发育生物学知识要点

第二节
生殖质（germ plasm）名词解释：在卵子发生中形成的一种特殊的细胞质成分，是由蛋白质和RNA构成的颗粒状结构；这种成分分布在卵或胚胎的一定部位，含有这种成分的细胞将发育为原始生殖细胞，再由它产生出生殖母细胞。

精子和卵子发生的异同点：
同：均涉及减数分裂，结果染色体数目减半，且同源染色体间发生交换重组，因而成熟的卵子和精子都是单倍体，卵子和精子在受精发生之前，都不能过长时间存活。

异：一个精原细胞形成四个精子，一个卵原细胞形成一个卵子和三个极体；精原细胞减一、二均在精巢发生，卵原细胞减一在卵巢发生。

减二在输卵管中精子入卵后发生；卵子发生耗时较长，而精子成熟快速；精子，鞭毛生长、核凝缩、细胞质外排和形成顶体泡；卵子，大小剧增、营养积聚、外壳保护层形成。

减数第一、二次分裂的实质：
减数第一次分裂是染色体复制一次，分裂一次，实质是同源染色体分离，前后染色体数目减半；减数第二次分裂时染色体并没有复制，但着丝点分裂，实质是姐妹染色单体分开，前后染色体数目不变。

成熟卵子的结构：胶质层，卵黄膜（识别同一物种的精子），质膜（在受精时可以调控特定的离子在卵子内外的流动，且能与精子质膜融合），皮层（帮助精子进入卵子），皮层内含有皮层颗粒（含消化酶、粘多糖、黏性糖蛋白和透明蛋白，能够阻止多精入卵并可以为卵裂球提供支持），卵黄颗粒，细胞质，细胞核。

哺乳动物精卵识别机制：精子细胞膜上的三种配体SP56、半乳糖基转移酶（激活G蛋白）、透明带受体激酶（激活酪氨酸激酶）与透明带上的特异性受体ZP3结合，合成IP3并释放Ga2+，发生顶体反应，精卵识别。

二次结合：顶体反应期间，精子与透明带中的ZP2结合完成穿透作用。

第三节
阻止多精入卵机制：
海胆：1、快封闭反应（膜电位变化）精子进入卵细胞触发细胞膜静息电位迅速去极化，由负变正，引起膜外精子与卵细胞识别和融合的障碍；2、慢封闭反应（皮层颗粒反应）
皮层颗粒反应：皮层的小泡破裂，释放蛋白水解酶（使卵黄膜与质膜间的联系分离；剪除卵膜上bindin的受体及与之结合的精子）、粘多糖（进入卵周隙吸水膨胀，使卵黄层向外隆起，形成受精膜）、过氧化物酶（通过交联相邻蛋白质的酪氨酸残基使受精膜变硬）、透明质素（在受精膜内部形成透明质层）；
透明带反应：哺乳动物不形成受精膜，皮质颗粒中释放的酶对透明带中的精子受体分子（ZP2, ZP3）进行修饰，即切除ZP2, ZP3蛋白的末端糖基，使之丧失与精子结合的能力。

精子入卵时线粒体与鞭毛在卵细胞内降解，线粒体基因一般认为是母源性的；但中心体是父源性的。

印迹基因（imprinted gene）：有些基因在个体中只表达单亲基因
第四节卵裂和多细胞创造
卵裂定义：由一系列的细胞分裂将体积极大的受精卵细胞质分割成许多较小的、有核的细胞的过程。

特点：分裂周期短，速度快；分裂球的体积下降，但胚胎的总体积不变；早期卵裂中合子基因大多处于休眠状态，卵裂主要依赖于卵母细胞质中的母源性物质；卵裂常经历由均等裂向不均等裂变化。

卵裂类型和卵黄的关系，典型物种：
哺乳动物的卵裂方式属于旋转式卵裂，发生在输卵管中。

其特征包括：1. 卵裂速度缓慢；2. 第1次为经裂，其后的2个卵裂球各采用不同的卵裂方式，一个是经裂，一个是纬裂；这种卵裂的方式称为交替旋转对称式卵裂。

3.早期卵裂不同步，因此哺乳动物的胚胎常常含有奇数个细胞。

4.基因组在卵裂的早期就被激活并表达出进行卵裂所必需的蛋白。

哺乳动物另外右一个重要的特征是有胚胎的压缩（compaction）现象。

处于8细胞期
哺乳动物囊胚细胞命运的早期分化－位置决定论
人同卵双生3种情况的原因：
内细胞团(约10个细胞)将发育胚胎的本体及与其相连的羊膜等，外层的滋胚层生成绒毛膜——未来胎盘的组成部分；
发生在滋养层形成前(约受精后5天前)的分割，有独立的绒毛膜和羊膜，占同卵双生的33%；发生在滋养层形成后但羊膜形成前(约受精后5－9天)的分割，共用绒毛膜，有独立的羊膜，占同卵双生的66%；发生在羊膜形成后(约受精9天后)的分割，共用绒毛膜和羊膜，易出现连体儿。

小鼠的嵌合胚产生花鼠，说明什么?说明早期卵裂球有同等的发育潜力。

什么是胚胎干细胞：保持了分化为胚胎本体的潜能的、可在体外增殖的胚胎细胞，也就是内细胞团中那约10个细胞。

鸟、鱼类不完全卵裂、昆虫的表面裂特点
鸟：盘状偏裂，前3次卵裂经线裂，发生在输卵管中，鸡胚进入子宫后，才发生纬裂，形成
5－6个细胞厚的胚盘；胚盘细胞从稀蛋白吸取液体后，与卵黄分裂，形成胚盘下腔(subgerminal cavity)，该腔使胚盘中央区透明，叫明区(area pellucida)；而边缘区的细胞仍与卵黄接触使其不透明，叫暗区(area opaca)；上胚层(epiblast)将形成胚胎本体，下胚层(hypoblast)将产生胚外结构如卵黄囊柄和连接卵黄和内胚层消化管的蒂。

鱼：斑马鱼受精卵的前5次卵裂均为经线裂，产生的32个细胞为单层分布于卵黄上。

其后的分裂方向不规则。

囊胚期开始于128细胞期,属盘状囊胚。

YSL、EVL、Deep Cells。

昆虫：果蝇受精卵的合子核位于卵黄中央，胞质已被挤在卵黄与细胞膜之间成为卵周质，前13次分裂仅为细胞核的分裂，这期间的胚叫多核胚(syncytial blastoderm)。

在第14次分裂时，已移至外周的核之间的卵膜内陷，将每个核围成一个细胞，形成细胞化胚。

第五节原肠胚形成
原肠作用(Gastrulation)是指囊胚细胞有规则的移动，使细胞重新排列，用来形成内胚层和中胚层器官的细胞迁入胚胎内部，而要形成外胚层的细胞铺展在胚胎表面。

原肠作用期的胚胎叫原肠胚(gastrula)。

通过原肠作用，胚胎首先建立起三个胚层，即外胚层、中胚层和内胚层；
原肠作用中的主要细胞迁移方式：
外包，整片细胞沿胚胎表面移动；内陷，外层细胞成片地同时向胚胎内部陷入；内卷；内移，表层的单个细胞迁入胚胎内部；分层；会聚生长，细胞间互相插入，使所在组织变窄变薄，并推动组织一定方向移动。

海胆原肠作用过程，早期与晚期原肠过程的主要事件：
原植物极中央细胞内陷进入囊胚腔，表皮细胞转变为初级间质细胞，然后内胚层表皮细胞内陷和扩展，前端表皮细胞转变为次级间质细胞两种间质细胞都将长出伪足起定向和驱动细胞移动的作用。

早期，初级间质细胞在中胚层与内胚层相交处形成一圈，在腹侧的分支延伸将用于骨的形成；植物极板内陷形成原肠，原肠开口为胚孔。

晚期，通过细胞重排，原肠拉长变成又细又长的管状结构，当原肠顶端接触到囊胚腔壁时，次级间质细胞进入囊胚腔，最终发育成成为中胚层器官，二者接触的地方发育成为口。

初级间质细胞占据囊胚腔预定腹侧面，融合成索状合胞体（syncytial cable），最终形成幼虫碳酸钙骨针的轴。

双金属片模型：
植物极板细胞分泌硫酸软骨素蛋白多糖（CSPG）到透明内层中，CSPG吸水膨胀，导致透明层弯曲，相连的细胞层内陷。

动物极半球存在着次级间质细胞附着的靶位。

只有当线状伪足接触到特定靶位的时候，才不会缩回。

这些特定的靶位可能位于将来形成口的区域。

口和原肠最顶端形成一连续相通的消化管。

海胆的胚孔最终形成肛门。

鱼类原肠作用，上下胚层的形成，胚盾：
胚盘细胞向植物极下包，达到50%时，与卵黄交界处的deep cells内卷，形成厚实的胚环。

内卷的deep cells和由上层内移的细胞形成下胚层，上层的deep cells为上胚层。

胚盾是deep cells内卷和会聚扩展在胚环的某处形成的加厚区。

胚胎发育4个时期：卵裂期，囊胚期，原肠胚期，神经轴胚期，器官发生期
胚层分化：
内胚层：消化管上皮，肝脏、胰脏、呼吸器官，排泄器官、生殖器官的一部分
中胚层：骨骼，肌肉，结缔组织、排泄、生殖器官的大部分
外胚层：皮肤上皮，包括皮肤腺及其衍生物，神经组织，感觉器官，消化管的两端
两栖类原肠作用始于瓶状细胞的形成和内陷，它们的内陷使囊胚表面形成一个小沟，即为胚孔
两栖类的灰色新月定义：精子进入卵后，皮层向精子进入的方向旋转大约30度。

在动物极皮层含大量色素而内层含有少量色素的物种中，这一胞质不同层次的相对运动形成了一个在精子进入点对面的新月形的区域，称为灰色新月。

意义：灰色新月区含有合子形成完整胚胎所必须的形态发生因子，对原肠作用的启动具有重要作用，对背腹轴形成起决定作用。

外胚层：表皮外胚层——分化为皮肤上皮，包括皮肤腺和其他皮肤衍生物，•神经外胚层——形成中枢神经系统
•神经嵴——周围神经系统、感觉器官和消化管的两端
神经管(neural tube)是中枢神经系统的原基，其形成称为神经胚形成neurulation。

其方式分primary neurulation和secondary neurulation两种。

名词解释primary neurulation：由外胚层细胞增殖、内陷并最终离开外胚层表面而形成中空的神经管。

绝大多数脊椎动物前部神经管的形成采用此种方式。

secondary neurulation：神经管起源于胚胎中的一条实心细胞索，该细胞所中心变空后，形成神经管。

鸟类、哺乳类、两栖类动物胚胎的后部神经管及鱼类胚胎的全部神经管的形成采取此种方式。

神经轴胚期的3个时期，解剖水平上的位置名称
神经板期、神经沟期、神经管期。

脊索（临时性中胚层脊柱）：是背部起支持体轴作用的一条纵行棒状结构，在中胚层背部正中区形成。

人类胚胎的神经管闭合缺陷症哪几种，什么原因导致：不同区域的神经管封口时间不同。

第二区封口失败，胚胎的前脑不发育，即致死性的无脑证。

第五区不封口导致脊柱裂口症。

孕妇服用叶酸和适量的胆固醇可降低胎儿神经管缺陷的风险。

神经管形成后，分化成脑的过程阶段。

解剖水平上各个部位名称
神经嵴细胞名词解释：神经管闭合处的神经管细胞和与神经管接触的外表皮细胞，它们的间质细胞化而成为神经嵴细胞
表皮发育简介过程：多数脊椎动物中，表皮很快成为外面的胎皮（periderm）和内层的基底层（basal layer）。

基底层再分裂成为棘层，这两层构成马尔皮基层，可分裂成颗粒层，颗粒层不分裂，分化成角质细胞向外侧迁移。

色素细胞能将色素体转移到角质细胞。

银屑病病因：由TGF α基因表达过度引起表皮细胞大量脱落。

第七节
神经胚期中胚层分为5个区域，which five，各区域形成的组织器官：
脊索中胚层，形成脊索；
轴旁（体壁）中胚层，形成体节和神经管两侧的中胚层细胞，将来产生背部许多结缔组织，骨、肌肉、软骨和真皮；
中段（间介）中胚层，形成泌尿和生殖系统；
侧板中胚层，形成心脏、血管、血细胞以及体腔衬里和除肌肉外四肢所有中胚层部分；
头部间充质，形成面部结缔组织和肌肉。

骨发生的方式
膜内成骨：头部间充质细胞形成颅骨。

软骨内成骨：脊椎骨、肋骨、四肢骨、骨盆。

肢区（limb field）的形成：Hox基因和视黄酸RA
肢区形成的位置在每一物种是恒定的，由Hox基因沿身体前后轴表达的水平决定。

Hox基因，全名同源基因，是生物体中一类专门调控生物形体的基因，一旦这些基因发生突变，就会使身体的一部分变形。

视黄酸RA对于肢芽的向外生长具有重要的意义，沿身体前后轴梯度分布的RA可以激活某些Hox基因。

肢体发育的启动：FGF（成纤维细胞生长因子）
肢体区的侧板中胚层细胞从周围的间介中胚层得到发育启动信号后，开始分泌FGF10，其对于植体发育的启动和维持不但是必要而且是充分的。

FGF10基因会改变，某些Hox基因的表达范围和强度，但不会影响肢体的类型。

Hox下游转录因子TBX4和TBX5分别与后肢和前肢的特化的关系
人类TBX5基因基因缺失会导致前肢（上肢）和心脏的异常，但后肢（下肢）基本不受影响；用表达TBX4的病毒感染鸡胚体侧，可使FGF10诱导形成的前肢转变为后肢。

脊椎动物完全形成的附肢包含三个轴的发育各自决定的关键分子和区域
近远轴（proximal-distal, P-D）：Hoxa9、10、11、13
背腹轴（dorsal-ventral，D-V）：Wnt-7a，背部外胚层
前后轴（anterior-posterior, A-P）：
顶外胚层嵴（apical ectoderm ridge，AER）名解：随着鸟类和哺乳类的中胚层间质细胞进入肢区，它们分泌的因子诱导肢芽顶端前、后边缘的外胚层细胞伸长，形成一个增厚的特殊结构，称为顶外胚层嵴（apical ectoderm ridge，AER）。

PZ（progress zone）名解：位于AER下方的中胚层。

二者关系：AER起初的形成和继续存在依赖于PZ。

极性活化区（zone of polarizing activity，ZPA）名解：在形成肢体前后轴的过程中，起决定作用的部位是肢芽后缘，位于背侧和腹侧外胚层交界处下方的间充质，通常称之为极性活化区。

指（趾）分化
ZPA间充质细胞表达的SHH对于指趾分化至关重要。

位于ZPA间充质细胞受自身分泌的SHH 刺激，时间长；ZPA之外的间充质细胞受扩散来的SHH刺激，时间短。

接受SHH刺激时间的长短决定了除大拇指(趾)外其他指（趾）分化。

细胞死亡在指/趾的成形过程中，特别是关节形成和手指的分离中起着重要的作用。

第八节
在胚胎发生的过程中，所有的细胞都接受了完整的、而且是同样的基因组。

每个细胞都具有基因组的等值性。

首先是细胞命运的决定，然后是细胞按照决定的方向进行分化
发育过程中基因的选择性表达是细胞分化的基础。

细胞分化总是先有生化成分的改变，然后才有生理功能和形态结构的改变。

细胞分化的标志：合成新的特异性蛋白质、出现新组装的亚细胞结构、特定功能
形态生成素（morphogen）名解：由母源基因编码的一些信息分子（蛋白质和mRNA），能够决定细胞分化的方向以及发育形成一定的组织形态和结构。

细胞命运Fate of cells:指正常发育情况下细胞将发育的方向，这种方向可因条件的改变而改变。

细胞决定Determination:指细胞特性发生了不可逆的改变，发育潜力已经单一化。

细胞特化Specification:指一组细胞在中性环境下离体培养，仍按其正常命运图谱发育。

细胞核移植实验证明什么：分化中遗传物质没有发生不可逆改变；细胞质中含有决定核内基因活性谱的控制因子。

克隆动物原理：已分化的细胞中遗传物质没有发生不可逆转的破坏，细胞核仍然具有全能性。

动物胚胎细胞的定型的两种基本方式，各自特点：
镶嵌型发育的胚胎细胞定型：由细胞内的形态发生因子决定，称为自主特化。

海鞘、栉水母。

调整型发育的胚胎细胞定型：由细胞相互关系来决定，称为有条件特化或渐进式特化或依赖式特化。

海胆、鱼类、两栖类。

细胞表型分为哪3个类型：全能细胞，多能细胞，分化细胞。

举例说明染色体发生变化的例子
马蛔虫体细胞的前体细胞在卵裂阶段，80%以上基因丢失，不具备完整的基因组；仅生殖系的细胞具有一套完整的基因组。

基因活性状态如何与染色质的结构有关：哺乳动物失活的X染色体在生殖细胞形成时才重新恢复活性状态。

基因转录前，染色质结构发生变化。

第九节胚轴的特化与体轴的建立
母体基因：在卵子发生过程中表达，并在卵子发生及早期胚胎发育中具有特定功能的基因。

合子基因：受精卵在胚胎发育过程中表达的基因，受母体基因产物的激活。

母体效应（maternal effect）：母体mRNA进入卵而影响基因的调控
果蝇胚轴形成有哪4组母体效应基因
前端组：BCD HB，调节胚胎前端结构的形成
后端组：NOS CDL，调节胚胎后端结构的形成
末端组：TOR，突变体缺少原头区和尾节
背腹组：DL，DL进入腹部细胞核，与核基因结合抑制背部化基因的表达。

果蝇体轴模式建立的机制：包括前后轴形成机制、背腹轴、体节形成、HOX基因决定类型。

果蝇胚胎前后轴形成机制：
决定前后轴的三组母体基因包括：前端系统决定头部分节的区域，后端系统决定分节的腹部，末端系统决定胚胎两端不分节的原头区和尾节。

前端组织中心：bcd mRNA由滋养细胞合成，后转移至卵细胞中并定位于卵细胞的前极。

bcd mRNA在受精后迅速翻译，形成BCD蛋白从前到后的梯度。

突变型的BCD均匀分布，不能形成前后浓度梯度，缺失头胸结构，原头区由尾区取代。

hunchback（hb）是其靶基因之一, 控制胚胎胸部及头部部分结构的发育。

hb在合胞体胚盘阶段开始翻译，表达区域主要位于胚胎前部，HB蛋白从前向后也形成一种浓度梯度。

hb基因的表达受BCD蛋白浓度梯度的控制，只有BCD蛋白的浓度达到一定临界值才能启动hb基因的表达。

hunchback又可开启一些缺口基因如giant、krüppel和knips等基因的表达。

缺口基因按一定顺序沿前后轴进行表达。

后端组织中心：NANOS蛋白和CAUDAL蛋白浓度梯度
后端系统包括约10个基因，这些基因的突变都会导致胚胎腹部的缺失。

在这一系统中起核心作用的是nanos（NOS）基因。

Nanos决定后部区的发育，它在受精后形成P－A浓度梯度，其作用是与hunchback mRNA结合，阻止后者在后区的翻译，帮助形成Hunchback蛋白梯度。

另一个重要的母源性产物caudal（CDL）mRNA最初也是均匀分布于整个卵质内，BCD mRNA 能抑制cdl mRNA的翻译。

在BCD活性从前到后降低的浓度梯度下形成CDL 从后到前降低的浓度梯度。

末端系统：TORSO信号途径
未受精前，torso已均匀地分布在卵的质膜上。

但其腺体torsolike定位在两端的卵外膜(vitelline membrane)上，不能与torso结合。

受精时，torsolike得以释放，torsolike与torso 结合, torso活化，启动信号传导。

背–腹轴形成的机制：
背-腹系统对合子靶基因表达的调节方式与前端系统相似，通过一种转录因子的浓度梯度来
完成。

浓度梯度形成的方式不同，调节的基因和蛋白不同，作用位点也不同。

背腹系统浓度梯度形成的方式: dl基因编码一种转录调节因子。

dl mRNA和DL蛋白在卵子中是均匀分布。

当胚胎发育到第9次细胞核分裂之后，细胞核迁移到达合胞体胚盘的外周皮质层，在腹侧的DL蛋白开始往核内聚集，但背侧的DL蛋白仍位于胞质中，从而，使DL蛋白在细胞核内的分布沿背腹轴形成一种浓度梯度。

前后轴形成过程中浓度梯度是在细胞质中形成的。

体节形成：
合子基因决定胚胎体节的形成。

在胚轴建立的基础上，果蝇胚胎在控制体节正常产生和正确分布的基因指导下，建立正常体轴。

在体结沟形成之前，一个未来体节的后半部与后面相邻的体节的前半部形成一个副体节。

在合包体胚囊中，胚胎细胞开始产生它们自身的mRNA 和蛋白质，其中许多蛋白质是基因表达调控因子，这些因子的表达被限定在特定的空间内。

按其表达层次分为三组：gap genes（间隙基因），pair-rule genes（成对控制基因），segments-polarity genes（体节极性基因）。

Hox基因决定类型：
果蝇大部分同源异型选择者基因位于3号染色体相邻的两个区域，其一为触角足复合体Antp-C，另一个为双胸复合体BX-C，二者统称同源异型复合体HOX。

Hox genes 的表达受Gap和Pair-rule 基因的控制。

HOX基因名词解释：即同源异型基因，是对每个体节作进一步特化的基因。

第10节
细胞衰老含义：增殖分化功能停止，维持的细胞基本功能停止。

表现：
生长的3种策略，举例
细胞生长（肌肉组织的生长来自单个细胞的增大），细胞增殖（大鼠肝脏部分切除后恢复），细胞分化（成年哺乳动物的皮肤表皮细胞）。

细胞衰老分子机制的主流假说：1氧化性损伤。

2 rDNA。

3 沉默信息调节蛋白复合物。

4 SGS1基因和WRN基因。

5 程序化细胞死亡。

自由基特点：氧化性损伤
什么是端粒？功能？与衰老关系
端粒是指真核细胞线性染色体末端的蛋白质—DNA特殊结构，及染色体末端DNA序列的多个重复，起作用是保护和稳定染色体末端。

功能：1 维持染色体结构的完整性，防止染色体被核酸酶降解和染色体间融合。

2 防止染色体基因在复制时丢失。

端粒限制细胞分裂次数，当端粒缩短到一定程度就不在保护染色体免受核酸酶的降解，细胞分裂控制点就此得到信号，使细胞分裂停止进入老化过程，最后导致细胞死亡。

端粒酶功能：是一种RNA与蛋白质的复合体，他以自身RNA上的一个片段为模版通过逆转录合成端粒重复序列，导致端粒延长。

沉默信息调节蛋白SIR (silence information regulator）的作用：基因组静止，限制生物代谢率，抑制端粒分裂。

rDNA特点? 与长寿基因SIR关系
编码核糖体蛋白的DNA。

特点：不稳定，这些重复序列彼此之间很容易发生基因重组，在人体内，这些重组导致多种疾病。

与长寿基因SIR关系：有SIR基因存在时，rDNA缩环的形成就受到抑制，细胞的寿命会延长。

原癌基因名词解释：原癌基因是细胞基因组的正常成分，只有在受到物理，化学或生物等因素的作用后，其结构或表达调控发生改变，使之激活才能具有致癌活性。

举例：ras基因突变与肿瘤发生，myc基因突变与肿瘤发生，neu基因突变与肿瘤发生，bcl2基因突变与肿瘤发生，mdm2基因高表达时表现癌基因功能。

抑癌基因名词解释：正常细胞中存在的基因，但在一定情况下被抑制或丢失后可减弱甚至消除抑癌作用的基因。

正常情况下它们对细胞的发育、生长和分化的调节起重要作用。

如Rb基因p53基因p16基因
第11节
与精巢命运决定有关的Y、常染色体基因
与卵巢命运决定有关的X、常染色体基因
这些基因之间的相互逆转规律
什么是第二性征决定，关键因子？
果蝇、线虫的性别如何决定，关键基因
剂量补偿效应，基因剂量
哺乳动物、果蝇、线虫X染色体基因的剂量补偿效应特点。