发育生物学教案022448.pdf
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1、欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!教学日志 章节名称 绪 论 学时数 授课时间 教学进度 学生考勤 应到:实到:请假:旷课:课程类型 理论课 讨论课 习题课 实验课 上机课 技能课 其他 教学方法 多媒体授课 目的要求 1.了解发育生物学的研究对象、任务及其与其他学科的关系 2.掌握动物发育的主要特征和基本规律 3.掌握发育生物学模式生物的种类及其特点 4.了解发育生物学的发展简史和发育生物学研究技术 重点 难点 重点:动物发育的主要特征和基本规律、发育生物学模式生物 难点:动物发育的主要特征和基本规律 思考题 作业 教学后记 作
2、业批改及实验记录 说明:1、每次授课前后,任课教师应及时填写。2、授课时间:指授课日期和节次;教学进度:指是否符合教学进度简表 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!绪 论 第一节 发育生物学的研究对象、任务及其与其他学科的关系 一、发育生物学是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、发育、生长到衰老、死亡规律的科学。二、发育生物学主要研究生物个体发育(多细胞生物题从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老和死亡)和生物系统发生中生命发展的机制。三、发育生物学的主要任务是研究生物体发育遗传程序及其调控机制。四、发展基础:胚胎学、遗传学
3、、细胞生物学 第二节 动物发育的主要特征和基本规律 一、多细胞有机体的发育有两个主要的功能 1.产生细胞的多样性并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时间和空间的次序性,保证世代的交替和生命的连续 2.通过繁殖产生新一代的个体,使世代延续 二、动物发生过程 三、动物发育的主要特征和基本规律 第三节 发育生物学的发展简史 一、后成论和先成论 二、细胞理论对胚胎发育和遗传概念的影响 三、发育的嵌合型和调整型 四、诱导的发现 五、遗传学、分子生物学与发育生物学的结合 第四节 发育生物学模式生物 一、脊椎动物模式生物:非洲爪蟾、斑马鱼、鸡、小鼠 二、无脊椎动物模式生物:果蝇、线虫 三、发育生物学模式植物
4、:拟南芥 第五节 发育生物学研究技术 一、常用发育生物学研究技术(一)显微镜技术(二)组织切片技术(三)分子生物学技术(四)原位杂交技术(五)显微注射(六)报道基因技术(七)细胞标记技术 二、发育遗传学技术(一)正向遗传学技术 1.大规模诱变筛选技术 2.插入诱变筛选 3.突变基因的克隆 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!(二)反向遗传学技术 1.基因敲除技术 2.条件基因敲除技术 3.RNA 干扰技术 4.吗啉代寡聚核苷酸 5.显性抑制 6.转基因技术 7.基因捕获 8.果蝇中的克隆化分析 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互
5、联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!教学日志 章节名称 第一章 细胞命运的决定 学时数 授课时间 教学进度 学生考勤 应到:实到:请假:旷课:课程类型 理论课 讨论课 习题课 实验课 上机课 技能课 其他 教学方法 多媒体授课 目的要求 1.掌握细胞形态发生决定子、定型、分化的概念 2.了解胚胎细胞相互作用的概念 重点 难点 重点:细胞形态发生决定子、细胞定型、细胞分化 难点:胚胎细胞相互作用 思考题 作业 教学后记 作业批改及实验记录 说明:1、每次授课前后,任课教师应及时填写。2、授课时间:指授课日期和节次;教学进度:指是否符合教学进度简表 欢迎您阅读并下载本文档,
6、本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!第一章 细胞命运的决定 第一节 细胞命运通过形态发生决定子自主特化 一、细胞定型和细胞分化 1.细胞分化:从单个全能的受精卵产生各种类型的细胞的发育过程。2.细胞定型:细胞在分化之前,将发生一些隐避的变化,使细胞朝特定的方向发展。细胞定型分为特化和决定两个时相。特化的细胞或组织的发育命运是可逆的,而决定的细胞或组织的发育命运是不可逆的。胚胎细胞定型主要有两种方式:胞质隔离和胚胎诱导。3.自主特化和有条件特化(渐进特化、依赖型特化)。4.胚胎发育主要有两种方式:自主型发育(镶嵌型发育)和调整型发育。海鞘、环节动物、软体动物
7、和线虫等属于典型的镶嵌型发育,而海胆、两栖纲、鱼类等属于典型的调整型发育。二、形态发生决定子 形态发生决定子也称为成形素或胞质决定子,广泛存在于各种动物的卵子细胞质中。三、胞质定域 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。又称为胞质隔离、胞质区域化、胞质重排。(一)、海鞘 1.肌质和肌细胞的特化 2.内胚层、表皮和前后轴的决定(二)、软体动物 (三)、线虫 1.生殖细胞的特化 生殖质:胞质中所含的能决定生殖细胞形成的物质。2.咽部原始细胞命运的决定(四)、昆虫 1.极质和生殖细胞的特化 2.果蝇晚期
8、发育中细胞不对称分裂 四、形态发生决定子的性质 (一)、海鞘形态发生决定子 海鞘胚胎中可能含有两类形态发生决定子:一类是可以激活某些基因转录的物质,另一类可能是RNA。(二)、果蝇极质:果蝇卵子极粒主要有蛋白质和 RNA 组成。第二节 细胞命运通过相互作用渐进特化 一、种质学说 二、Wilhelm Roux:镶嵌型发育 1.镶嵌型发育:Roux 认为,蛙胚是由能自我分化的各部分组织在一起形成的镶嵌体,每一部分的发育命运是不能改变的,因为每一个细胞接受一组特定的核决定子,并依据所接受的核决定子分化成相应的组织。2.Hans Driesch:调整型发育 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整
9、理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!3.Sven Horstadius 双梯度模型:在海胆胚胎发育中存在两个彼此相对的梯度:植物极化梯度和动物极化梯度。植物极化梯度在植物级活性最大,动物级化梯度在动物级活性最大。海胆胚胎的正常发育依赖于动物极化梯度和植物极化梯度两者之间的平衡,而不依赖于它们的绝对强度大小。两个梯度之间的不同组合建立起各种中间状态。只要两个梯度强度是平衡的,胚胎就能正常发育。三、两栖类发育调控(一)、胚胎细胞的渐进决定(二)、初级胚胎诱导 1.诱导:胚胎一个区域对另一个区域发生影响,并使后者沿着一条新途径分化的作用。2.初级胚胎诱导:动物胚胎发育过程中存在许多
10、诱导作用,其中脊索中胚层诱导外胚层分化成神经组织,这一关键的胚胎诱导作用称为初级胚胎诱导。欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!教学日志 章节名称 第二章 细胞分化的分子机制-转录和转录前的调控 学时数 授课时间 教学进度 学生考勤 应到:实到:请假:旷课:课程类型 理论课 讨论课 习题课 实验课 上机课 技能课 其他 教学方法 多媒体授课 目的要求 1.掌握基因组相同的概念、基因差异表达的机理 2.掌握染色质结构对基因活性的调控机理 3.掌握基因表达的时间和空间特异性、发育中基因转录水平的调节机制。重点 难点 重点:1.基因组相同的
11、概念、基因差异表达的机理 2.染色质结构对基因活性的调控机理 3.基因表达的时间和空间特异性、发育中基因转录水平的调节机制 难点:基因表达的时间和空间特异性、发育中基因转录水平的调节机制 思考题 作业 教学后记 作业批改及实验记录 说明:1、每次授课前后,任课教师应及时填写。2、授课时间:指授课日期和节次;教学进度:指是否符合教学进度简表 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!第二章 细胞分化的分子机制-转录和转录前的调控 1.在多细胞生物体内,每一个细胞有一定的性状,即细胞特定基因型在一定条件下的表现,也称为细胞表型。2.根据细胞表
12、型可将细胞分为 3 类:全能细胞、多潜能细胞、分化细胞。3.细胞分化是基因差异性表达的结果,差异性基因表达产生的原因主要来自两个方面:一是细胞内环境的差异影响核基因的表达;二是细胞外环境的影响。4.基因差异表达的调控机制主要是在以下几个水平完成:一是差异基因转录;二是核 RNA 的选择性加工;三是 mRNA 的选择性翻译;四是差别蛋白质加工。第一节 基因组相同和基因差异表达 一、有机体不同组织细胞基因组相同的证据 1.遗传学证据 2.胚胎学证据 3.分子生物学证据 二、核潜能的限定 1.在发育中核潜能被限定 2.细胞核具有潜在全能性的研究 三、基因组相同的例外 基因组的改变 1.染色质消减:马
13、蛔虫、瘿蝇 2.基因重排:B 淋巴细胞发育过程中免疫球蛋白轻链基因重排 3.基因扩增:非洲爪蟾卵母细胞核糖体RNA 的基因扩增 第二节 染色体水平基因活性的调控 一、染色质 染色质根据在细胞分裂间期折叠压缩的状况分为异染色质和常染色质。1.X 染色体失活 2.水蜡虫的染色体失活 二、选择性基因转录的染色质变化 1.染色体疏松区 2.灯刷染色体 第三节 转录水平的调控 一、基因表达的时间和空间特异性 1.基因表达的时间特异性是指有些特异性基因,只有在发育的某一个特定时期或某些时期才具有活性,而在其他时期则是无功能的基因。2.基因表达的空间特异性主要指基因表达的组织细胞特异性。二、发育中基因转录水
14、平的调节和变化(一)、卵清蛋白基因的转(二)、珠蛋白基因的转录(三)、转录调控蛋白对 5S 核糖体 RNA 基因表达的转录 1.中心启动子元件 2.TF a 的转录调节(四)、转录调控的“开关基因”欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!三、差异基因转录的调控机制(一)、外显子和内显子(二)、启动子和增强子 1.启动子的结构和功能 2.与启动子结合的反式作用因子 3.增强子的结构和功能(三)、转录因子 转录因子是基因调控的反式作用因子,是能与启动子和增加子结合的蛋白质。转录因子既含有特异性 DNA 结合域,又含有能与启动子或增强子结合并
15、刺激基因转录的结构域,可分为通用转录因子和特殊转录因子。1.同源异型框蛋白 2.POU 蛋白(四)、激素应答成分(五)、免疫球蛋白轻链基因的转录调控 1.免疫球蛋白基因 2.抗体轻链基因的产生 3.抗体重链基因的产生 4.免疫球蛋白基因的顺式调节 5.免疫球蛋白基因表达的反式调节(六)、转录因子活性的调节 1.转录调节:如果转录因子是调节特定基因表达的蛋白质,这些转录因子可以通过其他转录因子调节蛋白质的合成。2.蛋白质的修饰和RNA 剪接 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!教学日志 章节名称 第三章 细胞分化的分子机制-转录后的调
16、控 学时数 授课时间 教学进度 学生考勤 应到:实到:请假:旷课:课程类型 理论课 讨论课 习题课 实验课 上机课 技能课 其他 教学方法 多媒体授课 目的要求 1.掌握 RNA 加工对基因转录的调控作用 2.理解翻译和翻译后水平的基因表达调控机制 重点 难点 重点:RNA 加工对基因转录的调控作用 难点:翻译和翻译后水平的基因表达调控机制 思考题 作业 教学后记 作业批改及实验记录 说明:1、每次授课前后,任课教师应及时填写。2、授课时间:指授课日期和节次;教学进度:指是否符合教学进度简表 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!第三
17、章 细胞分化的分子机制-转录后的调控 第一节 RNA 加工水平的调控 一、mRNA 前体与 mRNA 1.异质性核 RNA 2.细胞核 RNA 和 mRNA 的复杂性 3.前体 RNA 的加工对早期发育的调控 4.细胞核中未加工 mRNA 前体存在的证据 二、RNA 加工水平的调控 (一)、淋巴细胞的差别 RNA 加工使同一基因合成不同的蛋白质(二)、相同基因在不同发育时期或不同组织细胞中合成不同的蛋白质(三)、选择性 RNA 加工与性别决定(四)、RNA 3末端的决定 1.顺式作用元件 2.反式作用元件(五)、mRNA 向核外的运输 第二节 翻译和翻译后的调控 一、翻译水平的调控(一)、翻译
18、过程(二)、mRNA 寿命的不同对蛋白质合成的调控 不同基因的mRNA的半衰期不同,主要受其3UTR控制。短寿命mRNA的3UTR通常含有一个或多个 AU 富集区,其作用是促进 Poly(A)降解。(三)、激素对特定 mRNA 稳定性的影响 二、早期发育中母体效应因子的影响(一)、早期发育母体效应因子调控的证据 1.蜗牛的卵裂方向由母体效应因子决定 2.海胆杂交后代的初级中胚层细胞平均数由母体效应因子决定 3.去核实验(二)、贮藏性 mRNA 的发现:Brachet 等(1963)和 Denny、Tyfer(1964)最早发现卵母细胞通过贮藏性 mRNA 调控早期发育,但只能发育到囊胚期。(三
19、)、卵母细胞贮藏性 mRNA 性质和位置 1.卵母细胞贮藏性 mRNA 的种类 2.贮藏性 mRNA 的定位 三、翻译和翻译后的调控的机制(一)、卵母细胞翻译调控的假说 1.掩蔽母源性 mRNA 假说 2.poly(A)“尾巴”假说或多聚腺苷酸化假说(二)、关于早期发育的几点启示(三)、胚胎基因组的激活(四)、血红蛋白翻译水平的控制(五)、翻译水平控制的广泛性(六)、RNA 编辑(七)、翻译后的调控 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!教学日志 章节名称 第四章 发育中的信号传导 学时数 授课时间 教学进度 学生考勤 应到:实到:请
20、假:旷课:课程类型 理论课 讨论课 习题课 实验课 上机课 技能课 其他 教学方法 多媒体授课 目的要求 1.掌握参与早期胚胎发育的信号途径种类 2.了解各种信号途径调节过程 重点 难点 重点:参与早期胚胎发育的信号调节途径 难点:参与早期胚胎发育的信号调节过程 思考题 作业 教学后记 作业批改及实验记录 说明:1、每次授课前后,任课教师应及时填写。2、授课时间:指授课日期和节次;教学进度:指是否符合教学进度简表 欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!第四章 发育中的信号传导 1.细胞通讯在胚胎发育中起着关键作用。2.信号传导是细胞通
21、讯的主要形式,即由信号细胞产生信号分子,诱导靶细胞发生某种反应。3.靶细胞通常通过特异性受体识别细胞外信号分子,并把细胞外信号转变为细胞内信号,引起细胞发生反应,这一过程称为信号传导。第一节 参与早期胚胎发育的信号调节途径 一、TGF 信号途径 1.TGF即转化生长因子,是一类分泌性的信号分子。2.TGF超家族因子包括 30 多个成员,可分为 TGF、BMP、Activin 等亚类。3.TGF家族因子在早期发育中起关键作用,如 TGF1,2,3,5 参与了细胞外基质形成和细胞分裂的调节;BMP 因子在脊椎动物及果蝇的胚胎背-腹轴式形成过程中具有重要作用;Nodal(属于 BMP 因子亚类)在脊
22、椎动物胚胎中胚层的图式形成及左-右轴的建立过程中起着关键作用。二、Wnt 信号途径 1.Wnt基因家族编码一类分泌性的信号因子,在早期胚胎发育中具有重要功能,根据其活性的差异,可将 Wnt 蛋白分为两大类:Wnt-1/wg 类和 Wnt-5a 类。2.Wnt-1/wg 类基因在爪蟾胚胎中异位表达时可以诱导次级体轴的形成并能够转化 C57MG 乳腺上皮细胞。3.Wnt-5a 类成员不具有次级体轴诱导的能力,但可以降低细胞的黏着性,改变细胞的运动状态。三、Hedgehog 信号途径 1.Hedgehog(Hh)家族蛋白是一类分泌性的信号分子,在动物发育过程中具有重要作用。2.果蝇的 Hedgeho
23、g 信号途径在体节形成中起着重要作用。3.脊椎动物的 Sonic Hedgehog(Shh)参与了神经系统的背-腹轴图式形成及肢的发育,Indian Hedgehog(Ihh)参与了骨骼的发育。四、Notch 信号途径 1.Notch 信号途径在神经细胞分化、脊椎动物体节的发育等过程中具有重要作用。2.Notch 信号只能作用于相邻细胞之间。3.Notch 信号的传递是通过膜内蛋白水解机制进行的。4.从 Notch 受体的合成、加工到最后的信号传递先后经历了 3 次蛋白水解。五、酪氨酸激酶受体途径 1.大多数生长因子的细胞表面受体属于酪氨酸激酶受体(RTK)家族,包括表皮生长因子(EGF)、成
24、纤维细胞生长因子(FGF)、神经细胞生长因子(NGF)、血小板源生长因子(PDGF)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、胰岛素、胰岛素样生长因子(IGF)、Ephrin 等。2.RTK 属于单跨膜蛋白,其共同特征是细胞内部部分带有酪氨酸激酶结构域,具有酪氨酸激酶活性。不同生长因子受体在结构上也有所差异。3.RTK 主要激活 MAPK(丝裂原激活的蛋白激酶)信号传递途径。六、JAK-STAT 信号途径 JAK-STAT 信号途径在血细胞及骨骼的生长与分化等过程中具有重要作用。欢迎您阅读并下载本文档,本文档来源于互联网整理,如有侵权请联系删除!我们将竭诚为您提供优质的文档!七、视黄酸途径 1.视黄
25、酸又称维甲酸或维生素 A 酸,是维生素 A 的衍生物,是一类小分子脂溶性信号分子,可以自由通过细胞膜和核膜。视黄酸受体主要存在于细胞核中,可以分为两大类,即视黄酸受体(RAR)和视黄素 X 受体(RXR)。2.视黄酸在脊椎动物神经系统前-后轴的图式形成及肢的再生过程具有重要作用。第二节 信号活性的调控与相互关联 一、信号活性的调控 1.对配体活性的调节 2.对受体活性的调节 3.对信号途径中转录效应因子活性的调节 4.信号活性的负反馈调节 二、信号途径的关联与整合 1.不同信号传递途径的相互关联 2.信号途径特异性的调控 1)只有当信号途径转录效应因子与组织特异性转录因子同时结合到靶基因的增强
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