基因调控和细胞的分化发育

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1、第二十四章基因调控和细胞的分化发育在动物中有三种不同的模式形成：一种是完全程序化的。以秀丽隐杆线虫（C.elegans）为代表第二种类型是无程序化，细胞的命运具有一定的随机性，如哺乳动物。第三种类型属于前二者之间，为半程序化。如果蝇的成虫盘（disk）。模式形成的三种方式1）镶嵌式发育例：线虫（C.elegans)2)调节模式例：脊椎动物，如哺乳类3）半程序化（自主特异和条件特异相结合）例：果蝇的成虫盘自主特异化条件特异化AEACEABCDEABCDE自主和条件特异化镶嵌发育：调节发育：形成体原基分布图ABCDEABCDE从分子水平来探讨

2、发育和分化的实质其中心是：（1）细胞分化是由什么触发；（2）一个个体各种细胞所含的基因组都是相同的，为什么会分化为不同类型的细胞；（3）分化是否可逆？这些汇集到一点就是基因表达的调控和分化、发育的关系。第一节高等生物的细胞核是否有全能性一.植物细胞核的全能性二.两栖动物的核移植1950年RobertBriggs和ThomasKing建立一种两栖动物的核移植技术。他们还发现从蛙的囊胚（blastula）细胞中分离的核是保持着全能性。JohnGurdon用非洲爪蟾（Xenopuslaevis）进行实验出现了完全不同的结果。植物的细胞培养用胡

3、萝的根尖细胞可培养出一株完整的胡萝卜三、克隆羊的诞生1996年7月IanWilmut克隆一头名叫“多利”的小绵羊用一头母羊乳腺的细胞核移植到另一头母羊的去核卵细胞中，经体外培养后，再移植到假孕母羊的子宫内发育而成。实验一共移植了247个卵，多利是其中唯一成功的一头,可见难度是很大的。1.低血清培养（血清浓度由100%降低到0.5%)2.绵羊受精卵在第四次卵裂前核基因仍不表达。1997年英国苏格兰爱丁堡罗斯林研究所(RoslinInstitute)的Wilmut,I利用绵羊的乳腺细胞的细胞核成功地克隆了一只小羊“多利(Dolly)”。这是世

4、界上第一例成年山羊体细胞克隆出的“元元”，但由于肺部发育缺陷，它只存活了36小时零3分钟，就因呼吸衰竭而死亡。这是在日本诞生的克隆牛，此是继“多利”羊后，科学家利用成年动物体细胞成功克隆的又一动物。美国得克萨斯农业和机械大学的科研人员于2001年9月成功地克隆了5只猪。美国科学家已连续培养出6代克隆鼠世界上第一只克隆猴“泰特拉”在美国俄勒冈灵长类动物中心诞生2002年2月21日《nature》报道美国得克萨斯农业和机械大学兽医学院的马克•韦斯特霍欣等成功地克隆出了小猫“茜茜”茜茜的供体茜茜和她的代孕妈妈茜茜克隆羊的成功有着极重要的意义：（

5、1）在理论上充分证明了动物的细胞核有着全能性，发育是可逆的，从而结束了几十年来的争论；（2）建立了高等哺乳动物体细胞克隆的方法，为抢救频临灭绝的珍稀动物和大量繁殖优良品种奠定了基础；（3）引发了人们对克隆人这一敏感问题的广泛注意。第二节线虫（C.elegans）的发育模式C.elegans:体长仅1mm,生命周期仅3天。1.2n=12，2.基因组仅有8×107bp，约有13,500个基因。3.与原核相似，有25%左右的基因产生多顺反子mRNA（PolycistronicmRNA）4.是其基因组中非重复序列达83%，E.coli为100%而

6、高等的真核生物都在50%以下；5.大部分是XX型，为可以自体受精的两性体（hermaphrodites）,XO型为雄体(突变型,约占1/500)。C.elegans成体由959个细胞组成。第三节果蝇的早期发育一．卵子的发生滤泡细胞是体细胞，滋养细胞和卵母细胞是生殖细胞互连细胞（interconnectedcell），连接处称胞质桥（cytoplasmicbridges）或称为环沟（ringcanals）滤泡细胞滋养细胞果蝇卵泡外表面含有一层滤泡细胞，它包围在滋养细胞的四周，滋养细胞紧靠着卵母细胞。滋养细胞通过胞质桥彼此相连，也和卵母细胞的

7、两侧相通。滤泡细胞是体细胞，滋养细胞和卵母细胞是生殖细胞受精卵合胞体胚囊分裂1~8次细胞胚囊控制发育的三类基因：1、母体基因(maternalgene)1)影响前-后极性的基因有bicoid(bcd)(两头尖)的前部群有nanos(nos)(侏儒)的后部群有torso(中段)和caudal的端部群2)影响背腹极性的基因dorsal(dal)和toll2、影响身体分节的基因1)合子基因(zygotic)2)副节(parasegments)3)裂缺基因(gapgene)将胚胎分成对应于副体节的主要区域4)配对法则基因(pair-rulegen

8、es)确定胚胎中的副体节5)体节极化基因(segmentpolaritygenes)负责副体节中细胞类型的特异化突变引起体节特定区域的缺失果蝇幼虫和成虫的体节和副节3、影响体节一致性的基因--