《遗传学》课件第11章 遗传与发育

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第十一章 遗传与发育,本章学时数：,2-3,学时,本章重点：细胞质在细胞分化中的作用,发育中基因的作用,9/13/2024,1,发育遗传学,发育遗传主要研究,基因如何调控发育,的过程,分析从受精卵如何发育成为一个个体以及衰老与死亡的遗传机制；,研究基因与性状发育的关系；,认识性状发育、个体发育和系统发育的本质。,9/13/2024,2,海胆,1891,年，汉斯,德瑞熙在海胆中完成了海胆胚胎分裂实验,在显微镜下把刚刚完成第一次分裂的海胆一分为二，结果发现，分开后的两个细胞各自形成了一个完整幼虫。,9/13/2024,3,果蝇,1970,年开始人们发现果蝇在胚胎发育图式的构建中具有特殊地位：它由,14,个体节构成的躯干完全对称，一套基因控制了这些体节从上到下的发生过程。,9/13/2024,4,线虫,所有细胞能被逐个盘点并各归其类的生物。,它的幼虫含有,556,个体细胞和,2,个原始生殖细胞，成虫则根据性别不同具有不同的细胞数。,最常见的雌雄同体成虫成熟后含有,959,个体细胞和,2000,个生殖细胞，而较少见的雄性成虫则只有,1031,个体细胞和,1000,个生殖细胞。,9/13/2024,5,9/13/2024,6,细胞质在遗传中的作用,细胞质与细胞的分化,细胞质与染色体行为,细胞质与性染色体,卵子中的一类特殊物质决定了细胞的命运。,9/13/2024,7,细胞质与细胞的分化,受精卵内细胞质的分布是不均一的，随着卵裂，分裂成的细胞中含有的细胞质内容是不同的。,基因在不同的细胞质中作用，表现为不同的效应，从而导致细胞的分化。,9/13/2024,8,细胞质与染色体行为,细胞质的内含物不同，可以影响,mRNA,而调节基因的表达和作用。,染色体失活,9/13/2024,9,细胞分化与全能性,细胞分化,植物细胞的全能性,动物细胞的全能性,核移植,动物克隆,9/13/2024,10,细胞分化,高等生物受精卵分裂并发育成具有不同生理功能的细胞，形成器官，这些细胞在遗传上虽然相同，但形态和功能往往有很大差别。,9/13/2024,11,植物细胞的全能性,高等植物高度分化的细胞，如根部细胞、叶片细胞和花部细胞，功能不同。但可以通过分裂进行无性繁殖，形成一个新植株。,表明：高度分化的植物细胞中的遗传信息并不丢失。,9/13/2024,12,植物的细胞培养,用胡萝的根尖细胞可培养出一株完整的胡萝卜,9/13/2024,13,植物的组织培养,用,植物的任何组织或细胞，可以通过脱分化、再分化的途径，得到许多完整的小植株。,9/13/2024,14,动物细胞的全能性,动物细胞有没有全能性,？,蛙的核移植试验,胚胎早期细胞,（原肠胚之前）,分化细胞,（肠上皮细胞）,9/13/2024,15,克隆羊的意义,-,哺乳动物的无性繁殖,1997.2.27,，英国,wilmut,博士领导的研究小组在,Nature,上发表文章，第一次用哺乳动物的高度分化细胞的核移植获得成功。随后，在多种动物上获得成功。,9/13/2024,16,克隆羊的试验,用一头母羊乳腺的细胞核移植到另一头母羊的去核卵细胞中，经体外培养后，再移植到假孕母羊的子宫内发育而成。实验一共移植了,247,个卵，多莉是其中唯一成功的一头,可见难度是很大的。,1.,低血清培养（血清浓度由,100%,降低到,0.5%),2.,绵羊受精卵在第四次卵裂前核基因仍不表达。,9/13/2024,17,苏格兰黑面母绵羊,芬兰多塞特白面母绵羊,从乳腺中分离二倍体体细胞,从卵巢中分离卵细胞,用显微操作,除去单倍体核,用低血清培养使细胞处于,G,0,期,9/13/2024,18,多莉羊,Dolly,9/13/2024,19,克隆羊的意义,意义：高度分化的哺乳动物细胞仍保留了全部的遗传信息，无性繁殖（克隆）成为可能。,（,1,）在理论上充分证明了,动物的细胞核有着全能性，发育是可逆的,，从而结束了几十年来的争论；,（,2,）建立了高等哺乳动物体细胞克隆的方法，为抢救频临灭绝的珍稀动物和大量繁殖优良品种奠定了基础；,（,3,）引发了人们对克隆人这一敏感问题的广泛注意。,9/13/2024,20,这是世界上第一例成年山羊体细胞克隆出的“元元”，但由于肺部发育缺陷，它只存活了,36,小时零,3,分钟，就因呼吸衰竭而死亡。,9/13/2024,21,这是在日本诞生的克隆牛，此是继“多利”羊后，科学家利用成年动物体细胞成功克隆的又一动物。,9/13/2024,22,美国得克萨斯农业和机械大学的科研人员于,2001,年,9,月成功地克隆了,5,只猪。,9/13/2024,23,世界上第一只克隆猴“泰特拉”在,美国俄勒冈灵长类动物中心诞生,9/13/2024,24,2002,年,2,月,21,日,nature,报道美国得克萨斯农业和机械大学兽医学院的马克,韦斯特霍欣等成功地克隆出了小猫“茜茜”,茜茜的供体,茜茜和她的,代,孕,妈妈,茜茜,9/13/2024,25,基因表达的调控,原核类生物基因表达的调控,乳糖操纵子模型,真核生物基因表达的调控,转录调控,增强子：上游,100-200bp,CAAT,盒：上游,70-80bp,TATA,盒：上游,20-30bp,RNA,加工,转译调控,mRNA,作为模板的次数,mRNA,的稳定性,9/13/2024,26,9/13/2024,27,红细胞的,mRNA,合成与转译,9/13/2024,28,几个发育现象的遗传学分析,高等生物的不同分化细胞中只表达全部基因组中的某些基因。,基因重排与表达,锥虫的,VSG,基因,哺乳动物的淋巴细胞,哺乳动物的性别分化,9/13/2024,29,锥虫的,VSG,基因,锥虫引起昏睡病，表面糖蛋白由,VSG,基因编码，,VSG,基因超过,100,个。,当宿主针对某个,VSG,基因产生抗体前，某些锥虫转而表达另一个,VSG,基因，产生不同的表面糖蛋白，以免被宿主的免疫系统杀灭。,9/13/2024,30,哺乳动物的淋巴细胞,抗体的产生受抗原的诱导，抗原物质种类数量多，个体也因此产生成千上万的抗体，而都是在同一基因组条件下产生的。,抗体的多样性是由位于染色体不同位置上的基因的剪切重组产生的。,9/13/2024,31,抗体的形成,9/13/2024,32,发育中基因的作用,9/13/2024,33,哺乳动物的性别分化,第一阶段：,Y,染色体,第二阶段：,tmf,基因,9/13/2024,34,原生生物的分化,细胞分化一般是多细胞生物个体发育必需的，而单细胞生物也有一些分化现象。,病毒的形态建成,细菌的孢子形态,伞藻的再生与嫁接,9/13/2024,35,T4,噬菌体的形态建成,9/13/2024,36,细菌的孢子形态,9/13/2024,37,伞藻的再生与嫁接,9/13/2024,38,细胞核和细胞质在个体发育中的协同作用,核和,基因起主导作用,细胞质调节核和基因的作用,基因的活性还受其他核基因的影响,9/13/2024,39,作业,9/13/2024,40,