发育的遗传基础ppt课件

11 发育的遗传基础,动物发育的历程 胚胎发育的调控 细胞分化* 动物行为的遗传,11.1 细胞分化,是基因选择性表达的结果 按照细胞分化和基因的关系，可将基因分为： 管家基因：与分化细胞种类无关的基因，在任何细胞中都表达，是维持细胞基本功能的必需基因 如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因与核糖体蛋白基因等。 奢侈基因（组织特异性基因）：与分化细胞特殊性状有关的基因,1 细胞的全能性,植物细胞具有全能性 已经分化的动物体细胞核仍具有发育成一个个体的潜能吗？ 关于动物的核移植,胚胎细胞克隆,哺乳动物的核移植研究始于1969年，但直到1986年特拉维森才从羊的未成熟的胚胎细胞克隆出一只活羊 胚胎细胞克隆：利用雌雄动物的生殖细胞结合（有性生殖）得到的胚胎进行克隆繁殖 即复制的是胚胎 制造出的是不与亲代完全一样的下一代克隆动物,克隆理论基础（全能性） 体细胞克隆,1996年7月，英国罗斯林研究所取自一只6岁成年雌性绵羊的乳腺细胞培育成功一只克隆羊“多莉” 这是世界上首例用体细胞克隆出的哺乳动物 体细胞克隆：体细胞的细胞核直接移入一个事先去核的未受精的卵母细胞中，使其构成一个新的胚胎，再移入代孕母子宫中 从胚胎逐渐发育到成年的过程中，细胞的功能不断的分化，而核内的基因也逐渐被封闭 即：动物细胞发育到一定阶段后就失去了全能性 如皮肤细胞只能繁殖皮肤细胞，不能繁殖成一个完整的个体。,体细胞克隆的理论基础 去分化因子 2 干细胞,一般认为：指在理论上具有无限“自我更新能力”和多方向分化潜能的一类细胞 “自我更新”是指由它分裂形成的两个子细胞中，其中至少有一个细胞仍完全保持干细胞特性，另一个细胞可获得有限分裂能力，并分化为组织或器官的特异性细胞 多分化潜能是指能分化成多种细胞类型,根据发生学来源 分为：,胚胎干细胞：来自胚胎的细胞 成体干细胞：存在于已分化组织中的未分化的细胞，仍具有自我更新和分化形成该组织多种类型细胞的能力 如：造血干细胞、神经干细胞、皮肤表面干细胞等,根据其分化潜能不同分为：,全能干细胞：具有形成完整个体的分化潜能 如受精卵 多能干细胞：失去了发育成完整个体的能力，但具有分化出多种细胞组织的潜能（如胚胎干细胞、胚胎生殖干细胞） 单能干细胞：只具有向单一细胞类型分化的细胞（造血干细胞、神经干细胞）,肿瘤干细胞,肿瘤干细胞比非肿瘤干细胞具有更快的修复由射线引起的DNA损伤，能躲避射线伤害，存活下来 放疗和化疗主要清除分裂中的细胞，而肿瘤干细胞在大部分时间里是保持静止状态，基本不受影响 肿瘤干细胞比一般的癌细胞能生成更多的血管发生启动蛋白，刺激癌肿块中新血管发生，提供营养 肿瘤干细胞可驱动癌细胞在体内转移,3 细胞凋亡,细胞凋亡 细胞坏死 与细胞凋亡相关的基因 细胞凋亡的分子机制 （1）细胞凋亡 是指一种主动地、由基因决定的细胞自我破坏的过程，也称细胞程序性死亡（PCD）,细胞凋亡是： 1、生物体清除 多余无用细胞 不正常细胞 有害细胞 完成正常使命的衰老细胞 2、控制组织器官各部分的细胞总数 以维持整体的正常发育和健康生长的生理机制 （2）细胞坏死 由极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激引起的细胞损伤或死亡,（3）细胞凋亡与细胞坏死的比较,（4）凋亡相关基因,死亡基因（凋亡基因） 生存基因（凋亡抑制基因） 肿瘤抑制基因,A、死亡基因细胞凋亡基因,ICE 1995年在高等哺乳动物中发现 白介素1转化酶（interleukin-1 converting enzyme ICE） 表达产物ICE类似蛋白酶 作用底物 聚腺苷二磷酸核糖聚合酶 此聚合酶结合在DNA断裂处,参与染色质DNA修复工作 ICE类似蛋白酶通过降解此聚合酶,引起DNA修复的抑制及核酸内切酶活性增加,造成染色质断裂,使细胞发生凋亡 凋亡的分子机制从线虫到哺乳动物有相当一致之处,B、生存基因凋亡抑制基因 C、肿瘤抑制基因 p53、P16,BCL-2基因最初在滤泡性B细胞淋巴瘤中得到鉴别 Bcl-2 可阻止凋亡形成因子如细胞色素C等从线粒体释放出来，具有抗凋亡作用 线虫CED9是哺乳动物BCL-2的同源物 BCL-2，CED-9，维持细胞生存，不是促进细胞数目增加的,P53基因,1、促进细胞凋亡 Bcl-2 可阻止凋亡形成因子如细胞色素C等从线粒体释放出来，具有抗凋亡作用 凋亡促进剂(Bax)基因可与线粒体上的电压依赖性离子通道相互作用，介导细胞色素c的释放，具有凋亡作用 p53可以上调Bax的表达水平，下调Bcl-2的表达，共同完成促进细胞凋亡作用。 P53还可通过死亡信号受体蛋白途径诱导凋亡 2、阻滞细胞周期 P53表达产物是与专一性DNA结合的核蛋白P53 可通过将细胞阻断于G1期而抑制细胞生长 P53基因在肿瘤中突变率高,周期蛋白只有与CDK结合并磷酸化后，CDK激酶才能表现出活性，启动有丝分裂 P16基因，编码P16蛋白，与依赖细胞周期蛋白激酶4(CDK4)结合，抑制细胞周期蛋白和CDK4活性，也称CDK4抑制因子。 P16蛋白对肿瘤生成有抑制作用 P16蛋白比P53蛋白作用直接、专一，可特异性抑制CDK4、CDK6 P16在肿瘤中突变率高、分布广,P16基因,5、引起凋亡的信号 内源性和外源性,细胞缺少生存信号 (生长因子、白细胞介素、集落刺激因子) 内源性因子 （肿瘤坏死因子-、转化因子1） 物理因素：温度、紫外线、射线 某些化学物质：秋水仙素、过氧化氢 某些病毒,（6）凋亡机制 哺乳动物中细胞凋亡包括外在死亡受体途径和内在线粒体途径两种 线粒体中细胞色素C进入细胞质便成了死亡因子，引起细胞凋亡 营养成分分泌不足，可造成细胞色素C进入细胞质,11.1.4 细胞衰老,组成细胞的化学物质在运动中不断受到内外环境的影响而发生损伤，造成功能退行性下降而老化。 细胞的衰老与死亡是新陈代谢的自然现象。,衰老的假说：,体细胞突变学说 端粒缩短 损耗假说 基因钟假说,1、体细胞突变学说：,认为诱发和自发突变积累和功能基因的丧失，减少了功能性蛋白的合成，导致细胞的衰老和死亡。 2、端粒学说 染色体两端有端粒，细胞分裂次数多，端粒向内延伸，正常DNA受损。,LMNA（Lamin A）基因为lamin（核纤层蛋白）A和lamin C 二种蛋白编码， 该基因所负责编码的蛋白质是细胞结构的支架，也参与基因表达和DNA复制。 早衰症研究基金会的研究人员于2004年6月17日宣布，Lamin A基因的突变，产生异常的lamin A 蛋白，从而导致细胞核膜不稳定，容易让组织器官因强大身体力量而受伤，如心血管和肌骨骼系统。 是导致早衰症儿童细胞结构及功能逐渐退化的原因。,werner综合征(成人早老症),罕见的人类常染色体隐性遗传疾病，作为研究人类早老综合征的典型病例。 研究发现：体内解旋酶存在突变，该酶基因位于8号染色体短臂8p11-12 ，称为WRN基因 Werner综合征患者皮肤成纤维细胞在体外培养时生长潜能显著下降，与正常同龄人细胞相比，复制寿命显著缩短， 体外培养一般只能分裂210代， 而正常人可分裂2040代。 Werner综合征中一个基因的突变可同时引起体内衰老相关过程及体外培养细胞的衰老。,11.2 动物行为的遗传,基因和环境因素共同控制行为 本能行为和学习行为 社会行为 一、基因和环境因素共同控制行为 动物的行为是由基因和环境因素共同控制的理念已成为行为学家的共识,如:一个人遇到猛兽， 通过视觉、听觉、嗅觉等途径把恐怖的刺激传入大脑， 再通过大脑的一系列复杂的神经通路把整合的刺激信号经几个途径传出： 第一条途径：把整合的信号传递给脑下垂体，由腺垂体分泌促肾上腺皮质素，作用于肾上腺皮质，促使它分泌肾上腺皮质激素，使肝糖原水解为葡萄糖 第二条途径：把整合的信号作用于肾上腺髓质：分泌肾上腺素、去甲肾上腺素，使心跳加快、呼吸急促、血糖升高 第三条途径：脑内整合的刺激信号通过脊髓传到肌肉，做出逃跑或搏斗的行为,二、本能行为和学习行为,本能行