第二章--细胞分化的分子机制-转录和转录
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绪论1、发育生物学:是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学。
它主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老和死亡,即生物个体发育中生命现象发展的机制。
2、〔填空〕发育生物学模式动物:果蝇、线虫、非洲爪蟾、斑马鱼、鸡和小鼠。
第一篇发育生物学基本原理第一章细胞命运的决定1、细胞分化:从单个的全能细胞受精卵开始产生各种分化类型细胞的发育过程称细胞分化。
2、细胞定型可分为“特化”和“决定”两个阶段:当一个细胞或者组织放在中性环境如培养皿中培养可以自主分化时,可以说这个细胞或组织发育命运已经特化;当一个细胞或组织放在胚胎另一个部位培养可以自主分化时,可以说这个细胞或组织发育命运已经决定。
〔特化的发育命运是可逆的,决定的发育命运是不可逆的。
把已特化细胞或组织移植到胚胎不同部位,会分化成不同组织,把已决定细胞或组织移植到胚胎不同部位,只会分化成同一种组织。
〕3、〔简答〕胚胎细胞发育命运的定型主要有两种作用方式:第一种通过胞质隔离实现,第二种通过胚胎诱导实现。
〔1〕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别离到特定的裂球中,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。
细胞发育命运的这种定型方式称为“自主特化”,细胞发育命运完全由内部细胞质组分决定。
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”,因为整体胚胎好似是由能自我分化的各部分组合而成,也称自主型发育。
〔2〕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互相作用,决定其中一方或双方细胞的分化方向。
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。
细胞发育命运的这种定型方式成为“有条件特化”或“渐进特化”或“依赖型特化”,因为细胞发育命运取决于与其邻近的细胞或组织。
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”,也称有条件发育或依赖型发育。
转录相关信息
1. 什么是转录?
转录是指在细胞核内,DNA双螺旋结构解旋打开,RNA聚合酶借助DNA模板合成新的RNA分子的过程。
这个过程被称为转录。
2. 转录的步骤
- 启动: RNA聚合酶识别并结合DNA上的启动子序列,打开DNA双螺旋结构。
-延伸: RNA聚合酶沿着DNA模板链合成互补的RNA链。
- 终止: RNA聚合酶遇到终止序列时停止合成,新生RNA分子从DNA模板上释放。
3. 转录的主要产物
- messenger RNA(mRNA):携带有蛋白质编码信息,用于在细胞质中指导蛋白质合成。
- ribosomal RNA(rRNA): 构成核糖体的主要成分,参与蛋白质合成。
- transfer RNA(tRNA): 携带氨基酸,在翻译过程中参与蛋白质合成。
4. 转录调控
转录过程受多种调节因子的调控,如激活因子、抑制因子等。
这些调节因子可以结合在DNA上特定的调节序列,促进或抑制RNA聚合酶的结合和转录活性。
转录调控对于细胞的生长、分化和应答外界环境信号等具有重要作用。
转录是生物体内合成RNA的关键过程,为后续的蛋白质合成奠定基础。
对转录机制的深入研究有助于阐明生命活动的奥秘。
《发育生物学》课后习题答案绪论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、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。
3、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4、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。
5、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。
《转录》讲义一、什么是转录在生命的微观世界里,转录是一项至关重要的过程。
简单来说,转录就是以 DNA 为模板合成 RNA 的过程。
DNA 就像是一座蕴含着生命密码的巨大图书馆,里面存储着生物体构建和运作所需的所有信息。
而转录就像是一位尽职尽责的图书管理员,从这座巨大的图书馆中挑选出特定的“书籍”(基因片段),并将其中的内容复制到“便签纸”(RNA)上。
RNA 在这个过程中扮演着重要的角色。
它可以分为多种类型,比如信使 RNA(mRNA)、转运 RNA(tRNA)和核糖体 RNA(rRNA)等。
二、转录的过程转录的过程可以大致分为三个主要步骤:起始、延伸和终止。
1、起始转录的起始是一个关键的步骤。
在这个阶段,一种叫做 RNA 聚合酶的蛋白质会结合到 DNA 上的特定区域,这个区域被称为启动子。
启动子就像是一本书的封面,它向 RNA 聚合酶发出“开始复制这里”的信号。
RNA 聚合酶与启动子结合后,会解开一小段 DNA 双螺旋结构,暴露出其中的碱基。
2、延伸一旦起始步骤完成,RNA 聚合酶就开始沿着 DNA 链移动,按照碱基互补配对的原则,将游离的核糖核苷酸逐个连接起来,形成 RNA 链。
这个过程就像是在抄写一本书,一个字一个字地认真书写。
3、终止当 RNA 聚合酶到达 DNA 上的终止子序列时,转录过程终止。
这时,新合成的 RNA 链会从 RNA 聚合酶上释放出来,完成整个转录过程。
三、转录的重要性转录在生命活动中具有极其重要的意义。
首先,它是基因表达的第一步。
基因是生命的蓝图,而转录将基因中的信息转化为可以直接用于合成蛋白质的 mRNA,从而实现基因所编码的功能。
其次,转录过程的调控可以使生物体在不同的环境和发育阶段,有选择地表达特定的基因,以适应环境变化和完成生长发育。
再者,转录过程中的错误可能导致基因表达异常,从而引发各种疾病,如癌症、遗传疾病等。
四、转录的调控为了确保基因能够在正确的时间和地点以适当的水平表达,转录过程受到严格的调控。
重点:1. 掌握发育生物学的概念发育生物学(developmental biology)是应用现代生物学的技术研究生物的生殖、生长和分化等发育本质的科学。
2. 掌握发育生物学研究的对象和任务①发育生物学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、衰老和死亡,即生物个体发育 (ontogeny) 中生命过程发展的机制;②生物种群系统发生(systematics development) 的机制。
发育生物学的研究任务一个单细胞受精卵如何通过一系列的细胞分裂和细胞分化产生有机体的所有形态和功能不同的细胞,这些细胞又如何通过细胞之间的相互作用共同构建各种组织和器官,建成一个有机体并完成各种发育过程的。
阐明个体发育机制的核心问题是弄清遗传信息以何种方式编码在基因组上,DNA上的一维信息又是如何控制生物体的三维形态结构的构建和生命现象的发展。
3.动物发育的主要特征(1 ) 个体发育的特征;生物个体发育的特征是具有严格的时间和空间的次序性,这种次序性由发育的遗传程序控制。
发育是有机体的各种细胞协同作用的结果,也是一系列基因网络性调控的结果。
在发育的过程中涉及多种生命现象,如细胞分裂,细胞分化,细胞迁移,细胞凋亡,生长、衰老和死亡等。
(2 ) 个体发育的功能生物个体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次序性;②保证世代的交替和生命的连续。
4.动物发育的基本规律(1)受精新个体的生命开始于两性配子(gamete)——精子(sperm)和卵子(ovum)的融合,这个融合过程称为受精(fertilization)。
(2) 胚胎发育——形成幼体通过受精激活发育的程序,受精卵开始胚胎发育。
大多数动物要经过卵裂、原肠胚形成、神经胚形成(neurulation)、器官形成(organogenesis)等几个主要的胚胎发育阶段才能发育成为幼体。
(3)生长发育——成体 (4)衰老与死亡5. 了解后成论和先成论的基本内容后成论;胚胎是由简单到复杂逐渐发育形成的,这个理论后来称为后成论。
第二课时 中心法则、细胞分化和表观遗传新课程标准 学业质量目标3。
1。
4 概述DNA 分子上的遗传信息通过RNA 指导蛋白质的合成,细胞分化的实质是基因选择性表达的结果,生物的性状主要通过蛋白质表现 3。
1.5 概述某些基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象合格 考试 1.通过实例分析,归纳基因表达产物与性状的关系。
(科学思维)2。
通过对实验结果的分析,理解细胞分化的实质.(科学思维)等级 考试1。
通过分类和比较,明确中心法则各生物过程的异同。
(科学思维)2.基于生物学事实和证据,构建基因控制性状的模型,理解基因与性状的关系。
(科学思维)3。
运用结构与功能观,理解表观遗传产生的原因.(生命观念)一、中心法则诠释了基因与生物性状的关系 1。
中心法则的提出及发展 (1)提出者:克里克。
(2)中心法则内容:根据图示,完成下表:项目序号生理过程遗传信息传递过程最初提出①DNA复制DNA流向DNA②转录DNA流向RNA③翻译RNA流向蛋白质发展补充④RNA复制RNA流向RNA⑤逆转录RNA流向DNA2.基因表达产物与性状的关系(1)基因控制性状的两种途径:①基因酶的合成代谢过程生物性状。
②基因蛋白质的结构生物性状。
(2)基因与性状的关系:判一判:结合基因与性状的对应关系,判断下列说法的正误:①生物的大多数性状受核基因控制。
(√)②一个基因只能控制一种性状。
(×)提示:一个基因可以影响多个性状。
③有些性状是由多个基因决定的。
(√)④基因型相同的个体表型一定相同。
(×)提示:基因型相同的个体表型不一定相同,生物性状也受环境影响。
⑤表型相同的个体基因型不一定相同。
(√)在人体细胞中,是否能发生上述中心法则的5个过程?举例说明.提示:不能。
人体中的RNA 不能进行复制。
二、细胞分化的本质是基因的选择性表达1。
生物体多种性状的形成,都是以细胞分化为基础的.2。
基因选择性表达的实例:选一选:下列基因中能在所有细胞中都表达的基因有:①②⑤,只在某类细胞中特异性表达的基因有:③④.①核糖体蛋白基因②ATP合成酶基因③卵清蛋白基因④胰岛素基因⑤呼吸酶基因3。