農(nóng)學]第06章基因與發(fā)育(編輯修改稿)
2025-02-17 19:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 喪失功能的組織和器官 ? 體外研究人胚胎的發(fā)育和不正常發(fā)育 ? 新人類基因的發(fā)現(xiàn) ? 藥物篩選和致畸實驗 ? 基因治療的細胞源：可自我復(fù)制更新，持久發(fā)揮作用 人胚胎干細胞面臨的技術(shù)難題 ? 胚胎干細胞極易分化為其他細胞，如何維持它在體外擴增時不分化？ ? 如何定向誘導(dǎo)干細胞分化？ ? 由胚胎干細胞在體外發(fā)育成完整的器官尤其是象心、肝、腎、肺等大型精密復(fù)雜的器官還需要技術(shù)上的突破 ? 如何克服免疫排斥反應(yīng) ? ? 胚胎干細胞有形成畸胎瘤的傾向，其安全性如何？ 四、基因在胚胎極性生成中的作用 ? 模式形成 (pattern formation)(圖式形成 )：胚胎形成不同類型的細胞，而這些細胞分別構(gòu)成不同的組織、器官，并形成有序的空間結(jié)構(gòu)的過程 ? 動物最初的模式形成主要涉及胚軸(embryonic axes)形成和相關(guān)細胞的分化 胚軸：前 后軸 (anteriorposterior axis) 背 腹軸 (dorsalventral axis) 中 側(cè)軸 (或左 右軸 ) (mediolateral axis) 脊椎動物的軀體規(guī)劃第一步是體軸的決定 體軸分 : 頭尾軸 (anteroposterior axis) 背腹軸 (dorsoventral axis) 遠近軸 (proximodistal axis） 兩棲類：首先被決定的是動植物極 (即 頭尾 ) 鳥類：首先決定背腹極，頭尾軸則根據(jù)重力和排卵時的旋轉(zhuǎn)決定 哺乳類：根據(jù)胚胎內(nèi)細胞團 (inner cell mass)分隔的位置決定背腹面，頭尾可能是在排卵時被決定，還不清楚哺乳類是如何決定左右 決定胚胎極性的基因 ? 母體效應(yīng)基因 (maternal effect gene) ? 裂隙基因 (gap gene) ? 成對規(guī)則基因 (pairrule gene) ? 體節(jié)極性基因 (segment polarity gene) ? 同源異形基因 (homeotic gene) 母系基因在發(fā)育中的作用 在受精前，發(fā)育已經(jīng)開始，雌性生殖系統(tǒng)基因的表達產(chǎn)生營養(yǎng)物質(zhì)和決定因子，轉(zhuǎn)運至卵中，為卵的進一步發(fā)育打下基礎(chǔ) —— 分子水平的母愛 在某些物種中，這些來 自于母親的基因產(chǎn)物決 定了胚胎發(fā)育的基本結(jié)構(gòu)，例如頭尾，肚腹的確定；稱為 maternaleffect genes dl dl + + ♀ X ♂ Mutation embryo due to maternal effect dl dl ♀ ♂ X + + Widetype embryo dl ,dorsal gene 是果蠅母系影響基因之一 胚胎 命運圖 母性效應(yīng)基因 (maternaleffect genes) ◇ 母性效應(yīng)基因編碼轉(zhuǎn)錄因子、受體和調(diào)節(jié)翻譯的蛋白，在卵子發(fā)生(oogenesis)中轉(zhuǎn)錄，產(chǎn)物儲存在卵母細胞中，沿前 后軸呈梯度 (gradient)分布 ◇母性效應(yīng)基因產(chǎn)物的梯度起始胚胎發(fā)育，突變研究指出，調(diào)節(jié)果蠅發(fā)育的母性效應(yīng)基因約 40個 合子基因 (zygotic genes)，又稱為 分節(jié)基因 (segmentation genes) ◇ 分節(jié)基因在受精后依賴于母性效應(yīng)蛋白的分布轉(zhuǎn)錄 ◇ 根據(jù)突變分析，分節(jié)基因約有 60個 ,可分為三類，即裂隙基因 (gap genes)、成對規(guī)則基因 (pairrule genes)和體節(jié)極性基因 (segment polarity genes) 裂隙基因 ? 受母體效應(yīng)基因的調(diào)控，在胚胎一定區(qū)域內(nèi)表達 (2個體節(jié) )，該基因突變，使得胚胎體節(jié)出現(xiàn)裂隙 例如： Hunchback基因生成頭胸，抑制腹部的基因；突變時，不生成口和胸；是受 bcd基因調(diào)控的 gap gene 成對規(guī)則基因 ? 受裂隙基因調(diào)控，體節(jié)間隔的特定基因 。突變時胚胎的體節(jié)有缺失的現(xiàn)象 例如： ftz基因，轉(zhuǎn)錄 RNA，突變時，由于 7個體節(jié)相關(guān)的細胞死亡，體節(jié)減少了一半 體節(jié)極性基因 ? 受成對規(guī)則基因調(diào)控，保持體節(jié)中的重復(fù)結(jié)構(gòu)的一致性 例如： engrail基因，保持前后體節(jié)的分界，該基因突變時，缺失每一體節(jié)的后半部分 母性效應(yīng)基因和分節(jié)基因相互作用決定體軸 (AP， DV)的形成 (1124) ◆ AP軸前端由 bicoid mRNA及其表達產(chǎn)物的梯度決定 (1125) ◆ AP軸的后端由 nanos基因的作用決定(1126) ◆ bicoid和 nanos基因產(chǎn)物的協(xié)同作用生成早期胚胎 AP軸 (1127) ◆ DV軸建成中，腹部結(jié)構(gòu)按背部基因蛋白在核內(nèi)的梯度形成，而背部結(jié)構(gòu)的形成則取決于腹部基因蛋白 dpp的梯度 (1128) 分節(jié)基因決定體節(jié) 形成 (1129) ◆ 分節(jié)基因的突變效應(yīng) ◆ gap基因的表達形成的體節(jié) ◆ pairrule 基 因 表 達 的 條 紋 圖 式 (stripe pattern) ◆ segment polarity基因的表達產(chǎn)生 14條條紋 (homeotic)基因的表達決定每個體節(jié)的結(jié)構(gòu)如觸角 、 口 、 腿 、 翅 、 胸部和腹部等 (本節(jié)第二部分 ) ◆ 體節(jié)形成中的遺傳層次 (geic hierarchy) 同源異形基因 (homeo
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