與全能性細(xì)胞分化植物細(xì)胞的全能性動(dòng)物細(xì)胞的全能性核移植動(dòng)物克隆7/29/202210細(xì)胞分化高等生物受精卵分裂并發(fā)育成具有不同生理功能的細(xì)胞,形成器官,這些細(xì)胞在遺傳上雖然相同,但形態(tài)和功能往往有很大差別。7/29/202211植物細(xì)胞的全能性高等植物高度分化的細(xì)胞,如根部細(xì)胞、葉片細(xì)胞和花部細(xì)胞,功能不同。但可以通過(guò)分裂進(jìn)行無(wú)性繁殖,形成一個(gè)新植株。表明:高度分化的植物細(xì)胞中的遺傳信息并不丟失。7/29/202212植物的細(xì)胞培養(yǎng)

4、用胡蘿的根尖細(xì)胞可培養(yǎng)出一株完整的胡蘿卜7/29/202213植物的組織培養(yǎng)用植物的任何組織或細(xì)胞,可以通過(guò)脫分化、再分化的途徑,得到許多完整的小植株。7/29/202214動(dòng)物細(xì)胞的全能性動(dòng)物細(xì)胞有沒(méi)有全能性?蛙的核移植試驗(yàn)胚胎早期細(xì)胞 (原腸胚之前)分化細(xì)胞 (腸上皮細(xì)胞)7/29/202215克隆羊的意義-哺乳動(dòng)物的無(wú)性繁殖1997.2.27,英國(guó)wilmut博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組在Nature上發(fā)表文章,第一次用哺乳動(dòng)物的高度分化細(xì)胞的核移植獲得成功。隨后,在多種動(dòng)物上獲得成功。7/29/202216克隆羊的試驗(yàn)用一頭母羊乳腺的細(xì)胞核移植到另一頭母羊的去核卵細(xì)胞中,經(jīng)體外培養(yǎng)后,再移植到假

5、孕母羊的子宮內(nèi)發(fā)育而成。實(shí)驗(yàn)一共移植了247個(gè)卵,多莉是其中唯一成功的一頭,可見(jiàn)難度是很大的。1.低血清培養(yǎng)(血清濃度由100%降低到0.5%)2.綿羊受精卵在第四次卵裂前核基因仍不表達(dá)。 7/29/202217蘇格蘭黑面母綿羊芬蘭多塞特白面母綿羊從乳腺中分離二倍體體細(xì)胞從卵巢中分離卵細(xì)胞用顯微操作除去單倍體核用低血清培養(yǎng)使細(xì)胞處于G0期7/29/202218多莉羊Dolly7/29/202219克隆羊的意義意義:高度分化的哺乳動(dòng)物細(xì)胞仍保留了全部的遺傳信息,無(wú)性繁殖(克?。┏蔀榭赡?。 (1)在理論上充分證明了動(dòng)物的細(xì)胞核有著全能性,發(fā)育是可逆的,從而結(jié)束了幾十年來(lái)的爭(zhēng)論;(2)建立了高等哺乳

6、動(dòng)物體細(xì)胞克隆的方法,為搶救頻臨滅絕的珍稀動(dòng)物和大量繁殖優(yōu)良品種奠定了基礎(chǔ);(3)引發(fā)了人們對(duì)克隆人這一敏感問(wèn)題的廣泛注意。7/29/202220這是世界上第一例成年山羊體細(xì)胞克隆出的“元元”,但由于肺部發(fā)育缺陷,它只存活了36小時(shí)零3分鐘,就因呼吸衰竭而死亡。7/29/202221這是在日本誕生的克隆牛,此是繼“多利”羊后,科學(xué)家利用成年動(dòng)物體細(xì)胞成功克隆的又一動(dòng)物。7/29/202222美國(guó)得克薩斯農(nóng)業(yè)和機(jī)械大學(xué)的科研人員于2001年9月成功地克隆了5只豬。7/29/202223世界上第一只克隆猴“泰特拉”在美國(guó)俄勒岡靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中心誕生7/29/2022242002年2月21日nature

7、報(bào)道美國(guó)得克薩斯農(nóng)業(yè)和機(jī)械大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院的馬克韋斯特霍欣等成功地克隆出了小貓“茜茜”茜茜的供體茜茜和她的代孕媽媽茜茜7/29/202225基因表達(dá)的調(diào)控原核類(lèi)生物基因表達(dá)的調(diào)控乳糖操縱子模型真核生物基因表達(dá)的調(diào)控轉(zhuǎn)錄調(diào)控增強(qiáng)子:上游100-200bpCAAT盒:上游70-80bpTATA盒:上游20-30bpRNA加工轉(zhuǎn)譯調(diào)控mRNA作為模板的次數(shù)mRNA的穩(wěn)定性7/29/2022267/29/202227紅細(xì)胞的mRNA合成與轉(zhuǎn)譯7/29/202228幾個(gè)發(fā)育現(xiàn)象的遺傳學(xué)分析高等生物的不同分化細(xì)胞中只表達(dá)全部基因組中的某些基因。基因重排與表達(dá)錐蟲(chóng)的VSG基因哺乳動(dòng)物的淋巴細(xì)胞哺乳動(dòng)物的性別分化

8、7/29/202229錐蟲(chóng)的VSG基因錐蟲(chóng)引起昏睡病,表面糖蛋白由VSG基因編碼,VSG基因超過(guò)100個(gè)。當(dāng)宿主針對(duì)某個(gè)VSG基因產(chǎn)生抗體前,某些錐蟲(chóng)轉(zhuǎn)而表達(dá)另一個(gè)VSG基因,產(chǎn)生不同的表面糖蛋白,以免被宿主的免疫系統(tǒng)殺滅。7/29/202230哺乳動(dòng)物的淋巴細(xì)胞抗體的產(chǎn)生受抗原的誘導(dǎo),抗原物質(zhì)種類(lèi)數(shù)量多,個(gè)體也因此產(chǎn)生成千上萬(wàn)的抗體,而都是在同一基因組條件下產(chǎn)生的。 抗體的多樣性是由位于染色體不同位置上的基因的剪切重組產(chǎn)生的。7/29/202231抗體的形成7/29/202232發(fā)育中基因的作用7/29/202233哺乳動(dòng)物的性別分化第一階段:Y染色體第二階段: tmf基因7/29/202234原生生物的分化細(xì)胞分化一般是多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育必需的,而單細(xì)胞生物也有一些分化現(xiàn)象。病毒的形態(tài)建成細(xì)菌的孢子形態(tài)傘藻的再生與嫁接7/29/202235T4噬菌體的形

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