遗传学:第三版:第12章 遗传与发育ppt课件

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这个试验结果,肯定了核在伞藻个体发育中的主导 作用。
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二、细胞核在细胞生长 和分化中的作用 P296
伞藻(Acetabularia) 细胞核在基 部的假根内。成熟时,顶部长出 一个伞状的子实体。
地中海伞藻(A. mediterranea), 子实体边缘为完整的圆形。裂缘 伞藻(A. crenulate),子实体边缘 裂成分瓣形。
嫁接试验表明,如果把地中海伞 藻的子实体和带核的假根去掉, 嫁接到裂缘伞藻的带核的假根上, 不久出现中间形的子实体;把这 种中间形的子实体去掉,长出来 的是裂缘伞藻的子实体
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二、细胞核在细胞生长和分化中的作用
嫁接后为什么先长出中间形的子实体? ➢ 是因为嫁接的茎中还带有原来的细胞核控制下合成的
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四、环境条件的影响
植物的诱导抗性(induced resistance)是外界因子对个体 发育中基因表达调控的另一种形式。在蚕豆感病品种上接 种炭疽菌之前,用其它真菌预先接种,结果使这个感病品 种表现出抗炭疽病。这种诱导抗性也伴随着防卫相关基因 的表达。有些诱导抗性还可使植物产生系统抗性(systemic resistance)。例如在第一片叶上接种一种病原物,能使第 2片叶或随后长出的新叶抗其它病菌,包括病毒、细菌、 真菌等多种病原物。这种系统抗性有时可持续二周或更长 时间。
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遗传与发育
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遗传与发育
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第12章 遗传与发育 P294
第一节 细胞核和细胞质在个体发育中的作用 P294
第二节 基因对个体发育的控制 P297
第三节 细胞的全能性
P307
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第一节 细胞核和细胞质在个体发育中的作用
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第一节 细胞核和细胞质在个体发育中的作用
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果蝇从胚胎分化发育 至成熟个体,有两组 同形异位基因簇参与 调节这一过程。它们 是触角脚基因 (Antennapedia)和腹 胸节基因(Bithorax)。
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触角脚基因突变则使头上的触角变成另一对脚。这两 组同形异位基因簇均位于果蝇第三染色体上。触角脚 基因簇位于长约350 kb的区段内,有五个编码基因。
从另一方面看,细胞质中的一些物质又能调节和制约 核基因的活性,使得相同的细胞核由于不同的细胞质 的影响而导致细胞的分化。细胞质的不等分裂起着重 要的作用;没有细胞质的不等分裂,其后果只能是细 胞数目的增加,不会有细胞的分化。
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P297
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四、环境条件的影响 P297
高等植物甚至第一次分裂就是不均等的分裂,形成一 个小的和大的细胞。
➢ 小细胞→胚体→球形期(globular stage) →心形期(heart stage)、鱼雷形期(torpedo stage) →分化根、茎等原始组 织器官。(胚胎经过生长,从营养生长期转变到生殖生长 期,各部分细胞分化成不同的形态特征和生理特性)
生物个体的发育,与个体所处的环境条件密切相关。环境中的 很多生物及非生物因子,都可以调控相关基因的表达,影响个 体发育。
例如植物与病原菌之间的互作。植物受到病原菌侵染时,由病 菌释放的诱导子(elicitor),识别受植物抗病基因控制的受体 (receptor)后,激活植物细胞,使其迅速产生一氧化氮,过氧 化氢、活性氧中间体(reactive oxygen intermediate)。这些物 质可直接或间接地导致植物产生过敏性反应(hypersensitive response),杀死病原菌。同时它们也作为信号传递分子,诱 导植物防卫相关基因(defense-related gene)表达,如几丁质 酶、葡聚糖酶,这些水解酶可降解真菌细胞壁,抑制病菌生长; 或诱导苯丙氨酸解氨酶基因及其它与细胞壁形成有关的基因表 达,以加强植物细胞壁,抵御病菌侵入。
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P299 腹胸节基因突变将第三胸节转变成第二 胸节,使平衡器转变成一对多余的翅膀。
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P299 这两组同形异位基因的表达受其它基因控制, 十分复杂,如触角脚基因簇中的Ant基因,具有8个外 显子及很长的内含子,总长度约103 Kb,其阅读框架 从第五个外显子开始,编码一条43 KDa的蛋白质。
同形异位基因就是其中的一种主要类型。同形异位基因控制个 体的发育模式、组织和器官的形成。
同形异位现象。 ➢ 果蝇的触角脚突变,能够
使果蝇头上触角部位长出 脚来。这种脚与正常的脚 形态相同,但生长的位置 却完全不同。 ➢ 目前已在果蝇、动物、真 菌、植物及人类等几乎所 有真核生物中发现有同形 异位基因的存在。
第12章 遗传与发育 P294
高等生物从受精卵开始发育,经过一系列细胞分裂和 分化,长成新的个体。这个过程通常称为个体发育。
个体发育有两个特点: ➢ 一是个体发育的方向和模式,由合子(受精卵)中的 基因型决定,由基因型和环境共同作用,形成个体 的各种性状; ➢ 二是合子分裂到一定阶段,细胞就要发生分化,也 就是个体不同部位的细胞形态结构和生理功能发生 改变,形成不同的组织和器官。
受同形异位基因调节的结构基因包括控制细胞分裂, 纺锤体形成和取向,细胞分化等发育过程的基因。
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同形异位基因最早发现 于果蝇胚胎发育中。
刘易斯(E. B. Lewis)等人 于二十世纪40年代做过许 多果蝇同形异位突变的遗 传分析。
分子克隆技术建立以后, 同形异位基因的分离和克 隆进一步揭示了这类基因 的分子基础及调控机理。
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二、基因与发育模式
同形异位基因是通过调控其它重要的形态及器官结构 基因的表达,来控制生物发育及器官形成的。
这类转录因子都含有一段或几段十分保守的序列。这 些序列能形成一定空间结构,与特异的DNA序列结合。
例如,许多同形异位基因编码的转录因子在其羧基端 有一段长约60个氨基酸的同形异位框,它可形成a螺 旋-转角-a螺旋结构,与特定的DNA序列结合。
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二、基因与发育模式
另一些由同形异位基因编码的转录因子,则在其氨基 端有一段长约60个氨基酸的MADS框(MADS box) 。 毗邻MADS框的是聚合体框,使这种转录因子能形成 二聚体与DNA结合。
由于基因启动子区域有与蛋白质结合的重复序列可供 二聚体结合,因此二聚体的形成可提高基因表达效率。
卵细胞的发育也一样,远离珠孔一极的细胞质较多, 靠近珠孔一极的细胞质较少。大孢母细胞经过减数 分裂形成的四个大孢子中,远离珠孔的一个子细胞 能继续分裂和发育为胚囊,其余3个最终退化,同 样说明细胞质的不同部分对细胞的分化产生不同的 影响。
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嫁接试验:如果把地中海伞藻的子实体和带核的假根 去掉,嫁接到裂缘伞藻的带核的假根上,不久出现中 间形的子实体,把中间形的子实体去掉,长出来的是 裂缘伞藻的子实体。反之,如果进行与上述嫁接完全 相反的嫁接,所得到的结果为圆形的子实体。
➢ 带核的动物极一半受精后, 发育成空心而多纤毛的球状 物。两者都不能正常发育而 夭折
如果在切割前用离心法将植 物极的细胞质抛向动物极, 使两者同处于一个半球内, 然后进行切割,则含有细胞 核的动物极半球在受精后能 正常发育。
正常发育
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百度文库7/126
不正常发育
一、细胞质在细胞生长和分化中的作用 P295
其它一些非生物因子,如加热、冷冻、干旱、积涝、受伤 、紫外线、激素及化合物等都可以诱导相关的基因的表达 ,影响植物个体发育。
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第二节 基因对个体发育的控制
一、个体发育的阶段性 二、基因与发育模式 三、基因与发育过程
P297
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一、个体发育的阶段性
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果蝇幼虫及成虫由体节 组成,包括一个头 (head),三个胸节(T1 至T3),八个腹节(A1至 A8),每一节又分为前 端(A)和后端(P)两部分。
成虫的每个胸节带有一 对脚。在第二胸节(T2) 上长出翅膀,第三胸节 (T3)上生长平衡器。
P299 图12-5
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三、细胞核和细胞质在个体发育中的相互依存
在个体发育过程中,细胞核和细胞质是相互依存、不 可分割的,但起主导作用的应该是细胞核。 ➢ 细胞核内的“遗传信息”决定着个体发育的方向和模 式,控制细胞的代谢方式和分化程序。 ➢ 细胞质则是蛋白质合成的场所,并为DNA的复制、 mRNA的转录以及tRNA、rRNA的合成提供原料和 能量。
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据研究,控制子实体形态的物质是mRNA,它在核 内形成后迅速向藻体上部移动,编码决定子实体形态的 特殊蛋白质合成。
嫁接后先长出中间形的子实体,是因为嫁接的茎中 还带有原来细胞核控制下合成的物质,它们自然要影响 子实体的形成。
等到其中贮存的物质消耗完了,再生的子实体是在 嫁接后的异种核控制下形成的,所以长出的完全是异种 的子实体。
这些分化的物质将来发育成什么组织和器官,大体上已 经确定。
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受精卵分裂
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P295 图12-1 第一次分裂 动画
一、细胞质在细胞生长和分化中的作用 P295
海胆受精卵的第一、二 次分裂,都是顺着对称 轴的方向进行的。如果 将四个卵裂细胞分开, 每一个卵裂细胞都能发 育成小幼虫,说明各个 卵裂细胞中的细胞质是 完全的
物质,它们自然要影响子实体的形成。等到茎中贮存 的物质消耗完了,再生的子实体是在嫁接后的异种核 控制下形成的,所以长出的完全是异种的子实体了。 ➢ 控制子实体形态的物质是mRNA。它在核内形成后迅 速向藻体上部移动,编码决定子实体形态的特殊蛋白 质的合成。 这个试验结果,充分肯定了核在伞藻个体发育中的主 导作用。
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一、个体发育的阶段性
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一、个体发育的阶段性
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一、个体发育的阶段性
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P298
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表明
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P29 8
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二、基因与发育模式
个体发育所经历的不同阶段,总是遵循预定的方向和模式。这 是由个体的基因所决定的。
第三次卵裂方向与对称 轴垂直,分裂的8个卵 裂细胞分开后,就不能 发育成小幼虫。
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P295 图12-2 植物极动画 动物极动画
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一、细胞质在细胞生长和分化中的作用 P295
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如果在卵裂开始时,顺着赤 道面把卵切成两半:
➢ 带核的植物极一半受精后, 发育成比较复杂但不完整的 胚胎;
Ant基因具有二个启动子,它们相距约70Kb,一个位 于外显子1的上游(P1),另一个位于外显子3的上游(P2)。
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同形异位基因也通过对前 体mRNA的不同加工切割 方式来调控基因表达。
➢ 大细胞→胚柄(胚胎长成后就退化)
这一过程实际上包括了一系列连续的发育阶段,这些 阶段按预定的顺序依次接连发生。上一阶段的趋向完 成,“启动”下一阶段的开始。在正常情况下,一个 细胞(组织或器官)分化到最终阶段,实现其稳定的表 型或生理功能,表示达到了末端分化。
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一、个体发育的阶段性
一、细胞质在细胞生长和分化中的作用 二、细胞核在细胞生长和分化中的作用 三、细胞核和细胞质在个体发育中的相互依存 四、环境条件的影响
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一、细胞质在细胞生长和分化中的作用
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一、细胞质在细胞生长和分化中的作用
动、植物的卵细胞虽然是单细胞的,但它的细胞质内除 显见的细胞器有分化外,还存在动物极、植物极,灰色 新月体和黄色新月体等分化。
花粉母细胞小孢子的核,在经过第一次配子有丝分裂后形 成二个子核。其中一个核移到细胞质稠密的一端,发育成 生殖核。另一个移到细胞的另一端,发育成营养核。
如果小孢子发育不正常,核的分裂面与正常的分裂面垂直, 致使两个子核处于同样的细胞质环境,则不能发生营养核 和生殖核的分化。
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一、细胞质在细胞生长和分化中的作用 P295
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