发育生物学.docx

发育生物学.docx

《发育生物学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发育生物学.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

发育生物学

1说明线虫和果蝇的生殖细胞的决定。

果蝇的原生殖细胞的命运决定于后部极质

线虫：

远离生殖腺的远端细胞的生殖干细胞进入减数分裂，而靠近这个远端细胞继续有丝分裂。

远端的单个distaltipcell的纤毛含lag-2蛋白，它与GC上的受体glp-1结合后抑制GC发生减数分裂。

用激光使tipcell失活可导致所有GC进入减数分裂；将该细胞移植到其它处，则可使附近细胞继续有丝分裂。

幼虫期离开生殖腺远端的细胞进入减数分裂，产生精子；在成虫期离开生殖腺远端的生殖细胞通过减数分裂产生卵子。

2卵子发生过程与精子发生过程有哪些异同？

1精子发生过程中的生长期不很明显，而卵子发生过程中的生长期则特别长。

因此精子发生的结果是产生体积微小的精子，而卵子发生的结果是产生体型很大的卵子。

2精子发生速度比卵子快，所以成熟精子的数目大大超过成熟卵子的数目。

3精子发生过程要经过变态期，而卵子发生没有这一时期。

4每个初级精母细胞最后变成（四）个大小相等的精子，而每个初级卵母细胞只能产生

（一）个大的成熟卵和三个体积很小不能受精的极体。

5精子发生过程中的两次成熟分裂全部在精巢内进行，卵子发生过程中的两次成熟分裂可在卵巢内也可在卵巢外进行。

6哺乳动物的卵母细胞都是在胎儿出生前或出生后不久完成，以后数量不会再增加。

而精原细胞则可以在成熟期内不断增殖。

1、名词解释

促成熟因子（MPF）

精子获能（capacitation），从雄体直接采集的哺乳动物的精子不能受精，只有在雌性生殖道的适宜环境中发生生理、生化的变化后，才能获得受精能力，这个过程称为“获能”。

顶体反应（acrosomalreaction）当精子遇到卵子时，顶体膜和其外的质膜发生多处融合，释放蛋白水解酶，消化卵膜，为精子进入卵子打开通道。

皮层反应（cortexreaction）当精卵质膜融合后，皮层颗粒与其外的质膜融合，导致其内含物释放到质膜和卵黄膜或透明带之间的卵周隙内，这种现象就是皮层反应。

2、海胆的精子和鱼类的卵处于同一环境中，二者是否可以受精？

为什么？

卵黄膜：

发生主要的种类特异性识别。

结合素：

能特异地结合到同种动物的卵黄膜上，因为卵黄膜上存在着种类特异性的结合素受体；定位在精子顶体的突起上；精子结合素和其受体之间相互作用的专一性就阻止了种与种之间的杂交受精。

3、卵子为什么要阻止多精受精？

说明其怎样阻止多精受精的?

多精受精将导致死亡或不正常发育,如细胞分裂时染色体紊乱。

（1）初级、快速阻断：

通过膜电位的改变，使卵子上精子结合的受体失活。

电势改变产生的快速阻止：

海胆的第一个精子与卵质膜结合后的1－3秒内，因钠离子的流入而导致膜电位的迅速升高，从而阻止其它精子与卵膜的结合。

（2）次级、永久阻断：

通过皮层反应，使受精膜迅速膨胀形成受精膜的慢速阻止：

海胆卵受精后20－60秒内，质膜下的皮质颗粒与质膜融合，释放其内含物形成受精膜，阻止其它精子的进入。

皮层反应：

当精卵质膜融合后，皮层颗粒与其外的质膜融合，导致其内含物释放到质膜和卵黄膜或透明带之间的卵周隙内，这种现象就是皮层反应。

名词解释

经线裂（meridionalcleavage）指卵裂面与AV轴平行的卵裂方式。

表面卵裂（superficialcleavage）由于昆虫受精卵的大量卵黄位于卵的中央，因此卵裂被限制在卵的外围卵质中，为表面卵裂。

；

紧密化（compaction）第三次卵裂后，形成的卵裂球突然挤在一起，卵裂球之间的接触面增大，形成一个紧密的细胞球体，从而把球的内部封闭起来。

胚胎干细胞（ESC）胚胎干细胞是一种高度未分化细胞，它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官（包括生殖细胞）。

当受精卵分裂发育成囊胚时，内层细胞团（InnerCellMass）的细胞即为胚胎干细胞

2、早期卵裂与一般的细胞分裂有什么重要不同？

分子机制如何？

●分裂周期短：

无生长期，速度快。

●分裂球的质核比下降，卵裂时胚胎的体积不增大。

●早期卵裂中合子基因大多处于休眠状态。

●卵裂常经历由均等裂向不均等裂变化。

卵裂方式

卵黄位置

卵裂的对称性

代表动物

完全卵裂

稀疏和均匀分布的卵黄

中度卵黄

辐射状对称

螺旋状对称

两侧对称

交替旋转对称

辐射状对称

棘皮动物、文昌鱼

多数软环扁虫线虫

海鞘

哺乳类

两栖类

不完全卵裂

端黄卵

中央黄卵

两侧对称

圆盘形

表面的

头足纲、扁虫

爬行类鱼类鸟类

大多数节肢动物

3、卵裂有那些主要类型？

说明与卵黄的关系并举列代表性动物。

两栖类辐射状完全卵裂，卵黄对卵裂的阻碍作用导致卵裂沟延伸缓慢、第三次纬裂发生不均等分裂，植物极半球分裂的速度始终较慢，所以囊胚的植物极细胞较大。

哺乳类旋转卵裂，第1次为经线裂，其后的2个卵裂球各采不同的卵裂方式；早期卵裂球的卵裂不同步，可产生奇数细胞的胚胎。

斑马鱼盘装不完全，鱼类多黄卵的发育同鸟类相似，细胞分裂仅仅在动物极胚盘中发生

果蝇表面卵裂受精卵的大量卵黄位于卵的中央，因此卵裂被限制在卵的外围卵质中。

1、名词解释

原肠作用（gastrulation）是胚胎细胞剧烈的、高速有序的运动过程，通过细胞运动实现囊胚细胞的重新组合。

原肠形成期间，囊胚细胞彼此之间的位置发生变动，重新占有新的位置，并形成由三胚层细胞构成的胚胎结构。

2、简述原肠作用的细胞运动方式。

外包（epiboly）内陷（invagination）内卷（involution）内移（ingression）分层（delamination）集中延伸（convergentextension）插入（intercalation

3、海胆的原肠作用是如何怎样发生？

初级间质细胞内移,早期原肠内陷,晚期原肠内陷

1、什么是神经胚？

初级神经胚的形成过程？

由原肠胚中预定的神经外胚层细胞形成中枢神经系统原基即神经管的作用称为神经胚形成。

处于这一发育阶段的胚胎称为神经胚。

神经胚形成主要有两种方式：

初级神经胚形成和次级神经胚形成。

初级神经胚形成：

初级脊索中胚层诱导覆盖于上面的外胚层细胞分裂、内陷并与表皮层脱离形成中空的神经管。

彼此独立但在时空上又相互重叠的5个时期：

神经板的形成,神经底板的形成,神经板的整形,神经板的弯曲成神经沟,神经沟闭合形成神经管

2、脊椎动物中胚层在发育中形成哪5个过渡性的区域性结构？

1脊索：

处于背中线，诱导神经管形成和建立前后体轴

2轴旁中胚层：

变为体节，背部许多结缔组织（如骨、肌肉、真皮等）

3中间中胚层：

形成泌尿系统和生殖器官

4侧板中胚层：

被体腔分隔为，外体中胚层、内脏中胚层（形成肠系膜和心脏）

5头部间质：

面部结缔组织和面部肌肉

3、内胚层主要形成哪些器官或组织？

胚胎内胚层的功能是构建体内两根管道（消化管和呼吸道）的内表皮。

☐第一根管道是贯穿于身体全长的消化管，肝、胆囊和胰腺由消化管凸出形成。

☐第二根管道即呼吸管，由消化管向外生长形成，并最终分支形成肺。

1、名词解释

细胞分化:

从单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育过程、

镶嵌型发育:

调整型发育:

以细胞有条件特化为特点的胚胎发育模式称为调整型发育（regulativedevelopment），也称为有条件发育或依赖型发育。

胞质定域:

形态发生决定子在卵细胞质中呈一定形式分布，受精时发生运动，被分隔到一定区域，并在卵裂时分配到特定的裂球中，决定裂球的发育命运。

这一现象称为胞质定域。

2、简述海鞘8裂球的细胞发育命运。

3、试述果蝇的极质决定子的分子基础

卵极粒主要由蛋白质和RNA组成，生殖质（极质）的组分之一是gcl（germcell-less）基因转录的mRNA。

生殖细胞决定子另一种是Nanos蛋白，nanosmRNA位于卵后端，其所翻译的蛋白质为果蝇腹部形成所必需。

如果缺乏Nanos蛋白，胚胎的极细胞就不能迁移到生殖腺中，因而不能产生生殖细胞。

生殖细胞决定子还可能是线粒体大核糖体RNA（mtlrRNA）

1、说明镶嵌型发育和调整型发育与Weismann的“种质说学”的调和与矛盾。

种质学说：

首先，Weismann假定卵子和精子对新生有机体贡献出质量和数量等同的染色体。

其次，他假定染色体是由各种能决定细胞发育命运的核决定子组成的，染色体携带全部的遗传物质，是有机体世代延续的基础。

受精卵在分裂时，虽然每个裂球内部分配有相同数目的染色体，但是，组成染色体的核决定子并非均等地分配到每个裂球中，也就是说每个裂球只接受了部分核决定子。

不同的核决定子在胚胎发育过程中分配到不同的细胞内，由此决定细胞的发育命运，使其发育成身体的某一特定部分。

2、什么是Spemann组织者？

还有哪些动物具有类似的结构？

胚孔背唇是两栖类胚胎的组织者。

鸟类的原条前端的亨氏结（Hensen,snode）也是组织者。

还有鱼类的胚盾。

3、简述gossecoid基因的作用。

goosecoid基因具组织者特异性，编码一种DNA结合蛋白，

能激活背唇细胞的迁移特性（内卷和延伸）；

能自主决定表达Gossecoid蛋白的细胞能成为头部内胚层或背部中胚层；

gossecoid表达细胞动员周围细胞参入背轴形成

1、什么是形态发生素（原）（morphogen）？

举例说明。

母体效应基因的蛋白质产物，能够激活或抑制合子基因的表达，来调控胚轴的形成。

BCD、HB、NOS、CDL控制前后轴

2、为什么dorsal基因的突变会导致胚胎背部化，cactus等基因突变会导致胚胎腹部化？

●dorsal（dl）基因产物是信号传递过程中的最后一个环节，它编码一种转录调节因子。

●dlmRNA和DL蛋白在卵子中均匀分布，当胚胎发育到第9次细胞核分裂之后，细胞核迁移到合胞体胚盘的外周皮质中，在胚胎腹侧DL蛋白开始往核内聚集，而在背侧DL蛋白仍然位于细胞质中，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。

背侧cactus基因产物CACTUS与DL蛋白结合，DL蛋白不能进入细胞核。

3、试述果蝇A—P轴形成的分子机理。

●bcd基因是同源异形框基因，其编码的BCD是一种转录调节因子，可以激活合子靶基因的表达。

●缺口基因hunchback（hb）是其靶基因之一，是控制胚胎胸部和头部部分结构的重要基因。

其表达区域主要位于胚胎前部。

hb基因的表达受BCD蛋白浓度梯度的控制。

●当bcd基因突变时，hb基因不表达；注射bcdmRNA使其含量增加时，hb基因的表达区域也随着向后延伸。

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

●后端系统包括10个基因，nos基因是后端系统中的核心作用基因。

在卵子发生中，nosmRNA在卵室前端的滋养层细胞中转录，转运到卵子后极。

NOS蛋白的活性从后向前弥散形成一种浓度梯度。

NOS的功能是在胚胎后端区域抑制母性hbmRNA的翻译（不是直接调节合子基因的表达），使HB蛋白的分布主要位于胚胎前半部分；HB蛋白可与DNA结合，直接抑制缺口基因knirp和giant基因的表达。

●另一个重要的母源性产物caudal（cdl）mRNA最初均匀分布于整个卵质中，BCD能抑制cdlmRNA的翻译。

BCD的活性从前向后降低，所以CDL蛋白的浓度梯度从后向前逐渐降低。

●cdl基因突变导致腹部体节发育不正常。

●末端系统包括9个母体效应基因。

这个系统基因的失活会导致胚胎不分节的部分缺失，即前端原头区和后端尾节缺失。

植物发育1

简述植物和动物发育的差异

植物和动物是人类最初认识生物时所分出的两个大界，就发育而言，它们之间既有着许多相同点，也有着许多不同点：

1.动物在胚胎发育中其组成细胞可移动位置；植物的则不能移动，细胞间彼此联结很紧密。

2.动物细胞通常没有细胞壁，植物则有。

因此后者细胞死后仍保持一定的形态，死细胞和活细胞共同组成植物体。

3.植物细胞比动物细胞更容易表现出全能性，容易在人工培养条件下发育成新的个体或器官。

4.植物一生中不断形成新的器官和组织，而成熟的动物不再增加新的器官和组织。

植物则在特定部位保留有分生组织细胞群，形成局部生长。

5.动物在环境中是可以自由移动的，而植物通常不能主动移动。

6.被子植物有世代交替。

被子植物的生活周期是在较长的二倍体时期（diploidphase）和有限的单倍体时期（haploidphase）之间交替的。

•

•动、植物发育的核心过程的异同点

•相同点：

从单细胞的合子开始，并将形成配子。

•不同点：

动物个体发育中，合子与配子单细胞状态之间的转换通过“种系”细胞来完成。

不同单细胞状态之间的转换仅发生在单细胞水平，与多细胞个体形态建成是两个相互独立、相互平行的过程。

植物体中，不同单细胞状态之间转换必需以多细胞体作为过渡。

单细胞状态的转换与多细胞体的形态建成之间是相互依存、融为一体的两个过程。

植物分生组织;植物的胚性组织，或一群未分化、正在生长并活跃分裂的细胞。

细胞较小，等径多面体，细胞壁薄，细胞核相对较大，细胞质较稠密，有少量小液泡。

茎端分生组织的基本形态学描述

原套-原体”学说（tunica-corpustheory）

茎端分生组织细胞在多数被子植物中有三层：

L1、L2、L3。

细胞谱系技术揭示茎端分生组织的结构与组织分化之间的衍生关系：

表皮组织是L1细胞后代形成的，皮层和维管束组织由L2和L3细胞的后代所形成。

（解剖学上）。

细胞组织学的分区学说（cytohistolpgicalzonationtheory）

内容：

茎端分生组织区域内有一些始终保持分裂能力的细胞，为“原分生组织”；由这些细胞衍生出其他分生细胞，根据其出现的位置，分为“周围分生细胞”和“肋状分生组织”。

依据：

茎端分生组织区域内细胞衍生关系。

茎端分生组织是胚胎发生过程中在胚顶端、子叶之间所存留的一些能够持续分裂的胚性细胞。

茎端分生组织是合子分裂与分化的直接产物，即合子分化所形成的“球形胚”的上部。

侧芽：

较多证据支持侧芽从叶或叶原基发生，而不是直接从茎端分生组织细胞存留而形成

腋芽形成后，大多可能会在植物的整个生长过程中处于休眠状态，植株的这种选择性休眠和生长是植物维持形态和响应环境信号的重要机制。

如萝卜和小麦

根初生结构，双子叶：

表皮，皮层，维管柱{中柱鞘、初生维管组织}，单子叶植物：

表皮、皮层、维管柱、髓

•最内层皮层细胞，排列整齐紧密，细胞壁以特殊方式增厚形成凯氏带。

•凯氏带——双子叶植物或裸子植物中，环绕于内皮层细胞的部分径向壁和部分横向壁上的一圈木栓化或木质化的带状结构；单子叶植物的凯氏带呈马蹄型五面加厚。

凯氏带有利于控制根内液流的方向，使溶质必须经过质膜的选择进入输导组织。

•通道细胞——

•皮层的功能：

养料的横向运输途径；幼根贮藏养料的场所；一定的通气作用。

•即中央轴状部分

•中柱鞘（是维管柱的最外一层薄壁细胞，细胞具有潜在分裂能力（次分），可以形成侧根、不定根、不定芽、部分维管形成层、木栓形成层。

）

初生木质部（外始式发育）

初生韧皮部（是外始式发育——即原生韧皮部在外，后生韧皮部在内）

薄壁组织（位于初木与初韧之间，双子叶植物次生生长时，其中一层细胞恢复分裂能力作为形成层的一部分（另一部分来自中柱鞘）。

）

•次生生长——大多数双子叶植物和所有的裸子植物初生生长后，某些细胞成为次生分生组织（维管形成层和木栓形成层）而继续进行的生长。

次生结构——次生分生组织经次生生长使根加粗而产生的结构（次生维管组织和周皮）。

维管形成层发生

初木与初韧之间的一些薄壁细胞

正对初木束的中柱鞘细胞

恢复分裂能力片段形成层弧

波纹状形成层圆环状形成层

形成层主要进行切向分裂、分化

次生木质部（比例大，在内方）纵向运输系统次生韧皮部（小、外）

维管射线（横向运输系统）在次生维管组织中,形成了一些径向排列的薄壁细胞群,称为维管射线,在木质部的称木射线,在韧皮部的称韧皮射线

功能:

径向物质运输

维管射线形成后,使维管组织内有轴向系统和径向系统之分

•根加粗生长时，由周皮代替表皮起次生保护作用。

•木栓形成层的发生：

最早的由中柱鞘细胞恢复分裂能力形成，逐年活动，新的木栓形成层位置逐渐向根内推移，深达次韧。

•活动：

产生周皮