发育：记忆和理解概念
绪论
概念：
先成论：在公元17世纪后期和18世纪，以精源学说和卵源学说为代表的先成论占了主导地位。精源学说认为胚胎预先存在于精子中，卵源学说认为卵子中本来就存在微小的胚胎雏形。这两个学说的共同点在于认为胚胎是成体的雏形，是配子中本来的固有结构，胚胎发育仅仅是原有结构的增大。
渐成论：又称后成论，早在公元前，Aristotle(公元前384-公元前322年)对于动物胚胎的不同部分和成体动物各种结构形成的原因提出了自己的观点，他在观察鸡、星鲛和一些无脊椎动物胚胎的基础上，他提出胚胎是由简单到复杂逐渐发育形成的，这个理论后来被称为“后成论”。
多线染色体：一种缆状的巨大染色体，见于有些生物生命周期的某些阶段里的某些细胞中。由核内有丝分裂产生的多股染色单体平行排列而成。各染色单体上的染色粒并排排列，构成多线染色体的带，带与带之间则称间带。多线染色体的这种结构可用光学显微镜观察，也能在多线染色体上用原位分子杂交法进行基因定位，并就其结构与功能之间的关系进行系统研究，因此是细胞学和遗传学研究的有用材料。
胚胎诱导：在有机体的发育过程中，一个区域的组织与另一个区域的组织相互作用，引起后一个组织分化方向上的变化的过程。
组织者：能够诱导外胚层形成神经系统，并和其他的组织一起调整为中轴器官的胚孔背唇部分。
简述题
1. 发育生物学的定义，研究对象和研究任务？
答：定义：是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学。
研究对象：主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老死亡，即生物个体发育中生命现象发展的机制。同时还研究生物种群系统发生的机制。
2.先成论和渐成论有何区别？
答：早在公元前，Aristotle(公元前384-公元前322年)对于动物胚胎的不同部分和成体动物各种结构形成的原因提出了自己的观点，他在观察鸡、星鲛和一些无脊椎动物胚胎的基础上，他提出胚胎是由简单到复杂逐渐发育形成的，这个理论后来被称为“后成论”，又称“渐成论”。在公元17世纪后期和18世纪，以精源学说和卵源学说为代表的先成论占了主导地位。精源学说认为胚胎预先存在于精子中，卵源学说认为卵子中本来就存在微小的胚胎雏形。这两个学说的共同点在于认为胚胎是成体的雏形，是配子中本来的固有结构，胚胎发育仅仅是原有结构的增大
3.Spemann在发育生物学上有何贡献？
答：1924年，Spemann和助手Mangold进行了著名的胚孔背唇移植实验。这个实验将蝾螈原肠胚早期的胚孔背唇组织移植到另一个同期受体胚胎的胚孔侧唇表面，随着受体胚胎发育的进程，大部分移植组织也内陷进入胚胎中，他们发现到原肠胚后期诱导产生了另一个次生胚。自此之后，胚胎发育中的诱导作用和细胞之间相互作用的重要性得到了充分的重视。
4.摩尔根在发育生物学上有何贡献？
答：孟德尔于20世纪20年代创立了著名的基因学说，揭示了基因是组成染色体的遗传单位，它能控制遗传性状的发育，也是突变、重组、交换的基本单位。摩尔根在遗传学实验中主要是以果蝇为实验材料，他的重要发现都是从果蝇身上取得的。有人说：上帝为了摩尔根才创造了果蝇。现在，发育生物学研究中十分注重模式生物的研究，生物是从共同祖先演化而来的，所以对生命活动有重要功能的基因在进化上是保守的，也就是说，这些基因的结构和功能，在低等生物和高等生物中是相似的。因此，可以用比较容易研究的生物作为模型来研究其基因的结构和生物学功能，由此获得的信息可以使用于其他比较难以研究的生物，特别是推测相似的人体基因的功能。
5.发育生物学的发展有赖于哪些学科的发展？
答：发育生物学是由于细胞生物学、遗传学、生物化学、分子生物学等多个生命科学学科的发展和胚胎学的相互渗透，在胚胎学基础上发展和形成的一门学科，因此它的发展和进步有赖于多个相关生命学科的共同发展
6.发育生物学对国民经济的发展有何作用？
答：发育生物学既是重要的基础生命科学理论，其成果又具有广阔的应用前景，对于解决人口、健康、农业生产的发展和生物资源的利用等问题都具有极其重要的意义。发育生物学的研究不仅涉及正常发育的机制，还涉及异常发育的机制，对于肿瘤、艾滋病、畸形发生机制的研究是临床医学的基础。由于人类基因组研究计划的顺利进行，我们将能够更加清楚的阐明人类正常发育和异常发育的分子机制，这也是攻克癌症和其他绝症的必要理论基础。关于受精和早期胚胎发育机制的研究则是计划生育、优生优育工作的理论根据。克隆技术、胚胎切割、转基因动植物等生物技术的应用，对国民经济和农业现代化的可持续发展具有重要意义。
7、多细胞个体发育的两大功能？
答：1.产生细胞多样性并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时空特异性；
2.保证世代交替和生命的连续。
8、书中所讲爪蟾个体发育中的一系列概念？
答：受精：精子和卵子融合的过程称为受精。
卵裂：受精后受精卵立即开始一系列迅速的有丝分裂，分裂成许多小细胞即分裂球，这个过程称为卵裂。
囊胚：卵裂后期，由分裂球聚集构成的圆球形囊泡状胚胎称为囊胚。
图式形成：胚胎细胞形成不同组织，器官和构成有序空间结构的过程
胚轴：指从胚胎前端到后端之间的前后轴和背侧到腹侧之间的背腹轴
9、模式生物的共性特征？
答：a.其生理特征能够代表生物界的某一大类群；
b.容易获得并易于在实验室内饲养繁殖；
c.容易进行试验操作，特别是遗传学分析。
10、所讲每种发育生物学模式生物的特点，优势及其应用？
答：a.两粞类——非洲爪蟾取卵方便，可常年取卵，卵母细胞体积大、数量多，易于显微操作。应用：最早使用的模式生物，卵子和胚胎对早期发育生物学的发展有举足轻重的作用。
b.鱼类——斑马鱼受精卵较大，发育前期无色素表达，性成熟周期短、遗传背景清楚。优势：a,世代周期短；b,胚胎透明，易于观察。应用：大规模遗传突变筛选。
c.鸟类——鸡胚胎发育过程与哺乳动物更加接近，且鸡胚在体外发育相对于哺乳动物更容易进行试验研究。应用：研究肢、体节等器官发育机制。
d.哺乳动物——小鼠特点及优势：繁殖快、饲养管理费用低，胚胎发育过程与人接近，遗传学背景较清楚。应用：作为很多人类疾病的动物模型。
e.无脊椎动物果蝇：繁殖迅速，染色体巨大且易于进行基因定位。酵母：单细胞动物，容易控制其生长，能方便的控制单倍体和二倍体间的相互转换，与哺乳动物编码蛋白的基因有高度同源性。秀丽隐杆线虫：所有细胞能被逐个盘点并各归其类；生命周期很短，只有2.5h；容易实现基因导入；已建立完整从受精卵到所有成体细胞的谱系图。
11、发育生物学实验技术：gene knock-out、RNAi、MO等？
答：Gene knock-out:基因打靶，通过外源DNA和染色体之间的同源重组，对基因组进行精确的定点修饰和改造的一种技术。
RNAi:又叫RNA干扰，利用dsRNA的高效特异性降解细胞内同源mRNA，从而阻断体内靶基因的表达。
MO：吗啉代寡聚核苷酸，是一种利用反义寡聚核苷酸抑制特定mRNA的翻译而阻断目的基因功能的方法。
第一章细胞命运的决定
参考答案
概念
形态发生决定子：是细胞质中的一类分子，在母细胞中呈极性分布，细胞分裂时导致两个子细胞中只有一个能够继承这种物质，它们有助于细胞命运的决定。
细胞分化：是指从单个全能的受精卵产生个体各种类型细胞的发育过程。
自主特化：细胞的命运决定与卵裂时所获得的细胞质相关，这种细胞发育命运完全由内部细胞质组分决定的定型方式称为自主特化(autonomous specification) 。
有条件特化：细胞或组织的命运与细胞所处的位置，即相邻细胞或组织之间通过相互作用有关。这种通过相邻细胞或组织之间相互作用定型方式称为有条件特化或渐进特化或依赖型特化。
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。这一现象称为胞质定域，也称胞质隔离、胞质区域化、胞质重排。
极叶：呈螺旋卵裂的角贝胚胎在第一次卵裂前植物极部分向下凸出，而在卵子植物极部分形成一个胞质突起，通常称为极叶。
染色体消减：副蛔虫受精卵第一次分裂为纬裂，受精卵沿赤道分为动物极和植物极两个裂球。第一次卵裂形成的动物极裂球在下一次分裂开始前，染色体两端裂解成数十个小片段，散落到细胞质中，不再加入到新形成的细胞核内，因而失去很多基因。这一现象称为染色体消减。三叶期：某些呈螺旋型卵裂的胚胎（主要是软体动物和环节动物）在第一次卵裂时受精卵不对称地分裂为两部分，形成两个裂球AB和CD，极叶和CD裂球相连。在某些种类中，极叶总体积约占卵子总体积的1/3，和正在的受精卵相连的部分很细，因此，极叶看起来像一个裂球。这时的胚胎外呈三叶状，称为三叶期。
叙述题
1.简述感受性的特点
感受性：是指反应组织以一种特异方式对诱导刺激起反应的能力。
2.自主特化和渐进特化的特点
特化是指一个细胞或者组织放在中性环境可自主分化；特化细胞或组织移植到胚胎不同部位，它就会分化成不同组织，它发育命运是可逆的。
（1）自主特经的特点是：
①主要出现在多数无脊椎动物（海鞘、栉水母、环节动物、线虫和软体动物）；
②细胞命运由其所获得的卵内特定的细胞质组分决定；
③卵裂方式和卵裂球命运不能改变；
④细胞谱系“创始细胞”一般在胚轴两极部分形成；细胞的特化发生在胚胎细胞大量迁移之前；
⑤产生“镶嵌型”发育；
⑥细胞不能改变发育命运；
⑦不能填补所分离裂球留下的空缺；
（2）渐进化的特点是：
①多出现在为脊椎动物及部分无脊椎动物中（海胆、两栖类和鱼类）；
②细胞的命运由细胞之间相互作用决定
③卵裂方式和卵裂球的命运可以改变
④细胞特化发生在大量的细胞重排和迁移之后或相伴
⑤产生“调整型”发育
⑥细胞可以改变发育命运
⑦填补所分离裂球留下的空缺
3.举例说明海鞘的形态发生决定子的存在。
形态发生决定子：是细胞质中的一类分子，在母细胞中呈极性分布，细胞分裂时导致两个子细胞中只有一个能够继承这种物质，它们有助于细胞命运的决定。
海鞘胚胎确实类似于依据卵内贮存信息进行自我分化的镶嵌体。海鞘胚胎卵裂时，不同的细胞接受不同区域的卵细胞某些海鞘卵细胞质不同区域具有不同的颜色，如柄海鞘受精卵细胞质根据所含色素不同可分为4个区域质。不同区域的卵细胞质含有不同的形态发生决定子，具有不同的发育命运：黄色新月区含有黄色细胞质，称为肌质(myoplasm)，将来形成肌细胞。灰色新月区含有灰色细胞质，将来形成脊索和神经管。动物极部分含透明细胞质，将来形成幼虫表皮。灰色卵黄区含大量灰色的卵黄，将来形成幼虫消化道。
4.举例说明在镶嵌型发育的胚胎中存在细胞相互作用决定细胞发育命运。
（1）肌肉组织的诱导
8-细胞期的b4.2、A4.1裂球各自分离培养，不能形成肌肉组织。而将其两者一起培养时则在胚胎中出现形成肌肉组织。
（2）神经组织的诱导
8-细胞期时把各裂球分离培养时不出现神经细胞，只有当a4.2和A4.1配合后，才能形成脑和触须组织。
5.简述软体动物中形态发生决定子的存在。
6.简述副蛔虫早期卵裂中发生的染色体消减与生殖细胞发生的关系。
副蛔虫受精卵第一次分裂为纬裂，受精卵沿赤道分为动物极和植物极两个裂球。
1) 靠近动物极的裂球发生染色体消减现象
第一次卵裂形成的动物极裂球在下一次分裂开始前，染色体两端裂解成数十个小片段，散落
到细胞质中，不再加入到新形成的细胞核内，因而失去很多基因。这一现象称为染色体消减(chromosomediminution)。
2) 植物极胞质中含有保护细胞核染色体不发生消减的物质（生殖质），并决定有关裂球形成生殖细胞。
副蛔虫胚胎第二次分裂时，动物极裂球呈经裂，而植物极裂球仍呈纬裂。第二次卵裂形成的两个植物极裂球开始都含有正常数目的染色体。不过，其中靠近动物极裂球的染色体在下一次分裂前又发生消减。因此，在4—细胞期，只有一个最靠近植物极的裂球含有全数染色体(全套基因)。在随后两次分裂中，最靠近植物极的裂球每分裂一次，就有一个裂球中的染色体发生消减。到16—细胞期，只有两个裂球含全数染色体。在这两个裂球中，最终只有一个保留全数染色体，发育成生殖细胞，而另一个的染色体最终发生消减，形成体细胞。因此，全数染色体只存在于将来形成生殖细胞的裂球里。
8.简述蠓的极质、极粒及极细胞的关系。
9.以海鞘为例说明形态发生决定子的化学组成。
海鞘形态发生决定子
第一类是可以激活某些基因转录的物质。
玻璃海鞘(Ciona)胚胎放在转录抑制剂放线菌素D(actinomycin D)溶液中培养时，不能形成AChE，这说明乙酰胆碱酯酶基因没被激活。将从海鞘各期胚胎中纯化的mRNA注入蛙卵时，可以翻译成蛋白质。Meedel和Whittaker用这一方法证明：海鞘直到原肠胚期才能在t34．1裂球后裔细胞中检测到乙酰胆碱酯酶mRNA。可见AChE是由新合成的mRNA翻译来的。另一方面，Crowther和Whittaker发现海鞘胚胎中多数组织特异性结构的形成都对转录抑制剂敏感，由此推测形态发生决定子可能通过激活某些特定基因转录而发生作用。
第二类形态发生决定子可能mRNA。
碱性磷酸酶是海鞘胚胎内胚层特异性酶。用抑制mRNA合成的放线菌素D处理海鞘胚胎，不影响碱性磷酸酶的形成，但是用抑制蛋白质合成的嘌呤霉素(puromycin)处理海鞘胚胎，则抑制碱性磷酸酶的产生。因此，海鞘内胚层的碱性磷酸酶mRNA必定已存在于卵细胞质中，它在卵裂时分离到将来发育成内胚层的裂球中。
10.简述果蝇形态发生决定子的化学组成。
11.简述种质学说的内容。
魏斯曼1892年提出的有关遗传物质的学说。认为多细胞的生物体可截然地区分为种质和体质两部分。种质是亲代传递给后代的遗传物质，存留在生殖细胞的染色体上，种质可以发育为新个体的体质，但有一部分仍保持原来的状态作为后代发育的基础，体质可以通过生长和发育而形成为新个体的各个组织和器官，但它不能产生种质。体质受环境影响而获得的变异性状也不能遗传递给后代。体质随个体死亡而消失；只有种质才能世代传递，连续不绝。所以这一学说又称为种质连续学说。
魏斯曼的种质学说是在 C.R.达尔文的选择学说的基础上概括了当时生物科学中的成果和他自己的研究结果推论出来的。这一学说对以后的染色体遗传理论的建立以及基因学说的发展具有重要的影响。种质学说是生物科学中推论性较强的重要假说。在生物科学特别是遗传学的发展上，种质学说所起的推动作用是巨大的。魏斯曼在种质学说中所提出的遗子、定子和生源子的一些设想虽与 C.J.孟德尔所说的遗传因子并不存在任何直接的联系，可是他已估计到染色体中遗传单位的存在，认识到遗传物质是由微小的物质颗粒所组成。并且为了说明种质的变异，他推论新个体的种质是由各含半数染色体的精子和卵通过受精而组合形成的，从而促进了遗传学与细胞学研究的结合，为后来T.H.摩尔根开创的细胞遗传学和对遗传物质的深入探索奠定了理论基础。
12.细胞定型？可分哪两个阶段（特化与决定）？特化与决定的区别？
答：细胞定型；在细胞化为具有一定的形态和一定功能之前，细胞内部已经发生了一些隐蔽的变化，使细胞具有朝特定方向发生的潜力，这一过程为细胞定型或指定
细胞定型可分为特化与决定两个阶段，区别：已特化细胞或组织的发育命运是可逆的，而已决定细胞或组织的发育命运是不可逆的。
13.细胞定型的作用方式（自主特化与有条件特化）？自主特化与有条件特化的区别？答：细胞定型的作用方式：1、通过胞质隔离实现（既自主特化）2、通过胚胎诱导实现（既有条件特化）
区别：通过胞质隔离指定细胞发育命运是指卵裂时，受精卵内特定的细胞质分离到特定的裂球中，裂球中所含有的特定胞质可以决定它发育成哪一类细胞，而与邻近细胞没有关系，细胞发育命运完全由内部细胞质组分决定。通过胚胎诱导指定细胞发育命运是指胚胎发育过程中，相邻细胞或组织之间通过相互作用，决定其中一方或双方字报的分化方向，相互作用开
始前，细胞可能具有不止一种分化潜能，但是和邻近细胞或组织的相互作用逐渐限制它们的发育命运，使之只能朝一定的方向分化，细胞的发育命运取决于与其邻近的细胞或组织。14.镶嵌性发育和调整型发育？举例？
答：镶嵌型发育：如果在发育早期将一个特定裂球从整体胚胎上分离下来，他就会形成如同其在整体胚胎中将会形成的结构一样的组织，而胚胎其余部分形成的组织会缺乏分离裂球所能产生的结构，两者恰好相补。这种以细胞自主特化为特点的胚胎发育模式称为镶嵌型发育。如：栉水母、海鞘、环节动物、线虫、软体动物。
调整型发育：对细胞进行有条件特化的胚胎来说，如果在发育早期将一个分裂球从整体胚胎上分离下来，剩余胚胎中某些细胞可以改变发育命运，填补分离掉的裂球所留下的空缺，仍形成一个正常的胚胎。这种以细胞有条件特化为特点的胚胎发育模式称为调整型发育。如：海胆、两栖类、鱼类。
第二章细胞分化的分子机制—转录和转录前的调控
第三章细胞分化的分子机制——转录后的调控
参考答案：
一、名解：
转决定：成虫盘细胞未按其已决定的命运分化成为一定的器官而分化成为成体其他器官的现象称为转决定。
转分化：是指由一种部分分化了的组织的细胞转化为另一种组织类型的充分分化的细胞。如虹膜可再转化为晶状体，神经视网膜和色素上皮可转化为晶状体或类晶状体。
染色体疏松区：
基因印迹：指某一个基因是否在胚胎中表达，取决于其来自于父亲或母亲。雄核和雌核在发育中的作用不完全相同，都是胚胎正常发育所必需的。
开关基因：在发育中有些基因是否表达，可以决定细胞向两种不同的命运分化。如线虫的lin-12基因，果蝇的notch基因和脊椎动物的myodl基因，我们称它们为开关基因。
剂量补偿效应：尽管雌性动物中具两倍的X染色体数，但是雌性及雄性中却具有几乎等量的X染色体编码的酶，这种平衡称为剂量补偿。
染色体失活：在某些情况下DNA序列折叠压缩的状况可以发生改变，转变成为异染色质失去转录活性。这个现象称为染色体失活，如雌性哺乳动物的两个X染色体中有一个随机失活。异质性核RNA：由于转录模板不同，细胞核内前体RNA的长度和性质差异较大，所以核RNA 又称为异质性核RNA。
miRNA：微小RNA(microRNA，简称miRNA)是生物体内源长度约为20－23个核苷酸的非编码小RNA，通过与靶mRNA的互补配对而在转录后水平上对基因的表达进行负调控，导致mRNA 的降解或翻译抑制。到目前为止，已报道有几千种miRNA存在于动物、植物、真菌等多细胞真核生物中，进化上高度保守。
二、问答：
1、基因相同的例外(基因组改变)的例子有哪些？
一般而言，有机体绝大多数细胞的核DNA保持相对稳定。在已分化细胞中不表达的基因仍然存在，而且还具有潜在的全能性，都符合基因组相同的规律。但在有些特殊的细胞中基因组也发生了改变。
染色质消减——马蛔虫受精卵染色体消减、蠓胚胎中的染色体消减
基因重排——免疫球蛋白基因的重排，轻链的基因编码含有DNA三个片段（V、J、C）和重链的基因有四个片段（V、J、D、C）都发生了重排。
基因扩增——许多动物卵子发生期出现核糖体RNA基因（r－DNA）基因的扩增，这些扩增的基因都位于染色体之外形成许多小颗粒，从电子显微镜下观察到核仁增加。
2、简述B淋巴细胞发育过程中免疫球蛋白轻链基因重排。
3、简述哺乳动物X染色体的失活（Lyon假说内容及补充）
Lyon假说内容：
1）、正常雌性体细胞中，只有一条X有活性（activation X,Xa)，另一条在遗传上无活性（inactivation X,Xi ），保证雌雄性X染色体上基因产物相同。
2）、失活是随机的。
3）、杂合体雌性在伴性基因的作用上是嵌合体
4）、失活发生在胚胎发育的早期，如人类（合子细胞增殖到5-6千个细胞时），且一旦失活，此细胞所有后代细胞的此染色体均处于失活状态。
补充：
1） X染色体的失活并不是贯穿于X染色体的整个长度。虽然几乎所有的基因在X染色体的长臂上，但X染色体短臂上的基因并不发生这种失活。
2） X染色体失活仅适用于体细胞中，而不适用生殖细胞。在雌性生殖细胞，失活的X 染色体在细胞进入减数分裂前不久重新激活。在成熟卵母细胞中，两条X染色体都有活性。在每一代，X染色体失活必须重新确定。
3）小鼠中最早的X染色体失活发生在滋养层细胞中，此处父本来的X染色体特异性地失活。
4、简述水蜡虫的染色体失活
这种动物雌性个体的细胞中不具有兼性型异染色质，但是雄性个体细胞的一整套单倍体父源性染色体经历异染色质化而失去转录活性，甚至本来在雄性亲代的细胞中是具有转录活性的常染色质，在传递给雄性子代时也转变成为异染色质。这样在雄性动物的细胞核中存在一套单倍体母源性的常染色质和一套单倍体父源性的异染色质。
在精子发生的减数分裂中，异染色质化的染色质也不进入精子的细胞核，精子细胞核中仅具有一套单倍体母源性的遗传信息。精子与卵子结合受精，如果产生雄性后代，精子携带来的染色体再次经历异染色质化而失去转录活性。其结果在雄性个体中除了少数组织中出现异染色质化逆转的情况之外，进行表达的基因几乎全部是母源性的。
5、已证实在哪三个方面DNA甲基化导致差异性基因活性
(1)启动子的甲基化导致编码组织特异性蛋白基因的时空调节。这主要见于脊椎动物中。（2）DNA甲基化与区别哺乳动物中一些卵子来源和精子来源的基因有关，从而使早期发育中仅其中一个表达(基因印迹)。
（3）DNA甲基化与每一雌性细胞中两个X染色体中一个基因的持续抑制有关。
6、甲基化怎样抑制转录呢
DNA甲基化对转录的抑制主要决定于甲基化CpG的密度和启动子强度两个因素：启动子附近甲基化CpG的密度是阻遏作用的主要决定因素。弱的启动子可被散布的甲基化CpG完全阻遏，若外加增强子使启动子强化，则在同样程度的甲基化影响下转录可以恢复；如果甲基化CpG位点进一步增加，转录就会完全停止。阻遏的严重程度与甲基化CpG区对MeCP1（methylCpG-bindingprotein1）的亲和力成正比。可见在转录的充分激活和完全阻遏之间的调节开关决定于甲基化CpG密度和启动子强度的平衡。
7、小鼠印记基因IGF2和IGF2R控制基因表达的机制
小鼠中亲代印记控制基因表达（1）
小鼠中亲代印记控制基因表达（2）
8、甲基化与非甲基化CG 二聚体的分布可用哪两个限制性内切酶分析？ 甲基化与非甲基化CG 二聚体的分布可用限制性内切酶HpaII 及MspI 来分析。
HpaII (-CCGG-)
MspI (-CCGG-)(-CCGG-)
甲基化
9、简述基因表达的时间和空间特异性。
基因表达的时间特异性（temporal specificity ）：按功能需要，某一特定基因的表达严格按特定的时间顺序发生，这就是基因表达的时间特异性。
基因表达的空间特异性（spatial specificity ）：在个体生长全过程，某种基因产物在个体按不同组织空间顺序出现，这就是基因表达的空间特异性。基因表达伴随时间或阶段顺序所表 现出的这种空间分布差异，实际上是由细胞在器官的分布决定的，因此基因表达的空间特异性又称细胞特异性（cell specificity ）或组织特异性（tissue specificity ）。
10、举例简述开关基因。
发育中有些基因是否表达，可以决定细胞向两种不同的命运
IGF-2 父本
表达 母本 不表达 H19 父本 不表达 母本 第
七
条
染
色
体印记（与特定甲基化模式无关） 甲基化 印记 H19表未甲基化 产生一个不翻译的RNA 该RNA 的唯一功能就是抑制IGF2的转录
IGF2R
父第
十
七
条染
色
体启动子上甲基化位点被甲基化 本 印记 产生一个反义才IGF2R 的RNA 内含子上甲基化位点未被甲基化 父本IGF2R 不表母本 印记 启动子上甲基化位点未被甲基化
不能产生一个反义才IGF2R 的RNA 内含子上甲基化
位点被甲基化 母本IGF2R 表从转录或转录后水平抑制IGF2Rb 表达
1)、线虫的lin－12基因：
lin－12正常表达,Z1.Ppp和Z4.Aaa细胞发育成子宫颈(齿)细胞(ac)腹侧子宫前体细胞(Vu lin－12不表达,Z1.Ppp和Z4.Aaa细胞发育成子宫颈(齿)细胞(ac)
lin－12高表达,Z1.Ppp和Z4.Aaa细胞发育成腹侧子宫前体细胞(Vu）
2)、果蝇的notch 基因
Notch正常表达形成神经母细胞和皮肤细胞
notch不表达只形成神经母细胞
3)、脊椎动物Myod1 基因
其编码一种核DNA结合蛋白，可与DNA中肌肉特异性基因的邻近片断结合并激活这些基因。
11、简述增强子的类型
1).时间特异性增强子：在胚胎发育的过程中，一些基因含有特异性增强子，特定时间被激活。如两栖类的囊胚中期转换，β－珠蛋白基因。
2).组织特异性增强子：如β－珠蛋白基因的第三个内含子序列内的增强子，其作用使β－珠蛋白基因的转录只能在红细胞中发生。
3). 胰腺增强子：有时基因的活性在不同类型的相邻细胞中由不同的增强子所控制。胰腺的内分泌部和外分泌部各自具有一类增强子。
4).卵黄蛋白增强子：增强子对于基因表达的特异性有决定作用。
12、简述RNA3ˊ末端的决定
mRNA的3ˊ末端通过两个连续的化学反应形成。mRNA前体在一特定位点裂开产生一
3’-OH, 在3’-OH产生后，大约200个腺苷酸化的分子Poly(A)加到尾部。
顺式元件：末端序列中AAUAAA序列对于其下游10－30碱基位点发生断裂是必需的；GU 或U富集序列，定位于3ˊ末端AAUAAA区域下游（与裂解效率相关）
反式作用元件：结合顺式元件的蛋白因子。反式作用蛋白因子执行裂解mRNA前体及3ˊ末端多聚腺苷酸化的任务
13、卵母细胞mRNA翻译控制的机制
关于在卵母细胞质中沉睡的mRNA如何突然获得了翻译的能力有如下假说：
1)、掩蔽母源信息假说
母源性mRNA在卵母细胞中被蛋白质物理性地掩蔽起来，无法附着于核糖体。一旦卵母细胞成熟或复性，起掩蔽作用的蛋白质脱落使mRNA能够被翻译。
2)、Poly(A)尾假说
3’-UTR靠控制Poly(A)尾的长短调节卵母细胞的翻译效率。卵母细胞中Poly(A)尾的长短并不能使mRNA消失，而仅抑制翻译的能力，而这种抑制常为临时性的。
3）卵母细胞中mRNA的翻译调控其它机制：
5’-Cap(7-甲基鸟苷酸)的调控：如某些种类的moths，其卵中的部分mRNA的5`-鸟苷酸在受精后才甲基化，然后开始翻译。
mRNA sequester: 指mRNA被阻隔于蛋白合成装置。如海胆未受精卵的histone mRNA定位于原核中，受精后原核破裂，mRNA才能进入胞质开始翻译。
翻译效率的调控：如将海胆卵母细胞裂解液的pH从自然状态下的pH6.9提高到(受精后自然状态下的) pH7.4,蛋白质合成量急剧增加。受精后pH升高的作用可能包括去除mRNA的封闭蛋白和激活翻译起始因子。
14、简述翻译调控的掩蔽母源性mRNA假说
这一假说认为：母源性mRNA在卵母细胞中被蛋白质物理性地掩蔽起来，无法附着于核糖体。一旦卵母细胞成熟或复性，起掩蔽作用的蛋白质脱落使mRNA能够被翻译。
Spirin（1966)认为，卵母细胞mRNA贮藏于RNP中被核糖核蛋白复合体掩蔽，由于它们不能与核糖体连接而不能被翻译。受精时可能由于胞质中离子浓度的变化，掩蔽mRNA的蛋白质被释放，mRNA去掩蔽而可以起始翻译。
15、简述翻译调控的多聚腺苷酸化假说
3 ’-UTR靠控制Poly(A)尾的长短调节卵母细胞的翻译效率。卵母细胞中Poly(A)尾的长短并不能使mRNA消失，而仅抑制翻译的能力，而这种抑制常为临时性的。
减数分裂前mRNA具有较长的poly(A)的翻译，减数分裂后poly(A)降解，翻译终止。相反，减数成熟分裂前不表达的mRNA的poly(A)较短，但其3′UTR具有胞质多聚腺苷酸化信号序列（CPEs）。减数成熟后这些mRNA迅速加上一个长的poly(A)开始翻译。
16、简述由mRNA的半衰期不同控制蛋白质合成
翻译水平调节基因表达的一种主要形式为mRNA的选择性降解及稳定性。如果mRNA在进入细胞质后迅速降解，则仅产生很少的蛋白质。然而，如一具相对短半衰期的mRNA选择性地稳定在特定细胞的特定时期，则可在特定的时间和地点产生大量的蛋白质。
1)、mRNA的选择性降解
不同基因的mRNA的半衰期不同，主要受其3`UTR控制。短寿命mRNA的3`UTR通常含有一个或多个AU富集区，其作用是促进Poly(A)降解。
2)、激素稳定特定的mRNA
差异性的基因产物常是由激素诱导发生应答后合成。有时，激素并不增加一些mRNA的转录，而是作用于翻译水平。
17、举例说明发育中基因转录水平的调节和变化。
a卵清蛋白基因的转录调控：
b珠蛋白基因的转录调控：
c 5S rRNA基因的转录调控：
d开关基因的转录调控：
18、以PIT-1为例说明通过反式调节蛋白的协同作用决定细胞分化的命运
19、差异基因表达的调控机制主要从哪几个水平来完成？
第四章发育中的信号传导
第五章受精机制
参考答案：
一、名解：
卵子成熟促进因子(MPF)：是由调节亚基细胞周期蛋白B(cyclin B)和催化亚基CDC2组成的二聚体。MPF的活性需要Thr14和Tyr15的去磷酸化和Thr161的磷酸化，激酶和磷酸化酶能够激活 MPF。
细胞静止因子（CSF）：卵母细胞中存在的细胞静止因子CSF使卵子停留在减数分裂中期Ⅱ。CSF是一族作用相似的活性物质，至少包括c–mos产物，丝裂原激活蛋白激酶
(mitogen–activatcd protein kinase，MAPK)和cdk2。
MOS蛋白：（pp39，mos基因产物）一方面激活MEK—MAPK进而激活MPF，同时直接激活MPF，最后，作为细胞质静止因子（CSF）的一部分阻滞第二次减数分裂。卵子生成时，c-mos原癌基因的产物mosmRNA翻译合成MOS蛋白。MOS蛋白在卵细胞内储存直至胚胎生成。在卵子的生发泡裂解后l小时，MOS蛋白几乎完全被降解，但在第一次减数分裂中期时，MOS蛋白重新开始合成。
受精：单倍体的精子和卵子相互结合和融合而形成双倍体合子的过程，是有性生殖生物个体发育的起点。
精子获能：精子在附睾管成熟后，仍不能释放顶体酶。精子在穿越生殖管道的过程中,精子头外面的糖蛋白被酶降解，获得了释放顶体酶、穿越放射冠和透明带的能力，因而能使卵子受精，该现象称获能。
顶体反应：精子顶体释放顶体酶的过程，该反应使得精子得以穿越放射冠和透明带，和卵细胞膜接触，从而开始受精。
皮质反应：哺乳动物精子入卵后，激发卵质膜下的皮质颗粒发生胞吐，称为皮质反应。这一过程中ZP3及ZP2都发生改变，皮质颗粒中的酶切除ZP3的末端糖残基，从而释放出透明带上结合的精子，并阻止别的精子吸附。
透明带反应：一旦精子与卵子融合，皮质反应后胞吐到卵周隙中的酶类引起透明带糖蛋白发生生化和结构变化，从而阻止多精入卵，这称为透明带反应。
二、问答：
1.举例说明动物的受精的时期
不同动物的受精时期不同，主要分以下四种：
（1）受精发生在生发泡破裂之前，即第一次减数分裂前期，也就是初级卵母细胞期，例如：狗、狐狸、海绵、蛔虫和沙蚕等;
（2）受精发生在第一次减数分裂中期，例如：昆虫及海星等;
（3）受精发生在第二次减数分裂的中期，例如：鱼类、两栖类及哺乳类中（决大多数脊椎动物和文昌鱼）；
（4）受精发生在第二次减数分裂完成后，例如：海胆和腔肠动物。
2.简述受精方式
（1）体内受精和体外授精
a)体外受精：排在水里（水生动物）
b)体内受精：进入生殖道抵达受精部位（高等动物）
（2）自体受精和异体受精
c)自体受精：雌雄同体的绦虫
d)异体受精：雌雄同体的蚯蚓、大多数动物是雌雄异体的
（3）单精受精和多精受精
e)单精受精：只有一个精子进入卵子，如果多精入卵则导致胚胎发育异常。（腔肠、
棘皮、环节动物、硬骨鱼、无尾两栖类、胎盘类哺乳动物）
f)多精受精：生理性多精受精，一个雄原核和雌原核融合，其他雄原核退化（昆虫、
软体动物、软骨鱼、有尾两栖类和鸟类）
3.简述受精的基本过程
精子穿过卵丘细胞后，精子与卵子透明带初级识别和结合（ZP3 ），诱发精子头部顶体反应，胞吐、释放顶体酶，精子与卵子透明带次级识别和结合（ZP2 ），精子穿过透明带，精子头部赤道段的质膜与卵子质膜结合，精卵质膜结合和融合，包括精子尾的整个精子进入卵子，激发卵子质膜下皮质颗粒发生胞吐（皮质反应），皮质反应胞吐到卵周隙中的酶类引起透明带糖蛋白发生生化和结构变化（透明带反应），阻止多精入卵，精卵结合中精子核膜破裂、染色质去浓缩，同时卵母细胞恢复减数分裂排出第二极体，去浓缩的雄染色体周围核膜重建，形成雄原核，雌雄原核融合，卵裂开始。
4.简述卵母细胞成熟的标志
5.叙述卵母细胞恢复成熟分裂的启动机制（双阻断）
卵长期停留于第一次减数分裂的双线期，在适当信号的刺激下可恢复减数分裂，直至第二次减数分裂的中期，成为等待受精的成熟卵，成为的双阻断。其具体机制为：
1）早期卵泡中的卵母细胞处于G2期或G2／M相转换的边缘，MPF的水平很低。细胞中的Wee1和Myt1激酶将CDC2的Tyr15和Thrl4残基磷酸化，CDK激酶（CAK）将CDC2的Tyr161残基磷酸化，使MPF以低活性MPF前体形式存在。
当MPF前体的数量达到一定阈值时激发磷酸化酶CDC25（string基因的产物），使MPF 前体的cdc2亚基的两个残基Tyrl5和Thrl4发生去磷酸化，获得活性。同时，MOS蛋白也直接或间接的激活MPF。GVBD时，MPF水平升高达到最大值，从而促进卵子的生发泡裂解，卵子从停滞的双线期转变为第一次减数分裂中期，即从G2/M期进入M期。
2）在第二次减数分裂中期，MPF活性再次升高并达到第二个峰值。在第一次减数分裂中期时，MOS蛋白重新开始合成。 CSF （MOS+CDK2）保护cyclin B免受降解，从而稳定MPF 的活性，使减数分裂停滞在第二次分裂中期
受精时，钙离子的短暂升高，钙调蛋白激活，依赖钙调蛋白的酪蛋白激酶Ⅱ(CKⅡ)活化，MOS 蛋白（pp39）降解，CSF解体，受CSF保护的CyclinB既降解，MPF失活，从而将卵子从减数分裂停滞的状态释放出来，使卵子能排出第二极体并完成第二次减数分裂。
6.简述精子与卵透明带识别和结合的分子基础
卵子透明带表面的精子受体
1）. 精卵初级识别由ZP3和精子质膜上的ZP3受体介导的
2）. 精子与ZP3结合诱导顶体反应发生
3）. 发生顶体反应的精子与ZP2 相互作用，发生次级识别和结合
4）. ZP1不与精子直接作用。
精子表面的卵子结合蛋白
1）. 初级卵子结合蛋白（ZP3受体）：
位于精子顶体区质膜上，与精子受体ZP3相互作用，已发现至少有三种蛋白与ZP3 结合。这三种蛋白为：
(1) sp56：56 kD的多肽，只与ZP3的半乳糖残基结合，而不与ZP2结合。
(2) 半乳糖苷转移酶(glycosyltransferase)
(3) p95：又称透明带受体激酶，95 kD的跨膜蛋白
2）.次级卵子结合蛋白：
(1)位于顶体反应后精子顶体内膜上，与次级精子受体ZP2相互作用。
(2)一旦一个精子进入卵子后，卵皮质颗粒开始释放，其中的一个蛋白酶可特异性改变ZP2，从而抑制别的发生顶体反应的精子向卵子移动，但现在仍不知道哪种精子膜上的蛋白与ZP2结合。PH-20和顶体素可能与ZP2作用。
7.叙述顶体反应的调控机制
8.简述受精过程中的一级和二级结合及其作用。
9.简述多精入卵的阻止机制
(1)快速阻止(fast block):
a.细胞膜的静息电位是-70 mV，这时对外面来说，细胞的内部为负电性。
b.在第一个精子结合后1-3秒，膜电位升为正电性，少量的Na+流入卵内，使膜电位升为+ 20mV。虽然精子可与带-70 mV静息电位的膜结合，但不易与带正电的膜结合。
c.如果人为地将膜电位维持在负电位，则可在卵内诱发多精受精。如果维持在正电位，则可完全阻止受精过程。这种阻止为暂时的，几分种后膜电位便恢复正常。
(2)慢速阻止：
a.如果结合在卵膜上的精子不除去，仍有可能发生多精受精。而导致这些精子的脱离是由皮层反应和透明带反应来完成的。
b.这一过程中ZP3及ZP2都发生改变，皮质颗粒中的酶切除ZP3的末端糖残基，从而释放出透明带上结合的精子，并阻止别的精子吸附。
第六章卵裂
参考答案：
一、名解：
卵裂：受精后最初的一些次细胞分裂称卵裂。
经线裂(meridional cleavage)：指卵裂面与A－V轴平行的卵裂方式。
纬线裂(equatorial cleavage)：指卵裂面与A－V轴垂直的卵裂方式。
中期囊胚转换（MBT）：果蝇、爪蟾等非哺乳类的早期受精卵呈转录抑制状态，经一系列快速分裂周期发育至中期囊胚阶段后才启动转录活动，通常都伴有细胞分裂突然变慢、失去同步化及细胞表型发生改变，母型控制转为合子型控制，即所谓“中期囊胚转换”(midblastula transition,MBT)
二、问答：
1.简述卵裂的主要特点
卵裂的特点：
(1)体细胞在分裂时经历正常的细胞周期，即G1、S、G2及M期，而且在M期后伴随一迅速的细胞增长期，使子细胞增长到母细胞的水平，然后再分裂。
(2) 在卵裂的胚胎中，细胞并不经过生长期，卵裂球越分越小，达到体细胞的水平，同时使核-质比达到正常（0.5）
(3)卵裂过程中，细胞周期减短，并无G1及G2期，只有S及M期，而且S及M期均缩短，这期间DNA从染色体多位点上合成，而体细胞中仅在几个位点上合成。
(4)不同动物出现G1、G2期卵裂次数不同。爪蟾在第12次卵裂后才有G1及G2期，而果蝇则在第14及17次卵裂时才有G1及G2期。
2.简述卵裂起什么作用？与正常细胞分裂相比有何特点？
卵裂的作用——使卵裂球的大小达到正常体细胞的水平使卵裂球产生差异从而分化为不同的细胞
卵裂与正常细胞分裂相比的特点：
①体细胞在分裂时经历正常的细胞周期，即G1、S、G2及M期，而且在M期
后伴随一迅速的细胞增长期，使子细胞增长到母细胞的水平，然后再分裂。
②在卵裂的胚胎中，并不经过这一生长期，从而使卵裂球越分越小，达到体细胞的水平，同时使核-质比达到正常（0.5）。
③在卵裂过程中，细胞周期减短，并无G1及G2期，只有S及M期，而且S及M期均缩短，这期间DNA从染色体多位点上合成，而体细胞中仅在几个位点上合成。
3.简述卵裂有哪几种形式？由什么因素决定卵裂的形式？
4.简述在两栖类的卵裂、形成囊胚腔的意义。
5.简述叙述哺乳动物卵裂的特点
（1）卵裂速度慢
（2）卵裂球排列方式很独特。第1次卵裂是正常的经线裂;但在第2次卵裂时,其中一个卵裂球是经线裂,另一个卵裂球是纬线裂,这种卵裂就是旋转均裂
（3）早期卵裂球的细胞分裂并不像其他动物那样同步进行,所以有时会出现奇数细胞
（4）致密化现象
（5）早期卵裂中，合子基因组就已经开始活动
6.简述哺乳动物卵裂球致密化密化的机制
7.简述果蝇胚胎的早期卵裂
昆虫受精卵的卵裂为表面卵裂。
大量卵黄位于卵的中央，卵裂被限制在卵的外围卵质中。合子型的核于卵的中央部分进行多次的有丝分裂。然后细胞核迁移至卵的四周，形成一个合胞体胚层。
迁移到受精卵后极的核迅速由新形成的膜所包围，形成极细胞，将来发育为成年个体的生殖细胞。
极细胞形成之后，卵膜内陷于核之间，最终把每个核分隔成单一的细胞形成细胞胚层。胞质分配不均一。
8.叙述卵裂周期的调控
9.简述卵裂类型并列举代表动物？
卵裂可分为完全卵裂与不完全卵裂两类。
完全卵裂又有如下三种方式：
辐射型，如海鞘、海胆、两栖类；
螺旋型，如螺、蚌、软体动物、纽形动物、多毛类动物；
旋转型，如哺乳动物
不完全卵裂又有两种方式：
盘状偏裂，如鸟类、鱼类等端黄和极端端黄卵；
表面裂，如中黄卵(昆虫)
10.哺乳动物胚胎着床概念和过程
概念：胚胎着床：也称附植或植入，是指处于活性状态的胚泡与处于接受态的子宫相互作用，最后导致胚胎滋养层与子宫内膜建立紧密联系的过程。
过程：胚泡着床可划分为三个时期：定位期，粘附期，侵入期。
在人类，胚泡脱去透明带后，极滋养层发育成表皮突起，并且融合形成合体滋养层，它构成滋养层的外层；另一部分细胞仍保持明显的细胞界限，排列成一层，称细胞滋养层它构成滋养层的内层。细胞滋养层的细胞有分裂能力，可不断产生新细胞加入合体滋养层。滋养层细胞进一步侵蚀子宫内膜上皮和基质，待胚泡全部植入子宫内膜后，上皮缺口迅速修复，植入即告完成。
11.简述着床方式分类，并列举代表动物。
哺乳动物胚胎着床方式有如下几种：
侵入式穿入：灵长类、雪貂、食肉动物