基因和發(fā)育(2)

1、關于基因與發(fā)育 (2)第一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月210.1 免疫體系發(fā)育及免疫球蛋白基因表達第二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3免疫系統(tǒng)的細胞通過一個被稱為“分子識別”的過程鑒別“外來物質(zhì)”。一旦檢測到有外來物質(zhì)存在，它們就用產(chǎn)生特異性抗體或類似方法將其消滅。免疫系統(tǒng)是動物的主要防御系統(tǒng)，包括淋巴細胞（lymphocyte，分B淋巴細胞和T淋巴細胞）及組織相容性抗原兩部分。巨噬細胞（macrophage）也參與免疫反應。第三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月4第四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5T淋巴細胞產(chǎn)生于胸腺（thymu

2、s），它的主要功能是產(chǎn)生T淋巴細胞受體，識別產(chǎn)生抗體的B淋巴細胞，以幫助巨噬細胞發(fā)揮功能。組織相容性抗原（histocompatibility antigen），保證機體識別自身細胞和異源細胞，參與淋巴細胞及其他許多細胞間的反應。B淋巴細胞由骨髓產(chǎn)生，主要功能是制造用于對付外來抗原的抗體，它專一地識別相應的抗原。第五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月6抗體、T淋巴細胞受體和組織相容性抗原 是免疫系統(tǒng)中3種最重要的成份。這3類蛋白的共同特點：多樣性。每類蛋白質(zhì)都由一個巨大的基因家族編碼，有許多變異型。在抗體和T淋巴細胞受體中，基因片段重排導致了所編碼蛋白質(zhì)的多樣性。第六張，PPT共一

3、百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月7 生物體內(nèi)存在著兩條不同的免疫途徑： 體液免疫 細胞免疫 在體液免疫中，B淋巴細胞首先識別外源致病因子或其他任何形式的抗原，通過漿細胞（即成熟B淋巴細胞）不斷分泌出能溶于血液蛋白質(zhì)中的免疫球蛋白（immunoglobulin， Ig）。10.1.1 脊椎動物免疫系統(tǒng)第七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月8第八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月9Ig （抗體）分子通過特定的結合位點形成抗原-抗體復合物，最終被巨噬細胞所吞噬。Ig最高可占血液總蛋白的20%。第九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月10細胞免疫體系中，受體細胞產(chǎn)生出

4、類似Ig、緊密結合在細胞膜表面的蛋白質(zhì)分子，與T淋巴細胞表面的受體專一結合，導致感染細胞被降解。第十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月11生物體內(nèi)存在的兩條主要免疫途徑 體液免疫細胞免疫B CellT Cell第十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月12兩類獲得性免疫反應都由在血液和淋巴組織之間循環(huán)的淋巴細胞（nucleated leukocytes， white blood cells）所介導。體液免疫由B淋巴（細胞）介導；細胞免疫體系由T淋巴（細胞）介導。第十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1310.1.2 B淋巴細胞及其發(fā)育和分化 哺乳動物B細胞產(chǎn)

5、生于骨髓中。成熟B細胞主要存在于淋巴結皮質(zhì)淺層的淋巴小結及脾臟的紅髓與白髓淋巴小結內(nèi)，在抗原刺激下可分化為漿細胞，合成和分泌免疫球蛋白來識別相應的外來抗原，執(zhí)行機體的體液免疫功能。第十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月14 B細胞和T細胞的發(fā)育過程胸 腺抗體反應細胞介導的免疫反應粘液囊淋巴細胞第十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月151. B 細胞的分化哺乳類動物B細胞的分化過程可分為以下幾個階段：祖B細胞、前B細胞、未成熟B細胞、和成熟B細胞等。其中祖B細胞、前B細胞、未成熟B細胞的分化不依賴于抗原，其分化過程在骨髓中完成。第十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2

6、022年6月16B細胞的發(fā)育過程抗原非依賴階段：在胎肝或骨髓淋巴干細胞祖B細胞前B細胞未成熟細胞成熟B細胞抗原依賴階段：外周淋巴器官成熟B細胞sIgM+sIgD+活化B細胞sIgM+sIgD+抗原記憶B細胞sIgG+sIgA+漿細胞胞漿Ig 第十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月17 B 細胞在骨髓成熟后，遷移至各個外周淋巴器官，構成外周B細胞庫。當接受抗原后可發(fā)生活化、增殖，大部分分化為漿細胞，小部分停止分化為記憶性B細胞。 第十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月182. B細胞膜表面分子標記膜表面球蛋白是B細胞的重要標志，是B細胞特異性識別抗原的受體。未成熟B細

7、胞表達IgM，成熟B細胞同時表達IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。B細胞表面Ig的可變區(qū)都由VH和VL基因編碼。記憶B細胞表面不存在IgD，抗原刺激后B細胞表面IgD也消失。第十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月19T細胞功能10.1.3 T淋巴細胞發(fā)育及分化 T淋巴細胞（T lymphocyte），簡稱T細胞，來源于骨髓的淋巴樣干細胞，其主要功能是產(chǎn)生T淋巴細胞受體。 直接執(zhí)行細胞免疫功能;通過產(chǎn)生多種細胞因子或表達黏附分子等手段，與其他免疫細胞發(fā)生直接或間接的相互作用，從而發(fā)揮廣泛的免疫調(diào)節(jié)功能。第十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月20 T細胞的分化與發(fā)

8、育 研究小鼠胸腺細胞的發(fā)育過程表明，在胚胎發(fā)育到11-12天時，淋巴干細胞進入胸腺，并在胸腺微環(huán)境的影響下迅速發(fā)生增殖和分化。第二十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月21四、免疫球蛋白的結構免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig ) 指具有抗體活性，或化學結構與抗體相似的球蛋白。主要存在于血液和其它分泌液中，也可以存在于B細胞表面。第二十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月22抗體（antibody， Ab） 機體免疫細胞被抗原激活后，由分化成熟的B細胞(漿細胞)所合成與分泌的一類能與相應抗原特異性結合的具有免疫功能的球蛋白。 Ab是重要的免疫分子，主要存在于血

9、液、體液和粘膜分泌液中，介導體液免疫效應。Ab是功能描述，Ig是化學結構描述；第二十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月23 1、基本結構 （1） Ig是由兩條相同的重鏈（H）和兩條相同的輕鏈 （L），借其中形成的二硫鍵而彼此連接在一起 的四 肽鏈結構分子。 第二十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月24（2） 重鏈分、五類，對應的抗體分別為IgG、IgA、IgM、IgD和IgE；輕鏈分、兩型，每個Ig的L鏈完全相同。（3） 可變區(qū)：H鏈N端的1/4和L鏈N端的1/2區(qū)域內(nèi)，氨基酸的種類、排列順序與構型的變化很大，故稱可變區(qū)。 第二十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2

10、022年6月25（5） 骨架區(qū)：可變區(qū)中除去超變區(qū)部分的氨基酸變化相對較小。（6） 恒定區(qū)： H鏈C端的3/4和L鏈C端的1/2區(qū)域內(nèi)，氨基酸的種類、排列順序與構型相對恒定。（4） 超變區(qū)：可變區(qū)（V）中部分區(qū)域的氨基酸組成、排列順序和構型更易變化，其中VH有4個，VL有3個。 第二十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月26五、 免疫球蛋白的基因結構 免疫球蛋白分子由Igk、Ig 和Igh基因編碼，它們是 3個基因家族，分別位于不同的染色體上。編碼一條免疫球蛋白多肽鏈的基因是種系中數(shù)個分隔開的DNA片段經(jīng)重排后產(chǎn)生的。第二十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月271.免

11、疫球蛋白輕鏈基因結構基因 位于人類第2號染色體上，其可變區(qū)和恒定區(qū)分別由不連續(xù)的V基因和C基因編碼。V與J基因以多拷貝形式存在，其中V基因簇含有約300個拷貝。人輕鏈基因庫的組成第二十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月28基因。小鼠有兩個V基因：V1和V2。人類V基因有30個拷貝。小鼠C基因簇有4個拷貝，而人類C基因有6個以上的拷貝?；虮磉_過程中，每個V基因都和C基因成對排列。第二十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月292.免疫球蛋白重鏈基因結構人重鏈基因位于14號染色體，由V、D、J和C四種不同基因片段組成。編碼重鏈V區(qū)基因長約10002000kb，包括V、D、

12、J三組基因片段。每個V基因片段上游有L基因片段，編碼2030個疏水性氨基酸的信號肽。人重鏈基因庫的組成第二十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月30Ig重鏈基因也是由VH、JH和CH片段編碼的。比輕鏈還多了個D基因片段，它位于VH和JH片段之間。在小鼠的胚系中L-VH串聯(lián)排列，然后是一組12個D片段，再接著是4個JH片段。在恒定區(qū)基因是由一組基因組成，在小鼠中此基因簇依次為、3、1、2b、2a、八個基因，分別編碼重鏈IgM，IgD，IgG，IgE和IgA的恒定區(qū)。小鼠重鏈基因庫的組成第三十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月31 不同的Ig家族的V.D.J.C基因數(shù)家族V

13、DJC人小鼠人小鼠人小鼠人小鼠L64L100030124498第三十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3210.1.6 Ig基因重排與DNA的多樣性 一個生物為什么能產(chǎn)生百萬種以上（106108）的Ig分子呢？其根本原因是V區(qū)和C區(qū)不同片段在DNA分子水平上發(fā)生了被稱為種系重組的重排。單一種系狀態(tài)的Ig基因是不能表達的，只有經(jīng)過重排才有可能得到表達。第三十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月331.輕鏈基因的重排與連接 VK JKCK L V1 L V2 L V3 L Vn 1 2 3 4 C 胚 系DNA L V1L V2 J3 J4 C B細胞 DNAL V2 J

14、3 J4 C 5 3RNA初poly（A） 始轉(zhuǎn)錄本L V2 J3 C 5 3成熟poly（A） mRNA VK CK N C鏈 蛋白 小鼠輕鏈基因在發(fā)育中通過V，J和C基因的重組產(chǎn)生了DNA的重排第三十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月342. 重鏈基因的重排與連接 VHD1D12 JH C胚系 L V1 L V2 L V3 L Vn 1 2 3 12 1 2 3 4 312b2aDNA B細胞 L V1 L V2 D2 J3 12b2a DNARNA 5 3 初始轉(zhuǎn)錄本poly （A） 成熟 53 mRNA poly （A） L V2 D2J31 成熟的 N C重鏈蛋白VH區(qū)

15、 CH區(qū)小鼠免疫球蛋白基因在發(fā)育中通過V，D，J和C基因片斷的重組產(chǎn)生DNA的重排，分別是IgM，D，G，E和A的基因第三十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3510.1.7 免疫球蛋白基因表達 1、等位排斥與同型排斥 等位排斥： 淋巴細胞中產(chǎn)生免疫球蛋白的基因位于兩條同源染色體上，而免疫球蛋白基因的表達只發(fā)生在其中一條上，這種因為一條染色體上的基因表達而抑制另一條染色體上相同基因表達的現(xiàn)象。第三十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月36同型排斥 B淋巴細胞的輕鏈表達時，只生成一種鏈（鏈或是鏈），不可能同時表達鏈和鏈。等位排斥和同型排斥保證了B淋巴細胞無性系只表達一種

16、特異性抗體。第三十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月37 將未發(fā)生重排的種系構型等位基因稱為Ig，發(fā)生重排并進行功能表達的等位基因稱為Ig+，發(fā)生無效重排的無活性等位基因稱為Ig-。第三十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月38細胞中可能存在下述幾種情況： 等位基因之一發(fā)生有效重排，產(chǎn)生活性基因，并產(chǎn)生等位排斥，使另一基因的重排和表達受到抑制，這個細胞構型為Ig/Ig+；第三十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月39 等位基因之一發(fā)生無效重排，另一個染色體上的基因仍處于種系構型，則該細胞構型為Ig/Ig- ，這樣的細胞構型不會抑制另一個等位基因的重排； 第

17、一次無效重排后，細胞內(nèi)又發(fā)生另一次有效重排，生成Ig+/Ig-，阻止了進一步重排的發(fā)生。第三十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月40胚系基因（Igo/Igo）VJ-CVJ-C有效重排，產(chǎn)生Igo/Ig+ 無效重排，產(chǎn)生Igo/IgV J-C V J-CVJ-C V J-C轉(zhuǎn)錄第二次等位基因重排，產(chǎn)生Ig+ /Ig翻譯J-C Ig蛋白V J-C轉(zhuǎn)錄翻譯Ig蛋白有效重排產(chǎn)生了有活性的的H和L鏈，并阻遏了等位基因發(fā)生同樣的重排（參考B.Lewin:GENES，1997， Fig .33.16）第四十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月41 2 、增強子與Ig基因表達 位于每個

18、V基因上都有啟動子，但是無活性，必須通過移位到C區(qū)才被激活。 增強子位于C基因內(nèi)或在其下游，可以激活V基因的啟動子。這個增強子是組織特異性的，只在B 細胞中才有活性。V基因一旦移到增強子的作用范圍內(nèi)，其啟動子便立即被激活。第四十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月42在一般情況下，V基因片段啟動子處于失活狀態(tài)。重組后，當啟動子位于C基因片段的增強子附近時，啟動子活化。啟動子（失活）增強子V gene C gene Promoter Enhancer 轉(zhuǎn)錄 V基因移到 C基因的附近，其啟動子被C基因的增強子激活 第四十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月433、類別轉(zhuǎn)換

19、抗原激活B細胞后，膜上及分泌的Ig類別會由IgM轉(zhuǎn)成IgG、A、E其它類別，但V區(qū)不變； 5 種Ig類別：IgM、IgD、IgG、IgE和IgA。第四十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月44IgM（任何B細胞都產(chǎn)生的第一類Ig）IgG具有一定的活化補體的能力，導致侵入細胞的破壞。IgA在分泌液中（如唾液）;IgE和變態(tài)反應有關，且可抵御寄生蟲。IgD主要出現(xiàn)在成熟的B淋巴細胞的表面上，可能與細胞識別有關。 第四十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月45I型變態(tài)反應特異性IgE介導的全身性過敏反應：藥物過敏性休克、血清過敏性休克 呼吸道過敏反應：過敏性鼻炎和過敏性哮喘消

20、化道過敏反應和皮膚過敏反應 出現(xiàn)快，消退也快。出現(xiàn)功能紊亂性疾病，不出現(xiàn)嚴重組織細胞損傷。有明顯個體差異和遺傳背景。第四十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月46第四十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月47輸血反應自身免疫性溶血性貧血藥物過敏性血細胞減少癥 II型超敏反應第四十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月48 III型超敏反應局部免疫復合物病鏈球菌感染后腎小球腎炎類風濕性關節(jié)炎第四十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月49第四十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月50第五十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月511

21、0.1.8 主要組織相容復合體的表達調(diào)控 1. 主要組織相容性復合體概述 引起移植排斥的細胞表面抗原稱為組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC），在移植排斥中起決定作用，是機體特異性免疫反應中心。第五十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月52組織相容性：指器官或組織移植時供者與受者相互接受的程度，不相容就會出現(xiàn)排斥反應。組織相容性抗原：誘導排斥反應的抗原，也稱為移植抗原。人和各種哺乳動物的組織相容性抗原都十分復雜，但有一組抗原起決定性作用，稱為主要組織相容性抗原（major histocompatibility antigen M

22、HA），其余的稱為次要組織相容性抗原。第五十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月53 編碼MHA的基因是一組呈高度多態(tài)性的基因群，集中分布于生物體內(nèi)某對染色體上的特定區(qū)域，稱為主要組織相容性復合體（MHC）。MHC編碼的產(chǎn)物即MHA，也稱為MHC分子。第五十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月54細胞毒T細胞通過表面TCR識別呈遞于MHC分子表面的異己外源肽段，并直接殺傷呈遞這類MHC的細胞。輔助T細胞通過TCR識別II型MHC呈遞的外源肽段，輔助B細胞產(chǎn)生抗體。MHC與TCR、Ig相互配合，構成了生物體內(nèi)復雜多變的免疫反應和應答。第五十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作

23、于2022年6月55第五十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月56細胞毒T細胞能識別所有與I型MHC分子相結合的受感染細胞攜帶的外源蛋白片段。輔助T細胞只能識別抗原呈遞細胞（如巨噬細胞和B細胞）表面所攜帶的外源蛋白。第五十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月57 CD4和CD8共受體參與輔助T細胞和細胞毒T細胞介導的免疫反應II型MHC蛋白I 型MHC蛋白 CD8蛋白 CD4蛋白第五十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5810.2 果蠅的發(fā)育與調(diào)控 果蠅是一種雙翅目昆蟲，其幼蟲和成蟲依賴于正在腐爛的果實。果蠅的個體小、生命周期快、繁殖容易，每只雌蟲兩周就可

24、以產(chǎn)生約300個后代。第五十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月59 果蠅發(fā)育的時間周期取決于溫度，在25下約9-14天為一個周期。 第一天為胚胎發(fā)生期，經(jīng)歷三個階段后到第四天蛻皮、分化、蛹化，在蛹中經(jīng)過5天的變態(tài)發(fā)育為成蟲。 成年果蠅存活約9天。果蠅發(fā)育的許多特性反映出這非同一般的快速生命周期在進化過程中的演變。第五十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月60 果蠅發(fā)育的不同時期分析晚期胚胎體節(jié)形成成年果蠅 9天變態(tài)蛹腹部頭 胸幼蟲受精卵母細胞早期胚胎無體節(jié)第六十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月61成蟲變態(tài)蛹化幼蟲期孵化體節(jié)形成器官發(fā)生原腸胎形成胎盤形成受

25、精卵果蠅發(fā)育的不同時期分析第六十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月62 一、 卵子發(fā)育果蠅卵細胞在產(chǎn)生過程中就已經(jīng)開始快速的胚胎發(fā)育。 果蠅卵在卵巢管中形成。構成卵巢管管壁并圍繞未來卵細胞的細胞叫濾泡細胞（follicle cells）， 類似于脊椎動物卵巢中的卵泡細胞。每個小室中含有一個雌性原始生殖細胞，即卵原細胞（oogonium）。第六十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月63 濾泡細胞撫育細胞前肢背部腹部后端前端卵母細胞第六十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月64濾泡細胞滋養(yǎng)細胞果蠅卵泡外表面含有一層濾泡細胞，它包圍在滋養(yǎng)細胞的四周，滋養(yǎng)細胞緊靠

26、著卵母細胞。滋養(yǎng)細胞通過胞質(zhì)橋彼此相連，也和卵母細胞的兩側(cè)相通。濾泡細胞是體細胞，滋養(yǎng)細胞和卵母細胞是生殖細胞。卵母細胞第六十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月65 卵原細胞經(jīng)過四次有絲分裂成為16個細胞（稱為并合體，fusomes），通過胞質(zhì)橋構成內(nèi)部連接，其中之一發(fā)育成卵母細胞，其余發(fā)育為撫育細胞。卵母細胞為雙倍體，完成減數(shù)分裂后成為單倍體。撫育細胞是多倍體。第六十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月66二、 胚胎發(fā)育1. 胚胎發(fā)生的準備卵裂果蠅的胚胎發(fā)育非?？欤诋a(chǎn)卵后立即開始，并在一天內(nèi)孵化成幼蟲。果蠅卵裂異常。細胞核以每9分鐘一次的高頗率復制，直至達到約有6

27、000個核并發(fā)育成為合胞體。當出現(xiàn)256個以上的細胞核時，這些細胞核開始向卵的外周移動，并定居到皮層組織。第六十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月67受精卵合胞體胚囊分裂18次細胞胚囊第六十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月682、果蠅胚胎的極性與軀體基本模式果蠅的卵、胚胎、幼蟲和成體都具有明確的前-后軸和背-腹軸，其形體模式沿前-后軸和背-腹軸進行。果蠅胚胎和幼蟲均沿前-后軸顯示規(guī)律性分節(jié)，分屬3個解剖區(qū)，從前到后稱為頭節(jié)，3個胸節(jié)及8個腹節(jié)。果蠅幼蟲前后端又特化產(chǎn)生原頭和尾節(jié)。第六十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月69第六十九張，PPT共一百一十

28、八頁，創(chuàng)作于2022年6月70 在果蠅發(fā)育的卵細胞階段，由于撫育細胞和卵泡細胞的分泌和誘導，在長橢圓形的卵細胞兩端分別差異性地錨定和貯存了特異性翻譯調(diào)控因子bicoid和nanosmRNA。第七十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月71進入胚胎發(fā)育階段后，BICOID蛋白由前向后梯度性遞減，NANOS則呈梯度性遞增分布。BICOID蛋白對caudalmRNA、NANOS蛋白對hunchbackmRNA的翻譯分別具有抑制作用，使HUNCHBACK蛋白含量由前向后逐漸降低，而CAUDAL蛋白的含量則漸次增高。第七十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月724個形態(tài)發(fā)生決定基因參

29、與調(diào)控胚胎前-后軸形成 biocoid 和hunchback調(diào)控胚胎前端結構的形成；nanos和caudal調(diào)控胚胎后端結構的形成。第七十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月73形態(tài)發(fā)生決定基因表達以后，首先激活間隙基因表達，再由間隙基因激活成對控制基因，由成對控制基因激活體節(jié)極性基因表達。間隙基因、成對控制基因及體節(jié)極性基因產(chǎn)物能調(diào)節(jié)同源域基因表達，最終決定每個體節(jié)的命運。第七十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月74Krppel是轉(zhuǎn)錄因子，鋅指蛋白，屬Gap基因Knirps是轉(zhuǎn)錄因子，屬Gap基因Sex combs reduced gene母源性基因HB蛋白濃度梯度

30、間隙基因成對控制基因體節(jié)極性基因同源異型基因前端后端 果蠅胚胎模式建立過程中關鍵基因的表達順序第七十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月753TORSO信號途徑控制的末端系統(tǒng)如果控制前端和后端系統(tǒng)的基因都發(fā)生突變，果蠅仍可在第三個前-后軸確定系統(tǒng)（末端系統(tǒng)）的作用下發(fā)育成具有兩個尾節(jié)的胚胎。該系統(tǒng)包括大約9個母源效應基因。torso是關鍵基因，編碼了跨膜酪氨酸激酶受體，在整個合胞體胚胎的表面表達。第七十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月764影響果蠅背腹極性的基因 toll基因產(chǎn)物是卵細胞上的跨膜受體蛋白，其作用是感知外部信號并提示胚胎在何處產(chǎn)生腹側(cè)。該受體與調(diào)控果蠅

31、腹側(cè)發(fā)育的外部信號可能是由一種蛋白酶從錨定復合體中釋放出并定位于卵細胞周圍外卵黃膜上或附近的母源效應基因spatzl的表達產(chǎn)物。第七十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月77 Spatzl前體定位于卵子的腹側(cè)而不是背側(cè)，因為只有在腹側(cè)的受體能找到配基。 被配基占據(jù)的受體能使DORSAL蛋白磷酸化從而引起該蛋白的重新分布，保證胚胎腹側(cè)的細胞核中DORSAL蛋白濃度較高。胚胎中dorsal基因缺失時，胚胎不能產(chǎn)生腹側(cè)結構。第七十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月78 在果蠅早期胚中位置信息建立了背腹軸核梯度和DL蛋白（dolsa的產(chǎn)物）的胞質(zhì)定位。SPZ配體和TOLL受體

32、結合，通過TUB和PLL兩種蛋白激活單個的傳導級聯(lián)，使DL磷酸化，并從CACT中釋放出，然后能移入核，在核中它作為DV主要基因的轉(zhuǎn)錄因子。CACT（cactus仙人掌）（spaetzle）卵周膜卵周液Dorsalcactus第七十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月795控制果蠅軀體分節(jié)或影響體節(jié)發(fā)育的基因在合胞體囊胚層中，胚胎細胞開始轉(zhuǎn)錄和表達自身基因產(chǎn)物（主要是轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子）。這些蛋白在體內(nèi)并不呈均勻分布，而是在空間上被限制在某些表達區(qū)，形成特殊的表達模式。第七十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月80（1）間隙基因 這類基因包括hunchback（hb）、krpp

33、el 和Knirps（kni）等。這些基因的表達很有特點，最初在整個胚胎中都有很弱的表達，以后隨著卵裂的進行而逐漸變轉(zhuǎn)成一些不連續(xù)的表達區(qū)帶。第八十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月81（2）成對規(guī)則基因 這些基因一般以兩個體節(jié)為單位相互間隔一個副體節(jié)表達，其分布具有周期性。其功能是把間隙基因確定的區(qū)域進一步分化成體節(jié)。成對規(guī)則基因的表達是胚胎出現(xiàn)分節(jié)的最早標志之一，它們沿前-后軸形成斑馬紋狀的條帶分布，正好把胚胎分為預定的體節(jié)。第八十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月82配對規(guī)則基因ftz（藍色）和eve（棕色）在晚期囊胚中的表達模式第八十二張，PPT共一百一十八頁

34、，創(chuàng)作于2022年6月83（3）體節(jié)極化基因 當果蠅體節(jié)極化基因發(fā)生突變時，每個體節(jié)都會缺失一個特定的區(qū)域。engrailed（en）和wingless（wn）基因是兩個最重要的體節(jié)極化基因。第八十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月84這兩個基因表達的區(qū)域確立了副體節(jié)的界線。en和wg受含有同源異型框的成對規(guī)則基因eve和ftz等的制約。En基因在FTZ和EVE基因產(chǎn)物的濃度達到一定閾值以后時才能被激活，但wg基因的活化濃度顯著低于這一閾值。第八十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月856影響果蠅體節(jié)一致性的基因-同源域基因同源域基因決定軀體體節(jié)命運。軀體的某一部分最

35、終發(fā)育成為無翅的前胸還是有翅的中胸，是有平衡器的后胸還是腹部的體節(jié)，都由同源域基因決定。第八十五張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月86在果蠅中同源域基因統(tǒng)稱HOM復合體（HOM-C）。大多數(shù)同源域基因位于第三號染色體上，排成兩簇。一簇稱為觸角復合體（Antp-C）;另一簇稱為雙胸復合體（BX-C）。果蠅的Antennapedia突變就是一個典型的例證。這種突變使果蠅的觸角轉(zhuǎn)變?yōu)樽?。第八十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月87若將調(diào)控形成頭胸體節(jié)的Antp-C基因或參與胸腹體節(jié)形成的基因突變，可產(chǎn)生同源異型轉(zhuǎn)換，使形態(tài)正確的結構長到了錯誤的地方。在觸角足基因（Anten

36、napedia）顯性突變中，該基因在頭以及胸部表達，使頭結構部分轉(zhuǎn)變成胸體節(jié)，出現(xiàn)了兩條腿。第八十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月88 果蠅觸角足復合物基因簇（Antennapedia complex）突變，引起同源異型轉(zhuǎn)換。右，平衡器發(fā)育成翅膀（產(chǎn)生四翅果蠅）；左，觸角變成足。第八十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月89第三節(jié) 高等植物花發(fā)育的基因調(diào)控 植物花的發(fā)育可分為三個階段，即營養(yǎng)分生組織階段，花序分生組織發(fā)生階段和花分生組織發(fā)生階段。 人們已從模式植物如擬南芥中分離克隆到許多控制植物開花的基因。第八十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月90

37、一、植物的花器官結構植物的花由枝條變態(tài)產(chǎn)生，而花器官由葉片變態(tài)產(chǎn)生。種子植物的成年花器官由花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊（心皮）等四輪結構所組成。營養(yǎng)分生組織產(chǎn)生花序分生組織，花序分生組織產(chǎn)生花分生組織。早期花分生組織類似于營養(yǎng)分生組織，具有無限生長特性。第九十張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月91第九十一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月92圖 擬南芥花的構成第九十二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月93 二、調(diào)控花器官發(fā)育的主要基因 花分生組織決定基因（flower meristem identity gene）促進從花序分生組織產(chǎn)生花分生組織并進一步分化產(chǎn)生花

38、器官原基，但產(chǎn)生何種花器官則由同源域基因所控制?；ǚ稚M織決定基因可以在一定程度上激活同源域基因。第九十三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月94擬南芥 廣泛用于植物遺傳學、發(fā)育生物學和分子生物學的研究，已成為一種典型的模式植物。第九十四張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月95擬南芥具有以下特點： 1）植株形態(tài)個體小，高度30cm左右，1個茶杯可種植 2）生長周期快，每代時間短，從播種到收獲種子一般只 需6周左右； （3）種子多，每株每代可產(chǎn)生數(shù)千粒種子； （4）形態(tài)特征簡單，生命力強，用普通培養(yǎng)基就可作人工 培養(yǎng)； （5）基因組小，只有5對染色體。 第九十五張，PPT共一

39、百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月96第九十六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月97 1同源域基因與花器官發(fā)育金魚草、擬南芥等植物的花都由四種類型的花器官組成，花器官排列成向心的圓環(huán)形，稱作輪性。野生型金魚草和擬南芥的花由四個花萼組成最外的第一輪、依次向內(nèi)為四個花瓣組成第二輪，六個雄蕊組成第三輪，兩個融合的心皮組成第四輪。第九十七張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月98 花器官的同源異型突變包含四大類型：類型I為第一輪和第二輪器官受影響，產(chǎn)生心皮狀的花萼和雄蕊狀的花瓣。類型II為第二輪和第三輪器官受影響，產(chǎn)生花萼狀的花瓣和心皮狀的雄蕊。第九十八張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作

40、于2022年6月99類型III為第三輪和第四輪器官受影響，產(chǎn)生花瓣狀的雄蕊和花萼狀的心皮，而且最內(nèi)兩輪器官的數(shù)量和輪數(shù)也發(fā)生了改變。類型IV中四輪結構全部受影響。研究發(fā)現(xiàn)，每種類型突變體都是因為發(fā)生了同源域基因的突變而使相鄰兩輪花器官受到影響。第九十九張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月100已經(jīng)克隆了多個涉及花發(fā)育的同源域基因。由于這些基因家族（MCM1、AG、DEFA 和SRF）成員均含有一個保守的區(qū)域，根據(jù)這幾個家族基因名稱的第一個字母，將該保守區(qū)命名為MADS-BOX。第一百張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月101基因（擬南芥/金魚草） 突 變 體 表 型 基因功

41、能 APETALA1/SQUAMOSA 花萼變?yōu)槿~片 轉(zhuǎn)錄因子 APETALA2/Unkown 花萼變?yōu)槿~片/心皮，花瓣 變?yōu)樾钠?轉(zhuǎn)錄因子 APETALA3/DEFICIENS 花瓣變?yōu)樾廴?，雄蕊變?yōu)樾钠?轉(zhuǎn)錄因子 PISTILLATA/GLOBOSA 類似AP3/DEF 轉(zhuǎn)錄因子 AGAMOUS/PLENA 重復發(fā)生一輪花萼及兩輪花瓣 轉(zhuǎn)錄因子 LFY/FLORICAULA 產(chǎn)生更多的花序，綠色花，由 似花萼與心皮的花器官構成 轉(zhuǎn)錄因子 已經(jīng)克隆的植物花器官特征決定基因及其可能的功能分析第一百零一張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月102 三、 花器官發(fā)育的“ABC”模型 1“A

42、BC”模型的提出在對擬南芥和金魚草突變體及花器官特征決定基因功能的研究中，E. Myerowitz提出了控制花形態(tài)發(fā)生的“ABC”模型。根據(jù)這個模型，正常花的四輪結構的形成是由三組基因共同作用而完成的。第一百零二張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月103每一輪花器官特征的決定分別依賴于A、B、C三組基因中的一組或兩組基因的正常表達。如其中任何一組或更多的基因發(fā)生突變而喪失功能，則花的形態(tài)將發(fā)生異常。A基因在第一、二輪花器官中表達，B基因在第二、三輪花器官中表達，C基因在第三、四輪花器官中表達。第一百零三張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月104第一百零四張，PPT共一百一十

43、八頁，創(chuàng)作于2022年6月105A基因本身決定萼片，A和B基因共同決定花瓣，B與C基因共同決定雌蕊，C基因決定心皮。A基因突變后（如ap1、ap2），第一輪花器官中的花萼突變?yōu)樾钠?，第二輪花器官中的花瓣突變?yōu)樾廴铩基因突變后（如ap3、pi突變體），花萼替代了第二輪花器官中的花瓣，第三輪花器官中的雄蕊變?yōu)樾钠?。若C基因失活（如ag突變體），則第三輪花器官中的雄蕊變成花瓣，第四輪花器官中的心皮轉(zhuǎn)變?yōu)榛ㄝ唷５谝话倭阄鍙?，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月106圖 由三組同源異型基因決定四輪花器官特征的“ABC”模型野生型B 突變體A 突變體C 突變體第一百零六張，PPT共一百一十八頁，創(chuàng)作于2022年6月107圖 經(jīng)修改后的“ABC”模型。A：AP2基因和花同源異型MADS盒基因與植物花發(fā)育的關系分析。AP2在四輪花器官中都表達，MADS box基因只限定在一對花器官中表達。S：花萼，P：花瓣，St：雄蕊，C：心皮（雌蕊）。B：通過對相關基因表達區(qū)域分析修