发育生物学考试题

1、1、 为什么近缘物种性别决定方式会有很大不同？性别决定（sex determination）是指细胞内遗传物质对性别的作用而言。受精卵的染色体组成是性别决定的物质基础。不同的生物，性别决定的方式也不同。性别的决定方式有：环境决定型（温度决定，如蛙、很多爬行类动物）；年龄决定型（如鳝）；染色体数目决定型（如蜜蜂和蚂蚁）；有染色体形态决定型（本质上是基因决定型，比如人类和果蝇等XY型、矢鹅和蛾类等ZW型）等等。性别决定的方式常见的有三种： 一种是XY型性别决定，特点是雌性动物体内有两条同型的性染色体XX，雄性个体内有两条异型的性染色体XY，如哺乳动物、果蝇等。减数分裂之后，每个配子具有一套单倍体数

2、目的常染色体和一条性染色体。卵子中的性染色体都是X，而在精子中性染色体可能为X，也可能为Y，比例为11。精子中的性染色体决定后代性别。 第二种性别决定的方式是ZW型，特点是雌性动物体内有两条异型的性染色体ZW，雄性个体内有两条同型的性染色体ZZ，如蝴蝶、鱼和鸟类等。性别有卵子中所带有的性染色体是Z还是W决定 最后一种性别决定方式是XO型，O代表缺少一条性染色体，雌性具有两条X染色体（XX），而雌性只有一条X染色体，其基因型为XO雄性产生两种配子：具有一条X染色体，或者没有性染色体，精子在受精过程中决定子代的性别。 哺乳动物的性别主要取决于体内性染色体的组成，环境对性别的决定几乎没有影响。但在低

3、等一些的动物体内，如两栖类、爬行类等，性别的决定除与性染色体组成有关外，与环境的变化有一定的关系。如青蛙等低等脊椎动物，即使性染色体组成为XY，但在温度较高的环境中也会发育成雌蛙，在温度较低的环境中，即使性染色体组成为XX，也会发育成雄蛙。也就说低等的脊椎动物染色体对性别的决定不是很强烈的。 一些物种的性别决定缺乏性染色体，在蚂蚁和蜜蜂中，性别决定于染色体的数目，而不是性染色体，雌性由受精的卵子发育而来，是二倍体；雄性数目很少，又未受精的卵子发育而来，是单倍体。 大多数动物是雌雄异体的，即雌性个体和雄性个体彼此独立。很多植物也是雌雄异体，有雄株和雌株之分，一些植物如棕榈、菠菜，具有XY性别决定

4、系统；另外一些植物如草莓，具有ZW性别决定系统。 但是，并非所有种类都是两性分离的。绝大多数植物和少部分低等动物的个体可以既产生精子又产生卵子。这样的植物（玉米）成为雌雄同株，这样的动物（如蚯蚓）成为雌雄同体。雌雄同株的植物和雌雄同体的动物的所有个体都具有相同的染色体。2、 怎样理解细胞凋亡和发育失控之间的关系？细胞凋亡（apoptosis）指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。细胞凋亡是生命的基本现象，是维持体内细胞数量动态平衡的基本措施。在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞，保证了胚胎的正常发育；在成年阶段通过

5、细胞凋亡清除衰老和病变的细胞，保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程。发育失控，是指胚胎干细胞在不同环境下，既可以正常发育，也可以转化为肿瘤。3、 动物和植物在发育上有什么相同和不同之处？4、 动物和植物的性别决定的特点？动物：（1） XY型性别决定XY将发育成雄性,而XX将发育成雌性.XY型在生物界比较普遍,除了人类外,全部哺乳动物、某些两栖类,如非洲爪蟾、鱼类、很多昆虫都是XY型的.在基因水平上研究动物的性别决定机制,目前已发现位于X染色体上的DAX1基因和位于Y染色体上的SRY基因.（二） XO型性别决定蝗虫、蟑螂等的性别决定为XO型,雄性只有一个X性染色体而没

6、有Y染色体,所以形成带X和不带X的两种精子,雌性有一对X染色体形成一种带X的卵细胞,受精后的XX合于发育为雌性,XO合子发育为雄性,它们的理论比例是1：1.这种性别决定叫XO型性别决定,它可以看作是XY型的一种变种.（三） ZW型性别决定ZZ将发育成雄性,而ZW将发育成雌性.这种方式常见于鳞翅目昆虫、有些两栖类、爬行类和鸟类.（四）其他特例 1、孤雌配子决定方式：这在蜜蜂、蚂蚁等膜翅目昆虫中较为常见.如雌蜂由受精卵发育产生,雄蜂由未受精的卵孤雌生殖发育而成.也就是说雄配子形成过程是由初级精母细胞进行一次有丝分裂,形成的两个子细胞,一个是单倍体的精子,另一个退化.由于营养条件的差异决定雌峰发育为

7、可育的蜂王或不育的工蜂. 2、常染色体上基因决定方式 常染色体上与性别相关的基因有WT-1基因、SF-1基因、DMRT基因、SOX基因等：SOX9基因位于人的第17号染色体(小鼠的第11号染色体),是性腺发育早期一个非常重要的基因,在睾丸体细胞表达高峰紧随SRY之后,其作用可能是使细胞具有对SRY介导信号的反应能力,促使性腺向男性分化二、动物环境型的性别决定环境型的性别决定指子代的性别由环境中的影响因子决定(如温度、湿度等) ,爬行类是温度依赖性别决定最典型的代表,研究发现,温度依赖性别决定在鳄目、龟鳖目、有鳞目广泛存在.在胚胎孵化的温度敏感期,温度的变化可以完全掩盖遗传因子的作用而影响胚胎性

8、别分化；在鱼类,遗传因素可能只是作为性别发育的基础提供了两性发育的可能性,而性别分化则是在各种遗传因素和外部环境因子相互作用下实现的4.目前通常认为TSD 机制有三种模式:FM 型低孵化温度产生雌性,高孵化温度产生雄性；MF 型低孵化温度产生雄性,高孵化温度产生雌性FMF 型为低温产生雌性,中间温度产生雄性,高温也产生雌性。植物：在高等植物中，植株营养体本身很少表现出明显的雌、雄性别特征，但却具有专门的雌性或雄性生殖器官。具两性花植物的同一朵花中同时具有雌蕊和雄蕊，很难决定其性别，因此高等植物的性别主要是对雌、雄异花同株植物(又称雌、雄单性同株植物)和雌、雄单性异株植物而言。这些植物的雌、雄生

9、殖过程分别在植株的不同部位或在不同植株个体上完成，雌、雄生殖器官的结构表现出了明显的差异。细胞遗传学及分子遗传学的研究表明，高等植物的性别决定不仅受性别决定基因的影响，还与性染色体有关。有些植物的性别还受体细胞所拥有的性染色体与常染色体组之间的比例的控制。1、雌、雄单性同株植物及其性别决定雌、雄单性同株植物指在同一植物体上能够同时产生单性雌花和单性雄花的植物，例如玉米(Zeanays)，植株顶部着生雄花序(雄穗)，叶腋中着生雌花序(雌穗)。这类植物中，虽然雌性生殖和雄性生殖过程分别在不同部位完成，但由于雌花雄花同时着生在同一植株上，其性别差异仅局限在花器官上，仍属于雌雄同株植物。对这类植物的性

10、别决定机理的研究表明，虽然这类植物与具两性花的植物一样，表现雌雄同株，但其生殖器官的形成机制却截然不同:雌雄单性株植物的雌、雄花的形成是由不同的基因控制的，这些基因被称为性别决定基因，性别决定基因的数目在不同植物中有所不同。有些植物的性别是由一对性别决定基因控制的，如葫芦科的喷瓜、黎科的菠菜，就是由单个基因位点上的三个等位基因决定雌株、雄株或两性株。还有一些植物种类，其性别决定与多个基因位点有关，例如葫芦科中的一些植物即属此类。黄瓜的性别就是由不连锁的多个基因位点调节的。综上所述，雌、雄单性同株植物的性别决定是受特定的性别决定基因调控的，植株通过性别决定基因在发育水平上的表达，调控其性器官的发

11、育过程，进而形成有功能的特定性器官结构。性别决定基因在不同植物中存在状况和表达过程的不同导致雌、雄单性同株植物呈现性别多态性。2、雌、雄单性异株植物的性别决定雌、雄单性异株植物的雄花与雌花分别着生在不同的植株上，根据其花器官的不同植株有雌、雄之分。细胞遗传学研究结果表明，大多数雌、雄异株植物具有性染色体，性染色体的不同组合及性染色体与常染色体间的相互作用决定着植物的性别。、性染色体决定性别已有的研究资料表明，在大多数雌、雄异株植物中，通常雄性为异配性别(XY),雌性为同配性别(XX)，即属XY型性别决定。这种性别决定方式的植物中，多数植物具有形态学上不等的性染色体。例如麦瓶草属(SileneL

12、.)植物，具有大小与形态各异的性染色体，在白麦瓶草(Silenealba)中，二倍体植物的遗传组成为2n二(24,XY)，异配性别(XY)为雄性，产生单性雄花，同配性别(XX)为雌性，产生单性雌花。、X染色休/常染色体比值决定性别 有些雌、雄异株植物虽然也有性染色体，但其性别并不完全由性染色体决定，这些植物在进化过程中采用了X染色体/常染色体组比值决定性别的性别决定系统，X杂色体与常染色体之间的基因平衡决定着植物的性别，类似于果蝇的性别决定。典型的例子有寥科及大麻科的植物种类，如酸模、萍草、大麻，啤酒花等。葎草属的啤洒花(Humuluslupulus)是相当严格的雌、雄单性异株植物，2n=(2

13、0,XY)。但有时雌性植株上形成不育雄花，究其原因发现这与植物体细胞内X染色体与常染色体组的比值有关。当X染色体/常染色体组的值为0.5或更低时，植物个体表型为雄株;当比值为1.0或更高时，个体表型为雌株。还有一些严格雌、雄异株的植物，因其体细胞中染色体较小、数目较多，很难区分出性染色体，因此对其性别机制还不太了解。(一)植物性别的染色体决定自1923年发现植物性染色体后，至今已知25科70多种植物含有性染色体。以性染色体方式决定性别的植物，绝大多数是雌雄异体的，并在雌雄配子结合时就决定了其性别。这类植物的性别决定有以下几种形式。1XX-XY型属于此类型性别决定的植物有大麻、蛇麻、菠菜、银杏、

14、青刚柳等。这种类型性别决定的雌株是同配型的(XX)，雄株是异配型的(XY)。经研究过的多数植物是属于XX-XY型染色体性别决定。2XX-XO型这种类型性别决定的雌株是同配型的(XX)，雄株是缺失配合型的(XO)。花椒属于该类型性别决定，其雄株配子有两种：n=34+X、34+O，雌株配子却只有一种：n=34+X。3ZW-ZZ型同配型的ZZ为雄株，异配型的ZW为雌株。凤梨形草莓就是属于此类型性别决定。4X/Y平衡性别由性染色体X、Y平衡决定，但Y的作用更强些。如剪秋罗：5X/A平衡性别由性染色体X与常染色体A平衡决定，Y染色体不影响性别表现。(二)植物性别的基因决定植物的性状由基因控制，性别这一性

15、状也不例外。性基因控制性别有以下几种类型。1单基因决定 石刁柏的性别是由单基因控制的，雄性基因组合为M_，雌性基因组合为mm，M对m是显性。2双基因决定玉米和葡萄等植物的性别控制属于此类。玉米的稳性等位基因bsbs可使植株只有雄穗，而成雄株；穗性等位基因tsts可使雄穗变成雌穗而结实，变成雌性植株。玉米雌雄异株的一种新种群。基因型bsbsTs_和基因型bsbststs(或Bs_tsts)一起可组成玉米雌雄异株的新种群。基因型bsbststs和bsbsTsts的混合种群，后代中雌雄株能保持稳定的11的比例。3复等位基因决定东方草莓和喷瓜等植物的性别是由3个等位4多基因决定黄瓜的性别是由多基因控制

16、的。如基因型acracrG_决定雌雄同株，AcrG_决定雌株，acracrgg决定雄全同株，Acrgg决定完全花株，Acraa决定雄株，Tr决定雌雄全同株。5基因平衡决定番木瓜性别由f、F和Fh等基因平衡决定。这些基因分别位于Hofemegr性染色体m1M1M1同源染色体上，位点Fh是F和f的重复(见表)。M1M1、M1M2、M2M2为致死基因组合。(三)植物的伴性遗传具有伴性遗传特性的植物种类很少，仅见女娄菜属的植物，其雄株为XY，雌株为XX。女娄菜的叶形有2种：阔叶和细叶。控制叶形的等位基因B、b位于X染色体已分化的部位上，而且带Xb的花粉是致死的。5、 多细胞生物应对环境的探测性发育有哪

17、些方式？举例说明？6、 发育程序的构建需要哪些必备条件？7、 细胞分化的基础和类型有哪些？举例说明？细胞核在细胞分化中，细胞核起决定作用。一般认为细胞核内含有该种生物的全套遗传信息。在条件具备时，它可使所在细胞发育分化为由各种类型细胞所组成的完整个体。从培养的烟草，髓部小块形成的组织团块上取脱落的细胞，单个分离培养能得到有根和叶的幼芽，再移植到土壤中，会长出开花的植物。在两栖类，把囊胚期和早期原肠胚的细胞核移植到事先已经去掉细胞核的卵内能使卵正常发育，说明动植物体细胞的核是全能的。细胞质分化与细胞质之间的关系可以从卵质谈起。如马副蛔虫受精后，所有经过染色体消减的细胞都发育为体细胞（见生殖质）。

18、许多动物卵子细胞质的分布有明显的区域性。这种区域性虽然不影响染色体的行为，但对于以后胚胎器官发育却有决定性作用。生理机制 分裂的不对称性卵母细胞的细胞核并不位于细胞中央，而是在细胞外周靠近表面的地方，极体就是从这里形成并释放出来的，通常把极体释放的位点称为动物极，而相对的一极称为植物极。动物卵细胞中，贮存有2万-5万种不同核苷酸序列的mRNA，专供受精卵的启动、分化和发育之用。卵细胞中的mRNA并非均匀分布的，而是位于特定的空间。因此，卵细胞质的特性决定了子细胞核的分化命运，如昆虫是以表面卵裂的方式形成胚层细胞的。 细胞间的相互作用细胞间的相互作用是各式各样的，可以是诱导作用，也可以是抑制作用

19、。就作用方式来说，有的作用需要细胞的直接接触，另一些所需要的可能是间隔一定距离的化学物质的扩散。（1）胚胎诱导：在胚胎发育过程中，一部分细胞影响相邻细胞向一定方向分化的作用称为胚胎诱导，如中胚层形成的脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板、神经沟和神经管，视细胞可诱导其外面的外胚层形成晶体，而晶体又可诱导外胚层形成角膜。诱导不但在中轴器官的形成中起作用，也在以后器官的发生中起作用。例如间质细胞的存在对体内腺体上皮的形成和分化是必不可少的。这些腺体包括甲状腺、胸腺、唾腺和胰腺，它们对间质细胞的依赖程度有很大差异。在离体条件下，胰腺原基只要有间质细胞存在就可以继续发育。（2）分化抑制：用含有成蛙心组

20、织的培养液培养蛙胚，则蛙胚不能发育出正常的心脏，若去除成蛙心组织，则蛙胚发育正常，这说明分化成熟的细胞可以产生某种物质，抑制相邻细胞发生同样的分化，这种作用称为分化抑制。（3）细胞数量效应：当小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时，可发育成具有功能的胰腺组织，但是，如果把胰腺原基切成8小块分别培养，则都不能形成胰腺组织；如果再把分开的小块合起来，又可形成胰腺组织。可见细胞数量对诱导组织形成可能也是必要的。（4）细胞外基质：细胞外基质在胚胎发育和细胞分化中也具有重要的作用。（5）激素的作用：激素对细胞分化的影响可看做是远距离细胞间的相互作用，如昆虫的保幼激素和蜕皮激素。前者的功能是保持幼虫特征，促

21、进成虫器官原基的发育，后者的功能是促进蜕皮和成虫形成的出现。当两者保持一定的比例时，幼虫化蛹，变为成虫。成虫期又开始合成保幼激素，促进性腺的发育。分化潜能 全能性、多能性和单能性受精卵能够分化出各种细胞、组织，形成一个完整的个体，所以把受精卵的分化潜能称为全能性。随着分化发育的进程，细胞逐渐丧失其分化潜能。从全能性到多能性，再到单能性，最后失去分化潜能成为成熟定型的细胞。植物的枝、叶、根都有可能长成一株完整的植株，细胞培养的结果也证明即使高度分化的植物细胞也可以培养成一个完整的植株，因此可以说绝多数植物细胞具有全能性。成熟动物细胞显然不具备全能性。其原因并非在细胞核而在细胞质，如大量的核移殖实

22、验证实，分化细胞的核仍保留完整的基因组DNA。在人的一生中，皮肤、小肠和血液等组织需要不断地更新，这个任务是由干细胞完成的。干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞，多能干细胞可以分化出多种类型的细胞，但它不可能分化出足以构成完整个体的所有细胞，所以多能干细胞的分化潜能称为多能性（pluripotent）。单能干细胞来源于多能干细胞，具有向特定细胞系分化的能力，也称为祖细胞（progenitor）。二、干细胞的特点干细胞具有以下生物学特点：终生保持未分化或低分化特征；在机体的中的数目、位置相对恒定；具有自我更新能力；能无限制的分裂增殖；具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞，造血干细胞、骨髓

23、间充质干细胞、神经干细胞等成体干细胞具有一定的跨系、甚至跨胚层分化的潜能；分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G0期；通过两种方式分裂，对成分裂和不对称分裂前者形成两个相同的干细胞，后者形成一个干细胞和一个祖细胞。根据干细胞的分化能力，可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。全能干细胞可以分化为机体内的任何一种细胞，直至形成一个复杂的有机体。多能干细胞可以分化为多种类型的细胞，如造血干细胞可以分化为12种血细胞。三、胚胎干细胞根据个体发育过程中出现的先后次序不同，干细胞又可分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞（embryonicstemcells，ESC）是指从胚胎内细胞团或原始生殖细胞筛选分离出的具有多能性或全能性的细胞，此外也可以通过体细胞核移植技术获得。ESC能表达POU家族的转录因子Oct-3/4；在移植后能形成的畸胎瘤，在体外适当条件下能分化为代表三胚层结构的体细胞ESC的用途主要有：克隆动物，由体细胞作为核供体进行克隆动物生产，虽然易于取材，但克隆动物个体中表现出严重的生理或免疫缺陷，而且多为致命性的；转基因动物，以ESC细胞作为载体，可大大加快转基因动物生产的速度，提高成功率；组织工程，人工诱导ESC定向分化，培育出特定的组织和器官，用于医学治疗的目的。四、再生狭义地讲再生指生物的器官损伤后，剩余的部分长出与原来形态功