遗传学第六章 基因与发育.ppt

（1）裂隙基因 gap gene 这是一些受母体效应基因调控的合子基因，在胚胎的一定区域（约2个体节的宽度）内表达 这些基因如发生突变，则会使胚胎体节图式出现裂隙 这是胚胎转录的第一批基因 裂隙基因 2、分节基因 第三十页，共49页。 hunchback基因受bcd基因调控而转录表达第一个合子基因。 Bicoid蛋白质结合hunchback基因，激活hunchback基因转录，形成头胸。突变时，不生成头和胸。 Nanos蛋白质则在后部抑制hunchback基因mRNA的翻译，形成腹部。 Nanos蛋白质缺失，抑制形成腹部。 hunchback基因 第三十一页，共49页。 裂隙基因的蛋白质产物使成对规则基因在间隔体节的原基中转录，把宽阔的裂隙基因表达范围分成7个带区。 成对规则基因突变的结果是每隔一个体节就缺失一部分(ftz基因突变纯合子，体节只有正常的一半，7个体节（偶数）消失)。 已知有3个基因：hairy、even－skipped和runt是初级成对规则基因，它们直接受裂隙基因的蛋白质所调控。 （2）成对规则基因（pairrule genes） 成对规则基因 2、分节基因 第三十二页，共49页。 体节极性基因的转录图式是受成对规则基因pair－rule基因所调控，这类基因的功能是保持每一体节中的某些重复结构，体节极性基因在每个体节内部调控其发育模式，包括极性。 当这类基因发生突变后，会使每一体节的一部分结构缺失，而被该体节的另一部分的镜像结构所替代。例如：engrail基因是保持前后体节间的分界，engrail突变型胚胎则出现前后体节融合为一，即每一体节的后半部被后一个体节的前半部的重复结构所替代。 （3）体节极性基因 2、分节基因 第三十三页，共49页。 体节极性基因又激活同源异形基因，同源异形基因负责确定每一个体节的特征结构。眼睛、触角、腿、翅膀等。 同源异形基因发生突变会使一个体节上长出另一个体节的特征性结构。例如，果蝇长触角的部位长出一个腿节，果蝇胸节上长出两对翅膀。 同源异形基因序列中都有一个180个核苷酸的保守序列，编码60个氨基酸。这180个核苷酸序列称为同源框(homeobox)，60个氨基酸残基则成为同源异形基因编码蛋白质中的同源异形域(homeodomain) 3、同源异形基因 第三十四页，共49页。 母体效应基因bcd Hunchback蛋白质梯度 裂隙基因 成对规则基因 体节极性基因 Bicoid蛋白质 同源异形基因 第三十五页，共49页。 遗传学第六章 基因与发育 第一页，共49页。 第一节 发育遗传学概论 从生物学角度来说，发育是高等生物从受精卵开始发育，经过一系列细胞分裂和分化，产生新个体，生长繁殖的一系列过程。 从遗传学角度来说，发育是基因按照特定的时间、空间程序表达的过程。 第二页，共49页。 第二节 基因在细胞分化和细胞决定中的作用 个体 发育 细胞分化的多样性功能 细胞分化 形态建成 生 长 生命的延续性功能 性别分化 繁 殖 细胞分化 ：是指多细胞生物在由一个细胞分裂而来的子细胞群体内，产生出形态上和功能上具有质的差别的两种类型以上的细胞的现象。 第三页，共49页。 芽孢：某些杆菌在发育到某一阶段时，会在內部形成园形或卵形的芽孢，属于细菌的休眠狀态。 首先是在內部一定的部位发生细胞质浓缩，水分剩下不到40﹪，然后再形成多层厚膜。 芽孢核心含有DNA、RNA蛋白质和酵素。外层則依次包括內膜、芽孢壁、皮质层、外膜、芽孢壳和芽孢外壁，不具通透性。有时芽孢可抵抗150℃干热灭菌一小时。 形成芽孢也是有相关基因调控的（σ因子决定一组基因的表达 ） 。 一、单细胞生物的细胞分化和发育的基因调控 第四页，共49页。 特化（specification）：细胞或组织按照已经被决定的命运自主地进行分化，形成特异性组织或细胞地过程。 例如：被决定命运的细胞，按照指令继续分化成特定的组织，形成体节，器官等不同形态。 二、多细胞生物的细胞分化和细胞决定 决定（determination）: 早期胚胎期间的全能或多能干细胞在基因的调控下，确定了特定细胞的分化趋势，即指定了这些细胞的分化命运。 例如：受精卵分裂成512个细胞时所有细胞已经定位，并确定了特定细胞的形态建成等命运。 细胞定向（commitment）：决定和特化 第五页，共49页。 三、秀丽隐杆线虫的细胞特化 非常小而且是透明，便于观察活的完整线虫的内部构造，并且能直接观察线虫发育过程中单个细胞的迁移、分裂以及死亡，从而使人们能了解线虫发育过程