發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)

11發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)11發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)1主要內(nèi)容動物發(fā)育的歷程胚胎發(fā)育的調(diào)控細(xì)胞分化動物行為的遺傳主要內(nèi)容動物發(fā)育的歷程211.1動物發(fā)育的歷程過程：受精、卵裂、囊胚、原腸胚和神經(jīng)胚11.1.1受精作用11.1.2卵裂11.1.3原腸胚的形成11.1.4脊索動物神經(jīng)胚形成11.1動物發(fā)育的歷程過程：受精、卵裂、囊胚、原腸胚和神311.1.1受精作用指精子和卵的核融合形成二倍體合子（受精卵），并激活卵細(xì)胞進(jìn)入胚胎發(fā)育過程。包括頂體反應(yīng)和皮層反應(yīng)頂體反應(yīng)：精子逼近卵細(xì)胞時，精子頂體泡中水解酶的釋放皮層反應(yīng)：指位于卵細(xì)胞質(zhì)中的皮質(zhì)顆粒體的酶，通過胞吐作用進(jìn)入透明帶過程。11.1.1受精作用指精子和卵的核融合形成二倍體合子（受精4在酶的作用下，精子穿透保護(hù)卵細(xì)胞表層中的冠狀區(qū)域和透明的區(qū)域，接下來兩個細(xì)胞膜相結(jié)合，雄性DNA進(jìn)入卵子在酶的作用下，精子穿透保護(hù)卵細(xì)胞表層中的冠狀區(qū)域和透明的區(qū)域511.1.2卵裂定義：指一旦受精作用完成，受精卵就很快進(jìn)行細(xì)胞分裂（有絲分裂）。全裂不全裂11.1.2卵裂定義：指一旦受精作用完成，受精卵就很快進(jìn)行6發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)711.1.3原腸胚形成形成方式有三種：內(nèi)陷內(nèi)轉(zhuǎn)外包加內(nèi)陷3個胚層，4大組織類型：上皮組織結(jié)締組織肌肉組織神經(jīng)組織11.1.3原腸胚形成形成方式有三種：內(nèi)陷8發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)911.1.4脊索動物神經(jīng)胚形成脊索和背神經(jīng)管形成背部中間的中胚層形成脊索背部外胚層變厚形成神經(jīng)板，神經(jīng)板細(xì)胞凹陷形成神經(jīng)溝；神經(jīng)溝兩側(cè)細(xì)胞融合形成中空的神經(jīng)管，發(fā)育成中樞神經(jīng)系統(tǒng)。胚層的分化11.1.4脊索動物神經(jīng)胚形成脊索和背神經(jīng)管形成1011.2胚胎發(fā)育的調(diào)控誘導(dǎo)作用軀體模式的構(gòu)建同源異形基因花的形態(tài)建成11.2胚胎發(fā)育的調(diào)控誘導(dǎo)作用1111.2.1誘導(dǎo)作用定義：指胚胎細(xì)胞的一個集群可影響胚胎另一細(xì)胞集群發(fā)育的能力胚胎移植：自體移植同種移植異種移植異屬移植是誘導(dǎo)細(xì)胞分泌的信號蛋白改變了被誘導(dǎo)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用，按順序激活了基因模式，使不同種類細(xì)胞的特點(diǎn)得以展現(xiàn)。形態(tài)原：信號分子從分泌處向外擴(kuò)散造成一個濃度梯度，從而影響各部分細(xì)胞分化11.2.1誘導(dǎo)作用定義：指胚胎細(xì)胞的一個集群可影響胚胎12Spemann（德國）獎項(xiàng)：生物醫(yī)學(xué)獎

獲獎時間：1935年

獲獎理由：

發(fā)現(xiàn)了胚胎發(fā)育中的誘導(dǎo)作用

Spemann（德國）1311.2.2軀體模式的構(gòu)建Bicoid母源基因mRNA分布的不對稱性和不均勻性果蠅卵，發(fā)育出頭、胸和尾間隙基因Bicoid蛋白是受精后第一個表達(dá)的蛋白。當(dāng)啟動了第一批mRNA的轉(zhuǎn)錄2h后，即在囊胚細(xì)胞的間隔尚未形成時，一組由6個基因組成的間隙基因開始轉(zhuǎn)錄。這些基因的分布，構(gòu)成胚胎初始的最粗略的分區(qū)。11.2.2軀體模式的構(gòu)建Bicoid母源基因14Bicoid基因Nanos基因Bicoid基因15間隙基因間隙基因16成對規(guī)則基因一些間隙基因在后部表達(dá)，依次活化了11個以上的成對規(guī)則基因，作用體節(jié)的形成。hairy基因?qū)⑴咛シ譃?個區(qū)體節(jié)極性基因隨后，16個以上的體節(jié)極性基因?qū)⒏黧w節(jié)再進(jìn)行劃分。

成對規(guī)則基因17對控基因(pair-rulegenes)、體節(jié)極性基因(segment-polaritygenes)選擇基因(selectorgenes)

對控基因1811.2.3同源異形基因果蠅體節(jié)一旦形成完畢后，一系列同源異形基因啟動，決定每一體節(jié)構(gòu)建成什么。同源異形：指在果蠅發(fā)育中不同身體部分排列的進(jìn)化性改變。同源異形基因：指通過控制各種細(xì)胞類群的發(fā)育命運(yùn)，最后達(dá)到控制整體發(fā)育目的基因。ANT-CBX-C11.2.3同源異形基因果蠅體節(jié)一旦形成完畢后，一系列同19發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)2011.2.4花的形態(tài)建成L3層細(xì)胞誘變作用花的圖式形成11.2.4花的形態(tài)建成L3層細(xì)胞誘變作用2111.3細(xì)胞分化定義(celldifferentiation)：在個體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生各不相同的細(xì)胞類群的過程。奢侈基因：組織特異性基因，與分化細(xì)胞特殊性狀有關(guān)，如角蛋白基因等管家基因：與分化細(xì)胞種類無關(guān)的基因，它在任何細(xì)胞中都表達(dá)，是維持細(xì)胞基本功能的必需基因，如組蛋白基因等11.3細(xì)胞分化定義(celldifferentiat22發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)2311.3.1細(xì)胞的全能性定義：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整生物個體的潛在能力和特性。植物體細(xì)胞全能性1958年，斯圖爾德，胡蘿卜韌皮部細(xì)胞動物的核移植1952年，Briggs和King蛙1964年，Gurdon非洲爪蟾哺乳動物克隆繁殖11.3.1細(xì)胞的全能性定義：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)24發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)25發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)2611.3.2動物的干細(xì)胞干細(xì)胞（Stemcell）：指在理論上具有“無限”自我更新能力和多方向分化潛能的一類細(xì)胞。干細(xì)胞—祖細(xì)胞—前體細(xì)胞—不再分化的終末細(xì)胞祖細(xì)胞（progenitorcell）：指在發(fā)育和分化中已喪失了自我更新能力，但仍保留多細(xì)胞譜系分化潛能的一群細(xì)胞。11.3.2動物的干細(xì)胞干細(xì)胞（Stemcell）：指27發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)28發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)29獲得干細(xì)胞的途徑從早期胚胎中獲得試管嬰兒從早期流產(chǎn)胎兒中獲得胚胎生殖干細(xì)胞從克隆胚胎中獲得體細(xì)胞移植技術(shù)：體細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞從成體組織中獲得成體干細(xì)胞獲得干細(xì)胞的途徑從早期胚胎中獲得30英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)KarimNayernia教授在德國哥廷根大學(xué)和合作伙伴，首次成功地用胚胎干細(xì)胞制造的人造精子培育出了生命。研究中有50個發(fā)育成兩個細(xì)胞的胚胎，其中只有7個發(fā)育成胚胎，6只小鼠存活5個月。研究結(jié)果發(fā)表在最新的《DevelopmentalCell》雜志上。該研究為將來解決男性不育癥提供了一種思路。英國紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)KarimNayernia教授在德國哥廷根31人類干細(xì)胞系建立1981年，英國科學(xué)家Evans等人在世界上首次建立了ES（胚胎肝細(xì)胞）系。1998年，美國威斯康星大學(xué)的Thomson建立了人類的ES細(xì)胞系1998年，美國霍普金斯大學(xué)Gearhant等人建立了EG細(xì)胞系（胚胎生殖干細(xì)胞系）人類干細(xì)胞系建立1981年，英國科學(xué)家Evans等人在世界上32干細(xì)胞分類根據(jù)發(fā)生來源不同分2大類：胚胎干細(xì)胞：來自于胚胎的細(xì)胞，具有發(fā)育全能性，1、2、3途徑獲得的ES和EG細(xì)胞，受精卵成體干細(xì)胞：存在于某種已分化組織中的未分化細(xì)胞，它們?nèi)匀痪哂凶晕腋潞头只纬稍摻M織多種類型細(xì)胞的能力。如：造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、皮膚表皮干細(xì)胞等干細(xì)胞分類根據(jù)發(fā)生來源不同分2大類：33根據(jù)分化潛能不同分為4類全能干細(xì)胞：它們具有自我更新能力并具有分化產(chǎn)生生物體任何細(xì)胞類型，甚至形成完整個體的潛能。ES細(xì)胞和受精卵多組織潛能干細(xì)胞：分化潛能受到一定限制，已失去了全能性，不再具有形成完整個體能力的干細(xì)胞，但它仍然具有產(chǎn)生多種組織的細(xì)胞類型能力。如間充質(zhì)干細(xì)胞根據(jù)分化潛能不同分為4類全能干細(xì)胞：它們具有自我更新能力并具34多細(xì)胞潛能干細(xì)胞：具有分化產(chǎn)生某一組織多種細(xì)胞類型，但也喪失了全能性的干細(xì)胞。如：神經(jīng)干細(xì)胞等單能干細(xì)胞：存在于組織器官中，具有穩(wěn)定自我更新能力，只具有單一細(xì)胞類型分化的細(xì)胞。如：肌肉組織中的衛(wèi)星細(xì)胞多細(xì)胞潛能干細(xì)胞：具有分化產(chǎn)生某一組織多種細(xì)胞類型，但也喪失35干細(xì)胞的應(yīng)用細(xì)胞或組織移植造血干細(xì)胞移植：造血干細(xì)胞來自骨髓或新生兒臍帶血神經(jīng)干細(xì)胞移植：帕金森綜合癥定向分化干細(xì)胞移植治療所有組織壞死性或退行性疾病干細(xì)胞的應(yīng)用細(xì)胞或組織移植36其他應(yīng)用其他應(yīng)用37發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)38發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)39發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)40發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)41發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)4211.3.3細(xì)胞凋亡定義：指一種主動的、由基因決定的細(xì)胞自我破壞的過程。也稱細(xì)胞程序性死亡。誘導(dǎo)因素：物理因子：射線及溫度刺激等化學(xué)及生物因子：活性氧基團(tuán)和分子、鈣離子載體、細(xì)胞毒素、環(huán)己亞胺、腫瘤壞死因子、某些病毒11.3.3細(xì)胞凋亡定義：指一種主動的、由基因決定的細(xì)胞43發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)44發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)45

SydneyBrennerRobertHorvitz

JohnSulston

2002年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎SydneyBrennerRobertHorv46細(xì)胞凋亡特征

1.核固縮(nuclearcondensation)：核仁裂解，染色質(zhì)濃縮成半月形,附著于核膜周邊。細(xì)胞凋亡特征1.核固縮(nuclearcondensa472.生物膜空泡化（blebbing)，細(xì)胞骨架逐漸斷裂，細(xì)胞體積縮小。2.生物膜空泡化（blebbing)，細(xì)胞骨架逐漸斷裂，483.內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶活化，DNA被降解為（180-200bp）n片段---DNALadder

3.內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶活化，DNA被降解為（180-200bp494.凋亡小體形成胞膜皺縮內(nèi)陷，分割包裹胞質(zhì)，內(nèi)含DNA物質(zhì)及細(xì)胞器，形成泡狀小體稱為凋亡小體（apoptoticbody）.

4.凋亡小體形成50與細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因死亡基因：促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因。如：線蟲的ced-3、ced-4哺乳動物的ICE基因家族機(jī)制：ICE基因產(chǎn)物降解聚腺苷三磷酸核糖聚合酶引起DNA修復(fù)的抑制以及核酸內(nèi)切酶活性的增加，造成染色質(zhì)斷裂，從而使細(xì)胞發(fā)生凋亡。生存基因：存活基因或死亡抑制基因如：線蟲的ced-3、ced-4哺乳動物的ICE基因家族腫瘤抑制基因如：p53與細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因死亡基因：促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因。51細(xì)胞凋亡的分子機(jī)理秀麗隱桿線蟲1031個細(xì)胞，131個細(xì)胞凋亡。找到一系列與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因①ced-3、ced-4基因突變或缺失，使凋亡受阻,有多余細(xì)胞存在誘發(fā)、啟動凋亡

②移入ced-9使凋亡受阻③失去ced-9使細(xì)胞凋亡功能不足導(dǎo)致胚胎因細(xì)胞過度凋亡而死亡。細(xì)胞凋亡的分子機(jī)理②移入ced-9使凋亡受阻功5211.3.4細(xì)胞衰老生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能隨年齡增加而顯現(xiàn)出的不可逆的衰退現(xiàn)象，這種衰退增加了有機(jī)體對疾病和死亡的易感性，這種現(xiàn)象稱為衰老11.3.4細(xì)胞衰老生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能隨年齡增加而53發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)54◆Hayflick界限Hayflick的一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞來自胎兒可傳代50次（與供體年齡有關(guān)）來自成人可傳代20次來自小鼠可傳代14－28次（與供體物種來自烏龜可傳代90－125次特性有關(guān)）◆Hayflick界限體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞55物種壽命與培養(yǎng)細(xì)胞壽命之間存在著確定的相互關(guān)系物種成纖維細(xì)胞傳代數(shù)個體最長壽命（年）龜90－125175（？）水貂30－3410雞15－3530小鼠14－283.5人胚胎40－60110出生至15歲20－4015歲以上10－30早老病患者2－1010－20

物種壽命與培養(yǎng)細(xì)胞壽命之間存在著確定的相互關(guān)系物種56早衰癥是人體衰老中的一種病癥早衰癥是人體衰老中的一種病癥57一名男子從36歲到75歲味覺喪失64％腎小球減少44％腎小球過濾率減少31％脊神經(jīng)元減少37％神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢10％腦供血量減少20％肺活量減少44％一名男子從36歲到75歲58高等動物體內(nèi)存在了3種不同類型的細(xì)胞。

第1類細(xì)胞的壽命接近于動物的整體壽命，如神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞等。在胚胎發(fā)育終了時，這些細(xì)胞不再增加數(shù)量。它們隨著個體衰老而衰老，或者由于這些細(xì)胞的衰老、死亡引起個體死亡第2類是緩慢更新的細(xì)胞，它們的壽命短于動物的平均壽命，如肝細(xì)胞，胃壁細(xì)胞等。第3類是快速更新的細(xì)胞。機(jī)體可以不斷有大量第3類的細(xì)胞衰亡，但這一般不影響其生存。高等動物體內(nèi)存在了3種不同類型的細(xì)胞。第1類細(xì)胞的壽命接近59細(xì)胞衰老的分子機(jī)制（一）自由基學(xué)說所謂自由基指那些帶有奇數(shù)電子數(shù)的化學(xué)物質(zhì)，即它們都帶有未配對的自由電子，這些自由電子導(dǎo)致了這些物質(zhì)的高反應(yīng)活性。自由基在細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)生是有多種原因的，如生物氧化、輻射、受污染物的侵害以及細(xì)胞內(nèi)的酶促反應(yīng)等過程中都會釋放自由基。自由基一旦生成，它們就能不斷擴(kuò)增，發(fā)生級聯(lián)反應(yīng)。對磷脂的氧化和對DNA造成損傷可能是主要的細(xì)胞衰老的分子機(jī)制60H2OH?