发育生物学复习

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发育生物学复习Chapterl绪论问答题1.基因表达的特点a.按严格的时间和空间顺序启动或关闭b.基因表达的特异性，不同细胞所表达的基因种类不同c.基因表达可出现交叉性，同一家族的基因成员在不同组织细胞内表达d.组织细胞不同功能状态时基因呈不同表达状态2.控制细胞增殖分化的因素a.细胞内控制b.细胞之间的相互影响3.细胞转型从哪三个方面调节胚胎发育a.器官形成：b.胚层分化：体壁内胚层和中胚层的分化，以及定形内胚层的形成有关c.神经系统分化：促进了背神经上皮细胞向神经管脊细胞的转化4.模式生物通常有哪几种，作用，意义模式生物：进化使得不同细胞生命具有同一性，一些有助于理解生命世界一般规律的，细胞数量更少，分布相对单一，变化易于观察的低阶物种条件：1.生理特征代表生物界某一大类群2.容易获得并在实验室内大量饲养、繁殖3.容易进行实验操作，特别是遗传学分析与人类的相似性：1.与人类基因组和蛋白质组的同源性\n2.与人类发育过程的相近性3.与人类疾病发生的类似机制4.与人类对药物反应的接近程度经典模式生物：1.大肠杆菌首个原核模式生物-基因工程载体2.酿酒酵母首个真核模式生物•细胞周期3.拟南芥首选模式植物4・海胆首个动物模式生物■胚胎发育学5.秀丽隐杆线虫首个蠕虫模式生物细胞凋亡6.黑腹果蝇首个节肢动物模式生物现代遗传学7.非洲爪蟾首个脊椎动物模式生物减数分裂8.小鼠首个哺乳类动物模式生物最常用1.发育中的六个主要过程1.细胞分裂2.模式建成：躯体轴线的制定与三个胚层的形成3.形态建成4.细胞分化5.生长胚胎在基本的pattern形成之后，其体积会显著增长6.细胞凋亡2.基因如何调控细胞行为1.蛋白编码基因调控的细胞行为2.microRNA调控的细胞行为\n1.表观遗传调控的细胞行为：DNA甲基化，组蛋白乙酰化与甲基化，核小体重排，染色质重塑1.发育生物学常用技术1.细胞追踪：细胞染料标记，荧光染料标记，细胞移植2.细胞迁移：细胞移植3.突变体筛选：从自然突变体中分离鉴定控制发育的基因；人工正向遗传突变筛选分离鉴定控制发育的基因(化学诱变剂，外源DNA插入4.鉴定发育相关基因：基因芯片，染色质免疫共沉淀ChIP,酵母双杂交，基因序列同源性克隆5.发育相关表观遗传研究：DNA甲基化表观遗传研究，组蛋白甲基化与乙酰化研究6.基因表达的检测：mRNA检测(microarray,WB,RT-PCR),蛋白质检测(WB),特异性启动子驱动的报告基因示踪7.基因在发育中的功能研究：基因敲出法，异位表达法，过量表达法名词解释发育生物学(developmentalbiology):生物科学重要的基础分支学科之一，研究内容是和许多其他学科内容相互渗透、错综联系，特别是和遗传学、细胞生物学、分子生物学的关系最为紧密。其应用现代科学技术和方法，从分子水平、亚显微水平和细胞水平来研究分析生物体从精子和卵的发生、受精、发育、生长直至衰老死亡的过程及其机理。模式建成：胚体形成过程中，细胞获得个性(identity)并在胚胎中组织起来，形成初期基本的形体模式的过程。\n表观遗传调控：在不改变基因序列的前提下，通过DNA甲基化、组蛋白修饰以及非编码RNA（ncRNA）等调控途径在多个层面上调节参与发育过程相关的基因表达，从而决定细胞分化的方向。细胞重编程指在特定条件下将完全分化的细胞逆转成为具有与胚胎干细胞类似特点的多能性干细胞。核细胞核移植技术（SCNT）:将体细胞核转移到去核卵细胞中，培养形成的囊胚内岀现一群细胞（内细胞群，ICM）Chapter2受精与性别决定问答题1.配子的发生过程精子发生：精原细胞-初级精母细胞■次级精母细胞-精子细胞-精子发生•成熟的精细胞卵子发生：卵原细胞（原始生殖细胞）■初级卵母细胞+第一极体■次级卵母细胞+第二极体■成熟的卵细胞2.精子的基本结构头颈尾三部分精子头部由顶体囊泡（acrosomalvesicle）和精核构成。大部分精子的细胞质在精子成熟过程中被排除。顶体位于精核前端，由高尔基体演化而来。顶体中含有多种水解酶，主要作用是溶解卵子的外膜。有些动物的顶体中还有与精卵识别有关的分子。整个精核是一个致密结构，几乎看不到染色质丝和核仁，精子中所有的基因都不表达精子尾又称鞭毛\n1.卵子的基本结构成熟卵子中合成和吸收了大量的物质，包括大量的蛋白质、核糖体和tRNA、mRNA、形态发生因子(morphogeneticfactor)以及保护性化学物质(如IgG),为以后的生长和发育奠定了基础。微绒毛(microvilli可以帮助精子进入细胞。皮质颗粒(corticagranules)由高尔基体分化而来，包含蛋白水解酹及粘多糖，能阻止多精子入核。卵质外是质膜(plasmamembrane),质膜能与精子质膜融合，在受精时可以调控特定的离子流动。质膜外是卵黄膜(vitellineenvelope)。卵黄膜对识别同一物种的精子有非常重要的作用。在哺乳动物中卵黄膜称为透明带(zonapellucida),哺乳动物卵子被卵丘(cumulus)细胞包围，卵丘细胞最内层，紧靠着透明带的一层滤泡细胞称为放射冠(coronaradiata)2.受精的基本过程1.精子获能哺乳动物的精子需要在雌性生殖道中停留一个特定的时期，以获得对卵子受精的能力，这一过程称为精子获能。精子获能中产生质膜变化，能够识别透明带，触发顶体反应2.精子顶体反应顶体反应是指受精前精子在同卵子接触时，精子顶体产生的一系列变化。顶体反应及调控机制•离子调控Ca2+起主导作用。还有Na+、K+、Mg2+、Cl■和H+的参与。•脂质调控脂质调控膜的流动性和“钙泵”的活性。\n•磷酸肌醇调控多磷酸肌醇的产物是诱发顶体反应的第二信使。PLC,PIP2,DAG激活PKC,诱导顶体反应。IP3,胞内Ca2+水平升高，激活顶体反应的关键酶。1.精卵相互作用受精过程中，精卵的识别具有种属特异性，即给定物种的卵子对同源精子的识别与结合具有绝对的特异性。这种特异性的原因在于雌雄配子表面具有某些结构互补的特异分子，通过这些特异分子之间的相互作用，保证了雌雄配子的正确识别精子和卵子的相互作用主要分为3个步骤：精子与卵丘细胞的相互作用：精子在接触和穿越卵丘细胞层是，发生顶体反应。并通过透明质酸酶，使卵丘细胞脱落，暴露透明带。精子与卵子外围的卵黄膜(透明带)结合哺乳动物精卵的特异性识别发生在卵细胞的透明带(zonapellucida)部分精子与卵母细胞的相互作用2.合子形成精卵质膜的融合，精子进入卵内，启动合子形成过程。大体分为3个步骤：第二极体排出；雌、雄原核形成；两性原核结合并开始第一次卵裂3.多静受精阻断的机制与皮层反应皮质反应：精卵结合，卵子的膜电位发生了变化，皮质颗粒的膜与卵膜融合，将内容物释放到卵膜周围的间隙中，膜融合使卵质膜结构发生了变化，形成了防止精子进入的\n屏障，不再与其它精子的膜融合。透明带反应：皮质颗粒内容物排出后，引起透明带一系列的变化，使透明带结合能力降低，对顶体蛋白酶的敏感性减弱，制止精子的穿透（卵膜屏障、透明带屏障b卵子的激活海胆卵子细胞膜去极化引起的快速的阻碍作用；卵子皮层颗粒的胞吐作用产生的一种较慢的阻碍作用；卵子细胞质降解额外精子的核酸或排出包含有额外精子核酸的细胞质。1.性别决定相关基因与功能S0X9与SRY2.卵子激活未受精的卵子是惰性的，细胞的呼吸活动、RNA的转录和蛋白质的合成处于或几乎处于零水平。只有受精的刺激才能唤醒其代谢的活跃进行。这一活化过程分为两个阶段：早期反应（应答）指从精卵接触到发生皮质反应的数秒钟内所发生的事件。晚期反应（应答）在受精开始后数分钟内发生的事件。精子诱导卵子激活包括:皮质反应、减数分裂恢复、第二极体排出、DNA复制和第一次卵裂。Ca2+和磷脂激活的蛋白激酶（PKC）在卵激活过程中起一定的作用。3.顶体反应的检测方法1.豌豆凝集素标记技术2.金纂素染色技术3.考马斯亮蓝染色技术4.顶体特异性抗精子抗体标记技术\n1.转基因荧光顶体名词解释受精(fertilization)精子与卵子相结合而形成受精卵的复杂过程，是以有性生殖为繁衍方式的动物个体发育的起始点，也是新生命的开端。精子获能(capacitation)哺乳动物的精子需要在雌性生殖道中停留一个特定的时期，以获得对卵子受精的能力，这一过程称为精子获能。趋化性(chemotaxis)精子根据化学浓度梯度直接向卵子运动的现象。顶体反应(acrosomalreaction,AR)顶体反应是指受精前精子在同卵子接触时，精子顶体产生的一系列变化。印迹形成合子的雌雄原核所携带的单倍体基因组并不等同。一个尚未被了解的生物学进程选择性地沉默父本或母本来源的等位基因，即印迹(imprintingImprinting基因：在卵子发生或精子发生过程中被打上了不同印记的基因。由于印记不同，来源于雌核和雄核基因的表达模式也不同，即在胚胎发育过程中，有些基因仅来自于雄性的表达，而另一些基因仅来自于雌性的表达。ICSI（Intracytoplasmicsperminjection）即卵胞浆内单精子显微注射技术，也就是第二代“试管婴儿”，该技术是借助显微操作系统将单一精子注射入卵子内使其受精胚胎发育与肿瘤发生\n问答题1.癌细胞细胞形态与细胞行为的改变a.失去接触抑制b.低分化程度c.逃离细胞死亡的命运2.肿瘤发生的调控机制a.细胞周期调控异常：RBP53b.肿瘤细胞凋亡机制受阻caspase端粒酶异常c.肿瘤细胞分化调控异常Wnt3.胚胎发育与肿瘤发生的相似性a.发育过程与肿瘤发生受到相同的基因调控Wntb.胚胎植入•过程与肿瘤侵袭转移过程类似：病理过程；参与二者的蛋白水解酶（MMPs与uPA）;生长因子类似；胚胎滋养层细胞与肿瘤细胞在免疫上的相似性（CEAAFP等）c.胚胎发育机制与肿瘤发病机理d.肿瘤干细胞与胚胎干细胞：高端粒酹活性与共同的信号通路名词解释胚胎发育：从受精卵发育成胚胎并且形成成熟的胎儿的过程。肿瘤发生：在致癌因子作用下，由于基因表达的某些环节出现问题，导致的细胞增殖和分化异常。早期胚胎发育与轴性建立\n1.髙等动物个休发育总过程4个主要阶段1.受精卵(Fertilizedegg)通过细胞分裂(卵裂Cleavage)形成多细胞的胚胎，称为囊胚(blastulae)o囊胚一般有个腔，称为囊胚腔。2.囊胚通过一次较大规模的细胞重排，原来位于胚胎表面的细胞迁移到胚胎内部，形成三胚层(外胚层、中胚层和内胚层b这一现象称为原肠运动(Gastrulation>>形成的胚胎称为原肠胚(gastrulae\3.原肠胚的背方的外胚层细胞增厚，成为神经系统的原基，称为神经板。通过一系列的形态建成运动，神经板最终形成为脑和脊髓。这一过程即为神经建成(Neurulation),该阶段的胚胎为神经胚(neurulae)。4.在神经建成的同时，胚胎的各部分形成各种器官的原基，进而形成器官。该过程称为器官形成(Organogenesis)2.卵裂的定义与特点卵裂的概念：合子在获得新的遗传物质和进行细胞质的重排之后，即发生一系列快速的有丝分裂，形成一个多细胞体。卵裂球连续分裂不间隔，细胞在两次分裂之间没有生长期，细胞体积不增大，合子以二分裂、四分裂和八分裂的方式进行，每次分裂后的卵裂球只有原来大小的一半。卵裂中细胞周期缩短，只有S期和M期，且均较短，其原因是DNA复制在多位点上同时进行。1•输卵管内，边运动边分裂2.进行有丝分裂，数目不断增加3.只分裂不生长，胚胎总体积不变或减小4.DNA含量不断增加，有机物含量减少\n1.决定卵裂方式的影响因素核的位置卵黄的含量及其在细胞内的分布卵的细胞质成分和极性决定卵裂沟的方向2.2个卵裂球3.桑檻胚的胚胎发育特点1.胚胎致密化概念：在第三次卵裂后，卵裂球突然相互靠近，卵裂球之间的接触面增大形成一个紧密的多细胞休，是哺乳动物卵裂的特征作用：细胞球体外层细胞之间的紧密连接可使球体内部的细胞与外界隔绝，稳定细胞球。2.胚胎极性形成8细胞期之前，各个卵裂球的发育潜能一致，都有发育全能性。8细胞期晚期，随着致密化起始，各个卵裂球出现极性变化，卵裂球的细胞质形成两个区域：顶部区和基底区。顶部区：微丝和微管；细胞间为缝隙连接基底区：核；细胞间形成紧密连接4.早期胚胎的基因表达特点基因表达时相：2细胞期阶段，早期胚胎开始基因转录。雌雄原核基因表达的差异:雄性原核形成时就可发现少量转录。雄原核的DNA去甲基化早于卵原核。5.双卵双生与单卵双生双卵双生：排两个卵，并同时受精。特点：每个胚胎有其独立的绒毛膜囊和胎盘。遗传形状和性别与普通兄弟姐妹相同\n单卵双生：单个卵子受精后发育成两个胚胎。原因：1•卵裂早期，两个卵裂球完全分开，各形成一个胚胎。特点：每个胚胎有各自的羊膜和绒毛膜。2.形成两个内细胞群特点：共用一个胎盘和绒毛膜，但羊膜腔是分开的。1.化学分化化学分化是细胞分化的关键合子的基因激活（例：精子DNA甲基化修饰，参与基因的关闭过程）蛋白质与细胞分化：特异蛋白是细胞分化的表型和重要标志酶与细胞分化基因表达的调控是细胞分化的关键2.细胞分化的影响因子\n特异基因的表达：管家基因*奢侈基因细胞核厂细胞内的控制JDNA甲基化修怖细胞质对细胞核内基因表达有调控作用诱导抑制识别和點合细胞之间的呈勿小的非极化的笛体类激素（蚊皮素、性激素等）物理因素：热♦寒、徴波等生物因素：病毒感染等多肽类激素（般岛素等）胚期（受精后化学因素：亚硝基化合物♦重金属等—的第周）是致畸敏感期名词解释1.胚胎致密化概念：在笫三次卵裂后，卵裂球突然相互靠近，卵裂球之间的接触面增大形成一个紧密的多细胞体，是哺乳动物卵裂的特征作用：细胞球体外层细胞之间的紧密连接可使球体内部的细胞与外界隔绝，稳定细胞球。2.细胞分化是指在个体发育过程中，由一种相同类型的细胞经细胞分裂逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同细胞类群的过程。3.细胞决定是指在个体发育过程中，由一种相同类型的细胞经细胞分裂逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同细胞类群的过程。4.再生生物体的整体或器官受外力作用发生创伤而部分丢失，在剩余部分的基础上又生长出与丢失部分在形态与功能上相同的结构，这一修复过程称为再生。显微注射在高倍倒置显微镜下，利用显微操作器（Micromanipulator）,控制显微注射针在显微镜视野内移动的机械装置，用来进行细胞或早期胚胎操作的一种方法。微注射应用的范围非常广泛，从辅助（体外）细胞受精技术至分子和细胞基本组分的转运都需使用这一技术，比较典型的是将某些物质注射进细胞中以操作和/或监测某种特定的存活细胞中的基本机体生物化学状态。这些可以注射进细胞的物\n质包括有：各种细胞器、激酶、组织化学标志物（比如辣根过氧化物酶或者荧光黄'蛋白质、代谢物质、微磁头、离子、抗体、基因、分子生物学的mRNA和DNA等等。运用这一技术，也可以实现用于单个细胞或一组细胞的较少量（皮升至毫升）药剂或药物的精确输送（微灌注），例如药理学的药物检验。转基因动物的制作，可以利用基因微注射（genemicroinjection）、胚干细胞（embryonicstemcells,EScells\精子载体（spermvector\反转录病毒感染（retroviralvectorinfection）及体细胞核移置（somaticcellnucleartransfer）等方法达成，其中显微注射为目前应用最普遍之方法之一。拉针，修针准备注射用平板显微注射：调节注射仪器加样，固定玻璃针单细胞时期胚胎收集胚胎排列显微注射