《遗传学》课件第11章 遗传与发育

1、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7/29/20221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。 7/29/20222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。7/29/20223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

2、节从上到下的发生过程。7/29/20224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。7/29/202257/29/20226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。7/29/20227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

3、的效应，从而导致细胞的分化。7/29/20228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7/29/20229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7/29/202210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。7/29/202211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。7/29/202212植物的细胞培养

4、用胡萝的根尖细胞可培养出一株完整的胡萝卜7/29/202213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。7/29/202214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）7/29/202215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。7/29/202216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

5、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。 7/29/202217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G0期7/29/202218多莉羊Dolly7/29/202219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

6、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。7/29/202220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。7/29/202221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。7/29/202222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。7/29/202223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7/29/2022242002年2月21日nature

7、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7/29/202225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100-200bpCAAT盒：上游70-80bpTATA盒：上游20-30bpRNA加工转译调控mRNA作为模板的次数mRNA的稳定性7/29/2022267/29/202227红细胞的mRNA合成与转译7/29/202228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

8、7/29/202229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。7/29/202230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。7/29/202231抗体的形成7/29/202232发育中基因的作用7/29/202233哺乳动物的性别分化第一阶段：Y染色体第二阶段： tmf基因7/29/202234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7/29/202235T4噬菌体的形