遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識培訓(xùn)課件

1、遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識高等生物從受精卵開始發(fā)育，經(jīng)過一系列細(xì)胞分裂和分化，長成新的個體。這個過程通常稱為個體發(fā)育。 細(xì)胞怎么能發(fā)生分化呢？其中基因起什么作用？細(xì)胞質(zhì)又有什么影響？這些都是發(fā)育遺傳學(xué)研究的內(nèi)容。遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識2高等生物從受精卵開始發(fā)育，經(jīng)過一系列細(xì)胞分裂和分化，長成新的第一節(jié) 細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì) 在個體發(fā)育中的作用 一、細(xì)胞質(zhì)在細(xì)胞生長和分化中的作用 動、植物的卵細(xì)胞雖然是單細(xì)胞的，但它的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)除顯見的細(xì)胞器有分化外，還存在動物極、植物極，灰色新月體和黃色新月體等分化。這些分化的物質(zhì)將來發(fā)育成什么組織和器官，大體上已經(jīng)確定。 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識3第一節(jié) 細(xì)胞核和細(xì)

2、胞質(zhì)遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識3圖 121 海膽的個體發(fā)育 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識4圖 121 海膽的個體發(fā)育 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識4 圖 122 海膽卵的切割實驗 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識5 圖 122 海膽卵的切割實驗 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識5圖 123 花粉粒的發(fā)育 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識6圖 123 花粉粒的發(fā)育 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識6二、細(xì)胞核在細(xì)胞生長和分化中的作用 傘藻是一種大型的單細(xì)胞海生綠藻，細(xì)胞核在基部的假根內(nèi)。據(jù)研究，控制子實體形態(tài)的物質(zhì)是mRNA。它在核內(nèi)形成后迅速向藻體上部移動，編碼決定子實體形態(tài)的特殊蛋白質(zhì)的合成。 嫁接試驗遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識7二、細(xì)胞核在細(xì)胞生長和分化中的作用 嫁接試驗遺傳和發(fā)

3、育醫(yī)學(xué)知三、細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)在個體發(fā)育中 的相互依存 在個體發(fā)育過程中，細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)是相互依存、不可分割的；細(xì)胞核內(nèi)的“遺傳信息”決定著個體發(fā)育的方向和模式，為蛋白質(zhì)的合成提供模板(mRNA)以及其它各種重要的RNA，從而控制了細(xì)胞的代謝方式和分化程序；細(xì)胞質(zhì)則是蛋白質(zhì)合成的場所，并為DNA的復(fù)制、mRNA的轉(zhuǎn)錄以及tRNA、rRNA的合成提供原料和能量。另一方面，細(xì)胞質(zhì)中的一些物質(zhì)又能調(diào)節(jié)和制約核基因的活性，使得相同的細(xì)胞核由于不同的細(xì)胞質(zhì)的影響而導(dǎo)致細(xì)胞的分化。 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識8三、細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)在個體發(fā)育中遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識8遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識培訓(xùn)課件第二節(jié) 基因?qū)€體發(fā)育的控制 一

4、、個體發(fā)育的階段性 個體發(fā)育存在階段性，在個體發(fā)育的過程中，各種性狀的發(fā)育，從受精卵開始分裂時就開始了。這種個體發(fā)育的階段性實質(zhì)上是不同基因的被激活或被阻遏的過程。遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識10第二節(jié) 基因?qū)€體發(fā)育的控制 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識10二、基因與發(fā)育模式 個體發(fā)育所經(jīng)歷的不同階段，總是遵循預(yù)定的方向和模式。這是由個體的基因所決定的。同形異位基因就是其中的一種主要類型。同形異位基因控制個體的發(fā)育模式、組織和器官的形成。同形異位基因最早發(fā)現(xiàn)于果蠅胚胎發(fā)育中。遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識11二、基因與發(fā)育模式 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識11果蠅的觸角腳突變，能夠使果蠅頭上觸角部位長出腳來。這種腳與正常的腳形態(tài)相同，

5、但生長的位置卻完全不同。這種現(xiàn)象稱為同形異位現(xiàn)象。目前已在果蠅、動物、真菌、植物及人類等幾乎所有真核生物中發(fā)現(xiàn)有同形異位基因的存在。遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識12果蠅的觸角腳突變，能夠使果蠅頭上觸角部位長出腳來。這種腳與正圖126B。觸角腳基因簇中的Ant基因結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)錄子。1，Ant基因結(jié)構(gòu)；2，由啟動子1(P1)形成的轉(zhuǎn)錄子；3，由啟動子2(P2)形成的轉(zhuǎn)錄子 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識13圖126B。觸角腳基因簇中的Ant基因結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)錄子。1，A圖126C。腹胸節(jié)基因簇中的Ubx基因前體mRNA在胚胎早期(A)和晚期(B)的加工。1. Ubx基因，外顯子用網(wǎng)絡(luò)或黑色盒表示；2.前提mRNA；3.加工后的成

6、熟RNA。 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識14圖126C。腹胸節(jié)基因簇中的Ubx基因前體mRNA在胚胎早圖127 擬南芥不同花器同形異位基因的互作與花器發(fā)育模式 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識15圖127 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識15圖 127E 擬南芥不同花器同形異位基因間的互作模式 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識16圖 127E 擬南芥不同花器同形異位基因間的互作模式 遺傳受同形異位基因調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基因包括控制細(xì)胞分裂，紡錘體形成和取向，細(xì)胞分化等發(fā)育過程的基因。目前對這些結(jié)構(gòu)基因的鑒定和克隆的報道還不多。 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識17受同形異位基因調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基因包括控制細(xì)胞分裂，紡錘體形成和取三、基因與發(fā)育過程 個體發(fā)育階段性轉(zhuǎn)變的過程

7、，實質(zhì)上是不同基因被激活或被阻遏的過程。在發(fā)育的某個階段，某些基因被激活而得到表達(dá)，另一些基因則處于被阻遏狀態(tài)。在發(fā)育的另一階段，原來被阻遏的基因因激活而表達(dá)了，原來表達(dá)的基因卻被阻遏。基因是否得到表達(dá)，可從它的表達(dá)產(chǎn)物一蛋白質(zhì)或轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA（差異顯示），或通過比較突變型與野生型的表型來推斷。 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識18三、基因與發(fā)育過程 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識181、噬菌體的分化和自然裝配 利用突變體所進(jìn)行的研究，已發(fā)現(xiàn)控制T4噬菌體各“部件”的合成以及裝配，需要70個基因。大致分成二類：早期基因: 主要控制早期侵染行為，產(chǎn)生早期的mRNA，編碼合成噬菌體DNA的酶等。晚期基因：主要控制蛋白質(zhì)“

8、部件”的合成，裝配新噬菌體并產(chǎn)生溶菌酶。無論早期基因或晚期基因發(fā)生突變，不能形成完整的噬菌體。 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識191、噬菌體的分化和自然裝配 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識192、細(xì)胞粘菌的發(fā)育控制 在盤基網(wǎng)柄菌的不同發(fā)育階段，由不同的階段性專一酶，分別在發(fā)育的早期、中期、晚期發(fā)揮作用： 早期酶：N-乙酰葡萄糖胺酶 -甘露糖苷酶 中期酶：蘇氨酸脫氨酶 海藻糖磷酸合成酶晚期酶：堿性磷酸酯酶 -葡萄糖苷酶 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識202、細(xì)胞粘菌的發(fā)育控制 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識203、高等植物發(fā)育中基因的順序表達(dá) 高等植物發(fā)育中基因的表達(dá)在時間和空間上都是受到精確控制的。某一特定發(fā)育時期某些mRNA及蛋白質(zhì)合成的

9、變化，即是有關(guān)基因根據(jù)植物發(fā)育的需要依次表達(dá)的結(jié)果。 大豆種子發(fā)育過程中七種不同類型mRNA出現(xiàn)時間及相對數(shù)量。線條粗細(xì)代表mRNA的相對含量 遺傳和發(fā)育醫(yī)學(xué)知識213、高等植物發(fā)育中基因的順序表達(dá) 大豆種子發(fā)育過程中七種不同4、高等動物發(fā)育中基因的順序表達(dá) 人的血紅蛋白鏈的變化，也足以說明個體發(fā)育過程中不同基因的表達(dá)順序。人的血紅蛋白是由兩條相同的鏈和兩條相同的鏈聚合而成的四聚體，即22。鏈基因簇包括一個活性基因、2個活性基因、1個假基因、2個假基因。鏈基因簇含有5個功能性基因(1，2，1和1基因)、1個假基因。在人的一生中，血紅蛋白的鏈要經(jīng)歷多次變化，即這些不同的鏈?zhǔn)窃诎l(fā)育的不同時期表達(dá)的胚胎期(8周前)：22 22 22 胎兒期(3-9個月)：22 成人期(自出生開始)：