1、精子形成中精子细胞的细胞核和细胞器都有哪些变化?
答:精子形成中,精子细胞的细胞核发生的变化包括染色质的浓缩和细胞核形状变为流线型的变化;细胞器的变化包括顶体的形成、轴丝的形成、线粒体鞘的形成和其余细胞质的变化,精子细胞的细胞质大部分在精子形成中成为多余的物质而被抛弃。
2、以斑马鱼为例,说明原肠作用过程?
答:原肠作用是胚胎细胞剧烈的、高速有序的运动过程,通过细胞运动实现囊胚细胞的重新组合。斑马鱼第十次卵裂期间,细胞分裂不再同步,新的基因(合子基因)开始表达,且细胞获得运动性,细胞进入中期囊胚转换。初始阶段,卵黄合胞体层扩张拉动包被层下包,空隙由胚盘深层细胞填补,当胚盘细胞包绕一半卵黄时,形成由外层,上胚层和内层下胚层构成的胚环,之后深层细胞会向将来发育成胚胎背部一侧插入形成胚盾。当下包90%时形成脊索中胚层,下包过程中细胞会内卷或内移,形成头部及背腹部等。原肠作用完成。
3、简述角膜诱导有关的因素有哪些?
答:在胚胎发育期间,覆盖于视杯和晶状体表面的外胚层受二者诱导作用形成透明的角膜过程称为角膜诱导。与角膜诱导相关的因素: 1)视网膜和(或)晶状体:两者均可诱导角膜。
2)细胞外基质:晶状体囊中含有的细胞外基质成分----角膜上皮---初级基质 3)类坏死和感受性:类坏死指细胞处于活的和死亡之间,有着一整套原生质的临界状态,这种变化是可逆的。经过类坏死处理后的表皮,角膜诱导速度加快。类坏死处理加快角膜诱导的原因是提高了表皮移植的感受性。 4)眼内压:眼内液体的压力对角膜正确的曲度形成十分重要。 4、简述克隆哺乳动物的技术路线?
5、 试述透明层在海胆原肠胚形成过程中作用机制?
海胆原肠的形成可分为三个阶段:初级间质细胞的内移、早期原肠内陷和晚期原肠内陷,透明层主要在前两个阶段起作用。
1)初级间质细胞的内移:起初,囊胚所有细胞的外表面都与透明层相连,内表面都与细胞分泌的基质片层相连,所有细胞两侧面都彼此相邻。在原肠作用时,囊胚小裂球和相邻细胞以及透明层之间的亲和力降低,而其他细胞彼此之间及其与透明层之间保持紧密联系,这使小裂球脱离透明层和其相邻的细胞并在基质层的牵拉下进入囊胚腔。
2)早期原肠内陷:原肠作用过程中,植物极板细胞向透明层内层分泌硫酸软骨素蛋白多糖,它吸水后使透明层内层膨胀,而透明层外层并不膨胀,从而导致植物极区透明层弯曲,稍后,与植物极板毗邻的表层细胞运动又产生一种动力,拉拽向内弯曲的植物极板内陷。
6、 试述蛙胚的三胚层的形成过程及其最终在原肠胚中分布的位置?
蛙胚的三胚层的形成过程即蛙的原肠作用。蛙类原肠作用首先是从灰色新月区开始的。灰色新月区的预定内胚层细胞内陷,形成狭缝状胚孔。
内陷从边缘区开始的。伴随着细胞内陷,赤道缘区细胞向胚孔的背唇迁移。当迁移的缘区细胞到达背唇是它们开始内卷,转移到胚胎内部沿着外胚层细胞的内表面运动。于此同时,动物半球细胞下包,向胚孔处集中。随着新的细胞内卷进入胚胎,囊胚腔背逐渐挤压到与背唇相对的一侧。
8、海胆精子在穿过卵胶膜发生哪些变化?产生这些变化的作用机制是什么? 海胆的精子接触到卵子外方胶膜物质时,发生的变化称为顶体反应。顶体发应包括两个主要的事件:顶体膜与精子质膜发生融合以及顶体突起(acrosomal process)的形成。
作用机制:离子调控、脂质调控、磷酸肌醇调控。
9、受精时卵子如何通过调节质膜电位和皮层反应达到阻止多精受精? 海胆阻碍多精入卵的作用方式:
海胆卵子细胞膜去极化引起的快速的阻碍作用(卵膜中存在离子通道,卵膜的快速阻碍多精入卵作用是通过改变自身膜电位形成的。精子进入卵细胞触发细胞膜静息电位迅速去极化,引起膜外精子与卵细胞识别和融合的障碍);
卵子皮层颗粒的胞吐作用产生的一种较慢的阻碍作用(多精受精快速阻碍机制中膜电位的变化时间非常短暂(1 min左右),不足以永久实现阻碍多精入卵。结合到卵黄膜的精子是通过皮层的小泡破裂,发生皮层反应被移除的;否则将导致多精入卵。皮层由皮层颗粒组成,当精子进入卵子时,皮层颗粒与卵膜发生融合,颗粒内容物被释放到卵膜和卵黄膜之间的区域——卵黄周隙,这些释放物中有几
种蛋白质如蛋白水解酶、粘多糖、过氧化物酶、透明质素等在皮层颗粒反应中发挥了重要的作用。)
卵子细胞质降解额外精子的核酸或排出包含有额外精子核酸的细胞质。
10、同源异型基因的表达有何特点?
在体节界限确定之后每个体节的结构背进一步特化,此过程由同源异型选择者基因调控完成。同源异型选择者基因的突变或异位表达课引起同源转化现象。同源异型选择者基因表达图示的建立受成对控制基因和缺口基因的调控。 果蝇大部分同源异型选择者基因位于3号染色体相邻的两个区域,其一为触角足复合体Antp-C,另一个为双胸复合体BX-C,二者统称同源异型复合体HOM-C。
HOM-C基因的结构是十分复杂的,有的基因有多个启动子和多个转录起始位点。其另一个重要特征是都含有一段保守序列,称为同源异型框。还有同源异型框的基因统称为同源异型框基因。由同源异型框编码的同源异型结构域可形成与DNA特异性结合的螺旋-转角-螺旋结构。
11、请以母体基因 dorsal 为例,说明母体基因如何参与昆虫胚胎背腹轴的发育。 与果蝇胚轴形成有关的4组母体效应基因中,背–腹系统最为复杂,涉及约20个基因。其中dorsal(dl)等基因的突变会导致胚胎背部化,即产生具有背部结构而没有腹部结构的胚胎。dl mRNA和DL蛋白在卵子中是均匀分布。当胚胎发育到第9次细胞核分裂之后,细胞核迁移到达合胞体胚盘的外周皮质层,在腹侧的DL蛋白开始往核内聚集,但背侧的DL蛋白仍位于胞质中。从而,使DL蛋白在细胞核内的分布沿背腹轴形成一种浓度梯度。DL蛋白的浓度梯度通过对下游靶基因的调控,控制沿背-腹轴产生区域特异性的位置信息。这种浓度梯度在腹侧组织中可活化合子基因twist (twi)和snail (sna)的表达,同时抑制dpp和zen基因的表达,进而指导腹部结构的发育。dpp和zen基因在胚胎背侧表达,指导背部结构的发育。
12、细胞分化是基因差异性表达的结果,试述差异性基因表达产生的原因主要
来自于哪几个方面?
细胞内环境差异影响控基因的表达,在早期胚胎发育的卵裂阶段,由于卵质的不均匀分布,卵裂的结果所产生的分裂球存在不同的细胞内环境引起胚胎细胞控基因的差异性表达。
细胞外环境的影响,在胚胎发育早期不同的胚胎细胞位于布同的区域,受到不同的外界环境影响,接受不同的信息。特别是邻近细胞的相互联系,如胚胎诱导对于胚胎细胞分化具有重要意义。各种细胞外信号分子包括远离细胞的产物,通过细胞间的通讯特别是信号转导间接影响细胞控基因的表达。
13、简述晶状体的形态发生和有关的主要因素?
晶状体形态发生过程中明显的变化是细胞伸长。从预定晶状体外胚层开始,经历晶状体板(外层分化成角膜)、晶状体窝、晶状体泡、初级晶状体纤维和次级晶状体纤维等阶段,最后发育成为成熟的晶状体。 与晶状体的发生有关的主要因素: (1细胞外基质
胶原:在视泡与预定晶状体外胚层之间,能进使细胞分化作用。 氨基多糖:浓度的升高与晶状体的形态发生和晶状体特异蛋白出现有关。 (2微管和微丝:晶状体板内陷形成晶状体窝的过程是依赖于细胞顶端细胞质内的微丝收缩。
(3细胞增殖:细胞边缘是固定的,由于细胞分裂使这群细胞的压力增大,引起晶状体板内陷形成晶状体窝,进而与周围表皮脱离形成晶状体泡。晶状体分成两个功能不同部分:增殖、伸长。
(4视杯:晶状体泡延长的细胞处于视杯包围的内部,视杯的环境诱导细胞的伸长和形成晶状体纤维。
14、视网膜顶盖精确连接的形式受哪些因素影响?
1)化学亲和性(化学亲和性假说):生化分子的物质引导生长的神经纤维到达顶盖的靶区。
2)细胞的粘连性:视网膜神经节细胞的生长锥能识别顶盖上的合适靶区。 3)发育时期:神经视网膜可能以发育的不同时期向外生长,首先到达顶盖的纤维与先遇到的第一个顶盖细胞形成突触连接,后到达顶盖的神经纤维生长到较远的,还未被占据的位点。
4)其它因素:如:最初投射的精确化:当再生的轴突到达顶盖后产生多个分支,此后进一步精确化更小的突触区;另外,过多错误路线的神经纤维在精确化过程中消失。
15、哺乳动物和昆虫(如果蝇)都用性别决定的XX/XY系统,试比较它们的机
制有何差异?
哺乳动物染色体的性别决定包括:初级性别决定和次级性别决定两个阶段。初级性别决定涉及性腺的决定,由染色体决定,通常不受环境的影响。雌性是XX,而雄性是XY,每个个体至少必须具有一个X染色体。Y染色体携带一个基因,它编码精巢决定因子,这个因子组织性腺发育为精巢,而非卵巢。
次级性别决定涉及性腺之外的身体表现型,通常是由性腺分泌的激素决定的。然而在缺少性腺的情况下,产生雌性的表现型。昆虫的性别是由X、Y染色体和常染色体的性别决定基因之间的平衡决定的。正常情况下,XX为雌性,XY为雄性。其性别表现性还取决于X染色体与常染色体(A)之比:X:A》1为超雌;X:A=1为雌性;0..5《X:A《1为中性;X:A=0.5为雄性;X:A《0.5为超雄。 17、 Spemann与摩尔根在发育生物学上有何贡献?
1924年Spemann和助手进行了著名的蝾螈胚孔背唇移植实验,发现胚孔背唇具有调控和组织一个几乎完整的胚胎产生的特殊能力,故称为组织者。发育中诱导和细胞之间相互作用的重要性才得到充分的重视。诱导现象使人们认识到细胞之间的相互作用是胚胎发育最重要的核心问题。1911年摩尔根提出了“染色体遗传理论”。摩尔根等对果蝇伴性遗传性状的鉴定以及由此进行的一系列研究架起了基因与发育之桥。也正是由于基因论的影响,才推动了以描述形态为主的胚胎学向致力于阐明发育机制的发育生物学的进步和发展。
18、 在机体的发育过程中,许多基因的表达存在时空的特异性,而这种特异性是受到发育的遗传程序所控制。试从基因表达调控的各个主要阶段(转录、翻译和翻译后的修饰等)来阐述发育过程中基因表达的时空特异性? 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基因。基因表达的空间特异性主要指基因表达的组织特异性。
基因表达的空间特异性是通过以下几个水平完成的:
1)差别基因转录:调节哪些基因转录成RNA,这是最重要的调节机制。其转录控制主要由开关基因决定。这些基因是否表达,可以决定细胞向两种不同的命运分化。
2)核RNA的选择加工:调节哪调节哪些核RNA进入细胞质并加工成mRNA.差别RNA的加工使同一基因合成不同的蛋白质,也可使相同的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。
3)mRNA的选择性翻译:调节哪些mRNA翻译成蛋白质。细胞中已转录的mRNA是根据细胞状况来决定能否被翻译,当细胞需要蛋白质合成量骤然增加
时,就利用翻译水平的调控机制,使大量蛋白质迅速合成,翻译调控被用作一个微调机制以保证从已有的mRNA形成非常精确地和一定量的蛋白质。 4)差别蛋白质加工:选择哪些蛋白质加工成功能性蛋白。胚胎发育中,差异基因表达的调控机制十分复杂,也有少量基因表达调控发生在DNA水平。
19、SRY基因存在与Y染色体中,它编码TDF,组织性腺发育成精巢,而非卵巢。请阐述SRY基因2种作用模型?
在胚胎中位于皮质的原始生殖细胞在睾丸因子(TDF)的影响下萎缩,而TDF的合成则依赖与SRY基因。SRY基因存在与Y染色体中,它编码TDF,组织性腺发育成精巢,而非卵巢。
Sry的直接作用模型: Sry直接诱导雄性生殖嵴特异性基因的表达。 Sry的间接作用模型:Sry诱导生殖嵴细胞合成某种因子→中肾细胞进入生殖嵴→诱导生殖嵴表皮细胞转变为睾丸支柱细胞、并表达雄性特异性基因。 20、简述果蝇的性别决定?
果蝇的性别是由X、Y染色体和常染色体的性别决定基因之间的平衡决定的。 正常情况下,XX为雌性,XY为雄性,即在二倍体体细胞中有两条X染色体和两套常染色体2X:2Y为雌性;体细胞中若为1X:2A则表现为雄性; X:0则表现雄性不育。
21、简述人类初级性别决定的假设模型?
23、简述无尾两栖类变态的不同时期激素调控步骤?
26简述调控果蝇胚胎前后轴形成的两种系统?
前端系统至少包括4个主要基因,其中bicoid(bcd)基因对于前端结构的决定起关键的作用。在卵子发生中bcd mRNA由滋养细胞合成,后转移至卵细胞中并定位于卵细胞的前极。受精后bcd mRNA迅速翻译,BCD蛋白在前端累积并向后端弥散,形成从前向后稳定的浓度梯度。该浓度梯度激活靶基因hb表达,使HB蛋白从前向后也形成一种浓度梯度,控制胚胎胸部及头部部分结构的发育。
后端系统包括约10个基因,这些基因的突变都会导致胚胎腹部的缺失。在这一系统中起核心作用的是nanos(nos)基因。在果蝇卵子发生过程中,nos mRNA定位于卵子后极。其编码产物NANOS(NOS)蛋白活性从后向前弥散形成一种浓度梯度,在胚胎后端区域抑制母性hb mRNA的翻译,进而控制胚胎腹部的发育。
28、两栖类变态中,试述肝的变态变化有哪些?
1)肝中核糖体只保留总量的恒定,而无积累。旧核糖体被新核糖体取代 2)与核糖体合成有关的粗面内质网增加,分布由核周围扩散到细胞质处,并由变态前呈单层结构变为双层结构。
3)肝细胞核由变态前的常染色质,变态后是异染色质(RNA转录不活跃)。 4)线粒体体积增大,数量增多,形状也有变化。
29、两栖类变态中,尾的退化明显与甲状腺素的增加有关。试述尾的退化分为哪几个发生阶段? 尾的退化分成四个阶段:
1)尾的肌肉中Pr合成减少。
2)溶酶体增加;细胞自溶素D、RNA酶、DNA酶、胶原酶、磷酸酶和一些糖苷酶的浓度在表皮、脊索和神经索细胞中增加。
3)这些酶释放到细胞中,引起细胞死亡(表皮可能通过释放这些消化酶帮助消化肌肉组织)。
4)细胞死亡后,巨嗜细胞将聚集尾区,用自身的Pr水解酶消化,被破坏的碎片结果成了Pr水解酶的大囊。
30、阐述早熟素是如何引起某些昆虫幼虫早熟地变态为不育成虫的? 早熟素能引起某些昆虫幼虫早熟的变态为不育的成虫。当一些昆虫的幼虫或若虫用早熟素处理后,它们将再经过一次蜕皮,然后变态为成虫的形态。这些细胞是负责合成保幼激素的,因为没有保幼激素,幼虫开始变态和进行成虫的蜕皮。另外,保幼激素也负责卵的成熟,没有这种激素雌性是不育的。因此,可利用早熟素引起某些昆虫早熟变态为不育的成虫,从而达到保护植物的作用。
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