發(fā)育生物學中的模式生物課件

第四章發(fā)育生物學中的

模式生物

第四章發(fā)育生物學中的

模式生物第一節(jié)海膽一、作為模式動物的優(yōu)點二、主要研究內(nèi)容第一節(jié)海膽一、作為模式動物的優(yōu)點一、作為模式動物的優(yōu)點可人工控制精卵的排放在實驗室條件下容易飼養(yǎng)一、作為模式動物的優(yōu)點二、主要研究內(nèi)容

1、配子的排放和受精

2、卵裂球的調(diào)整性

3、母源性基因的調(diào)控二、主要研究內(nèi)容1、配子的排放和受精

成熟海膽精卵通過海膽背部的生殖板上的生殖孔排出。在實驗室，單個海膽倒置在燒杯中（外觀不能分出雌雄），從圍口膜注射0.075molKCL，收集精卵，并混合達到受精目的，進而可在顯微鏡下觀察卵裂、囊胚、原腸胚發(fā)育過程。海膽卵外有卵黃膜，外有一層膠膜。受精前排出兩個極體。卵和精子表面有特異性受體，用于精卵的相互識別（受精素-抗受精素學說）。1、配子的排放和受精成熟海膽精卵通過海膽背部的生殖板上的生2、卵裂球的調(diào)整性

2、4細胞期將細胞分散，能得到2、4個正常但體積小的胚胎。8細胞期，水平分開，形成一個囊胚和一個畸形胚胎。垂直切割，得到1/2大小胚胎。2、卵裂球的調(diào)整性發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件3、母源性基因的調(diào)控（1）口的部位由局部決定子導(dǎo)向，形成口區(qū)域的外胚層上皮和沿臂擴展的纖毛；（2）第二個區(qū)域形成遠口外胚層；（3）第三個區(qū)域形成植物板，然后形成原腸；（4）第四個區(qū)域構(gòu)成骨骼材料；（5）第五個范圍含誘導(dǎo)內(nèi)陷的小分裂球。3、母源性基因的調(diào)控（1）口的部位由局部決定子導(dǎo)向，形成口區(qū)發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件第二節(jié)

秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditiselegans）

是一種長1mm自由生活在土壤中的小線蟲。屬于線蟲動物門、線蟲綱、小桿線蟲目、廣桿線蟲屬。以細菌為食。英國科學家SydenyBrenner在20世紀60年代開始利用線蟲做研究。第二節(jié)

秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis一、作為模式生物的優(yōu)點

可在實驗室培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，先在培養(yǎng)皿中長滿細菌，再接種。生命周期短，一般3.5天，胚胎發(fā)育速度快，16℃胚胎發(fā)育期為18小時。雌雄同體和雄性兩類。雌雄同體的種類，體內(nèi)受精，胚胎在生殖腺管內(nèi)發(fā)育。自體受精的種類會產(chǎn)生非常純合的基因型。身體透明，可觀察體細胞數(shù)量，可統(tǒng)計。能觀察到生殖細胞的發(fā)生和種質(zhì)顆粒的傳遞過程。一、作為模式生物的優(yōu)點可在實驗室培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，先在培養(yǎng)皿中二、主要研究內(nèi)容

1、細胞凋亡

2、染色體的消減

3、基因組二、主要研究內(nèi)容1、細胞凋亡發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件1、細胞凋亡

線蟲細胞數(shù)恒定。出生時，體細胞556個，原始生殖細胞2個。雌雄同體的成蟲，959個體細胞，2000個生殖細胞。雄性成蟲1031個體細胞，1000個生殖細胞。神經(jīng)系統(tǒng)有302個神經(jīng)細胞。發(fā)現(xiàn)凋亡家族基因ced。1、細胞凋亡

線蟲細胞數(shù)恒定。出生時，體細發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件2、染色體消減

不對稱的細胞分裂，使得P細胞中含有與生殖有關(guān)的物質(zhì)，而體細胞中沒有。2、染色體消減不對稱的細胞分裂，使得P細胞中含有與生殖有關(guān)發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件3、基因組

1998年完成線蟲基因組測序。是第一個完成全基因組測序的多細胞動物。共包含19099個基因。3、基因組1998年完成線蟲基因組測序。是第一個完成全基因第三節(jié)螺旋動物

渦蟲綱、鈕形動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物（頭足類除外）稱為螺旋動物，主要研究對象是蝸牛、水蛭和海產(chǎn)多毛類。第三節(jié)螺旋動物渦蟲綱、鈕形動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物（頭主要研究內(nèi)容一、極葉的形成及作用二、螺旋卵裂主要研究內(nèi)容一、極葉的形成

在2、4細胞時，植物極細胞質(zhì)以極葉形式與卵其他部分隔開。細胞分裂前，極葉伸出，分裂后和D細胞結(jié)合在一起。切掉極葉，會失去中胚層成分。一、極葉的形成在2、4細胞時，植物極細胞質(zhì)以極葉形式與卵其二、螺旋卵裂與體形的關(guān)系

二、螺旋卵裂與體形的關(guān)系發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件

第四節(jié)果蠅

（黑腹果蠅）（Drosophilamelanogaster）

作為模式生物研究有100多年的歷史。Morgan1910年發(fā)現(xiàn)突變體白眼果蠅以來，關(guān)于性染色體、伴性遺傳等規(guī)律，都是果蠅做實驗材料貢獻的。1933年Morgan獲諾貝爾獎。1995年Lewis由于胚胎發(fā)育中基因的調(diào)控研究成果獲得諾貝爾獎，被認為是給遺傳學家?guī)砗眠\的一個動物。果蠅屬節(jié)肢動物門、昆蟲綱、雙翅目、果蠅科、果蠅屬。以腐爛果實為食。第四節(jié)果蠅

（黑腹果蠅）（Drosophila一、作為模式動物的優(yōu)點生命周期短。個體小，易飼養(yǎng)。具有幾十個易于誘變分析的遺傳特征，并保持大量突變體。染色體組簡單，只有4對，且唾液腺中含有巨大的多線染色體。卵黃含量豐富，卵子大。胚胎發(fā)育速度快，前13次卵裂，每次間隔9分鐘，細胞核成倍增加成為合胞體，是研究卵裂、早期胚胎發(fā)按語和體節(jié)形成的調(diào)控的很好材料。幼蟲有變態(tài)過程，是分析器官發(fā)生的理想材料。一、作為模式動物的優(yōu)點生命周期短。二、主要研究內(nèi)容

1、簡短的生命周期

2、卵子發(fā)生特點

3、控制驅(qū)體模式的基因

4、果蠅變態(tài)

5、基因組測定二、主要研究內(nèi)容1、簡短的生命周期1、簡短的生命周期

果蠅的生命周期2-3周，胚胎發(fā)生1天，幼蟲經(jīng)過三個階段，約3天。包上一層角質(zhì)層，稱為蛹化（puparium）,經(jīng)歷5天。成年果蠅存活9天。變態(tài)過程中成蟲盤及器官發(fā)生都比較清楚。1、簡短的生命周期果蠅的生命周期2-3周，胚發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件2、卵子發(fā)生特點

果蠅卵在卵巢管中形成。卵巢管分為許多小室。每個小室中有一個卵原細胞，小室壁細胞為濾泡細胞。卵原細胞經(jīng)過4次有絲分裂，產(chǎn)生16個細胞。這些細胞通過細胞質(zhì)橋連在一起。其中一個細胞發(fā)育為卵母細胞，剩下的發(fā)育為滋養(yǎng)細胞。卵母細胞經(jīng)過減數(shù)分裂變?yōu)閱伪扼w，而滋養(yǎng)細胞由于反復(fù)進行DNA復(fù)制而成為多倍體。滋養(yǎng)細胞基因組的這種擴增，使其具高轉(zhuǎn)錄活性。能提供給卵母細胞大量的核糖體和包裹在核糖體蛋白上的mRNA。濾泡細胞為卵母細胞發(fā)育提供營養(yǎng)如卵黃原蛋白和卵黃磷脂蛋白。

2、卵子發(fā)生特點果蠅卵在卵巢管中形成。卵巢管分為許多小室。發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件3、控制驅(qū)體模式的基因

影響軀體軸的基因——影響前后極性的基因、影響背腹極性的基因影響身體分節(jié)的基因控制一個完整器官形成的基因3、控制驅(qū)體模式的基因影響軀體軸的基因——影響前后極性的基4、基因組測定

基因組編碼13600個基因，常染色體的全部堿基序列已測定。4、基因組測定基因組編碼13600個基因，常染色體的第五節(jié)爪蟾

（非洲爪蟾）（Xenopuslaevis）

一、作為模式生物的優(yōu)點

二、主要研究內(nèi)容第五節(jié)爪蟾

（非洲爪蟾）（Xenopuslaevis一、作為模式生物的優(yōu)點生活在水中，體長約7cm，易于在實驗室養(yǎng)殖。易與繁殖，特別在注射促性腺激素后可以誘導(dǎo)其在任何時候產(chǎn)卵。體外受精、體外發(fā)育，比較方便操作。一、作為模式生物的優(yōu)點生活在水中，體長約7cm，易于在實驗室二、主要研究內(nèi)容

1、兩棲動物的器官發(fā)生

2、在兩棲類上所做的著名實驗

二、主要研究內(nèi)容1、兩棲動物的器官發(fā)生發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件1、兩棲動物的器官發(fā)生神經(jīng)胚形成。神經(jīng)胚是形成腦和脊髓的過程。原腸頂部細胞形成神經(jīng)板，其邊緣為神經(jīng)褶，神經(jīng)褶沿胚胎中線會聚，愈合形成神經(jīng)管此時胚胎為神經(jīng)胚。以后神經(jīng)管沉于胚胎內(nèi)部并于表面分離。神經(jīng)管的前半段將形成腦，而后半段形成脊髓。沿神經(jīng)管兩側(cè)分布的細胞群叫神經(jīng)嵴細胞，將來形成脊神經(jīng)節(jié)和自主神經(jīng)系統(tǒng)。1、兩棲動物的器官發(fā)生發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件2、兩棲類上所做的著名實驗

核移植完全相同的雙胞胎和嵌合體位置信息胚胎誘導(dǎo)

2、兩棲類上所做的著名實驗核移植核移植

蛙的核移植采用胚胎細胞、紅細胞、腳蹼上皮細胞，是為了檢測體細胞核在發(fā)育過程中是否保持全能性。核移植蛙的核移植采用胚胎細胞、紅細胞、腳蹼上皮細胞，是為了完全相同的雙胞胎和嵌合體

在2細胞期到原腸胚階段將胚胎沿動植物極軸分割，產(chǎn)生雙胞胎。把兩種蠑螈（Trituruscristatus）（Triturusvulgaris）分裂中的胚胎壓在一起，獲得嵌合體。完全相同的雙胞胎和嵌合體在2細胞期到原腸位置信息

通過外科手術(shù)，從供體胚胎中取下數(shù)塊組織插入到宿主胚胎不同部位，實驗?zāi)康挠^察組織塊是否按照新位置行動還是按照原來的遺傳性行動。位置信息通過外科手術(shù)，從供體胚胎中取下數(shù)塊組織

胚胎誘導(dǎo)胚胎初級誘導(dǎo)：一個區(qū)域的組織與另一個區(qū)域的組織相互作用，引起后一種組織分化方向上變化的過程。

1、精子入卵打破卵子輻射對稱性。2、脊索中胚層誘導(dǎo)外胚層細胞分化成神經(jīng)組織；3、誘導(dǎo)的神經(jīng)組織分化為前腦、后腦、脊髓等。

次級誘導(dǎo)：初級誘導(dǎo)產(chǎn)物與另一種組織的相互作用，特異地決定其命運。

三級誘導(dǎo)：次級誘導(dǎo)的產(chǎn)物作為誘導(dǎo)者通過與相鄰組織的相互作用進行三級誘導(dǎo)。胚胎誘導(dǎo)胚胎初級誘導(dǎo)：一個區(qū)域的組織與另一個區(qū)域的組織相互眼的發(fā)育1、視泡是原腸頂?shù)那岸苏T導(dǎo)前腦向兩側(cè)突出而成。2、視泡形成后誘導(dǎo)上面覆蓋的外胚層形成晶狀體。3、晶狀體和視泡又誘導(dǎo)晶狀體表面的外胚層形成角膜。神經(jīng)管是由脊索中胚層（初級胚胎誘導(dǎo)者）誘導(dǎo)而成。神經(jīng)管（次級誘導(dǎo)者）誘導(dǎo)出視泡，視泡（三級誘導(dǎo)者）誘導(dǎo)出晶狀體。

眼的發(fā)育1、視泡是原腸頂?shù)那岸苏T導(dǎo)前腦向兩側(cè)突出而成。第六節(jié)斑馬魚（Daniorerio）

是脊椎動物的代表。起源于印度和巴基斯坦，為小型熱帶魚類，染色體數(shù)50。體長3-4cm。鯖鳉(Oryziaslatipes)、劍尾魚(Xiphophorus.)、鮈鯽(Grobiocyprisrarus)也可以做為模式動物。第六節(jié)斑馬魚（Daniorerio）是脊椎動物的代表。一、作為模式動物的優(yōu)點容易在實驗室繁殖，早上產(chǎn)卵，一尾雌魚產(chǎn)200粒卵子，體外受精、體外發(fā)育。胚體完全透明，可跟蹤每個細胞的發(fā)育過程，還可以看到細胞運動、腦形成和心臟的跳動。孵出后3個月可達性成熟。一、作為模式動物的優(yōu)點容易在實驗室繁殖，早上產(chǎn)卵，一尾雌魚產(chǎn)二、主要研究內(nèi)容

1、胚胎發(fā)育

2、卵母細胞體外成熟研究

3、轉(zhuǎn)基因和基因表達

二、主要研究內(nèi)容

1、胚胎發(fā)育1、胚胎發(fā)育觀察每個細胞的分化過程，以及胚層的形成。1、胚胎發(fā)育觀察每個細胞的分化過程，以及胚層的形成。發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件

2、卵母細胞體外培養(yǎng)不成熟的卵母細胞體外培養(yǎng)，研究激素等外界條件對卵母細胞發(fā)育的影響。2、卵母細胞體外培養(yǎng)不成熟的卵母細胞體外培養(yǎng)，研究激素等外界3、轉(zhuǎn)基因?qū)M形病毒基因注射到囊胚細胞中，發(fā)現(xiàn)8尾魚已將這一病毒的DNA傳給下一代。3、轉(zhuǎn)基因?qū)M形病毒基因注射到囊胚細胞中，發(fā)現(xiàn)8尾魚已將這一第七節(jié)小鼠是哺乳動物的研究基礎(chǔ)。遠交群：為了保持群體內(nèi)穩(wěn)定的遺傳多樣性而隨機交配所獲得的繁育群體。近交系：連續(xù)進行20代以上的兄弟、姐妹交配所獲得的具有相同遺傳背景的近交群體。同源基因?qū)胂担喊岩粋€突變基因?qū)氲浇幌刀纬傻娜斯し敝橙后w。

第七節(jié)小鼠是哺乳動物的研究基礎(chǔ)。一、作為模型動物的優(yōu)點

體內(nèi)受精，在母體內(nèi)完成胚胎發(fā)育過程，胎兒依靠胎盤通過母體獲得營養(yǎng)，成功率比較高。繁殖不受季節(jié)影響。出生后6周達到性成熟。排卵周期短，4天一次。每次排出8-12個卵子。19-20天產(chǎn)出胎兒。一、作為模型動物的優(yōu)點體內(nèi)受精，在母體內(nèi)完成胚胎發(fā)育過程，二、主要研究內(nèi)容1、精子獲能2、胚胎發(fā)育3、克隆4、轉(zhuǎn)基因二、主要研究內(nèi)容1、精子獲能發(fā)育生物學中的模式生物ppt課件1、精子獲能哺乳動物精子必須在雌體生殖管道內(nèi)獲得受精的能力。目前有些化學藥物也可以起到相同作用。1、精子獲能哺乳動物精子必須在雌體生殖管道內(nèi)獲得受精的能力。2、胚胎發(fā)育

8細胞期，細胞有全能性。16細胞凝聚，分裂球通過黏附蛋白緊密凝聚在一起。成為囊胚，中間有囊胚腔，細胞分為滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團。滋養(yǎng)層細胞通過核內(nèi)復(fù)制，擴增基因組，成為多倍體。內(nèi)細胞團為二倍體。2、胚胎發(fā)育8細胞期，細胞有全能性。16細胞凝聚，分裂球通

3、克隆胚胎分割胚胎干細胞核移植胚胎細胞核移植胎兒成纖維細胞核移植體細胞核移植