發(fā)育生物學(xué)課件

1、Developmental Biology發(fā)育生物學(xué)發(fā)育生物學(xué)Developmental Biology第一章第一章 序序 言言一、前言一、前言 (一一) 概念概念 發(fā)育生物學(xué)是一門研究生物體從精子和卵子發(fā)生、受發(fā)育生物學(xué)是一門研究生物體從精子和卵子發(fā)生、受精、發(fā)育、生長(zhǎng)到衰老、死亡規(guī)律的科學(xué)。精、發(fā)育、生長(zhǎng)到衰老、死亡規(guī)律的科學(xué)。 發(fā)展基礎(chǔ)：胚胎學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)。發(fā)展基礎(chǔ)：胚胎學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)。 發(fā)展過(guò)程：形態(tài)發(fā)展過(guò)程：形態(tài) 機(jī)理機(jī)理 組織器官組織器官 細(xì)胞細(xì)胞 分子分子Developmental Biology本課程的主要講授內(nèi)容本課程的主要講授內(nèi)容H 序言：發(fā)育生物學(xué)中的一些

2、基本原理；發(fā)育生物學(xué)序言：發(fā)育生物學(xué)中的一些基本原理；發(fā)育生物學(xué)中的動(dòng)物模型；發(fā)育生物學(xué)中的現(xiàn)代技術(shù)。中的動(dòng)物模型；發(fā)育生物學(xué)中的現(xiàn)代技術(shù)。H 胚胎的早期發(fā)育：卵裂、原腸作用、神經(jīng)胚作用。胚胎的早期發(fā)育：卵裂、原腸作用、神經(jīng)胚作用。H 細(xì)胞分化的機(jī)制：側(cè)重基因表達(dá)的調(diào)控對(duì)組織器官細(xì)胞分化的機(jī)制：側(cè)重基因表達(dá)的調(diào)控對(duì)組織器官形成和分化的影響。形成和分化的影響。H 果蠅軀體輪廓發(fā)育的分子機(jī)制果蠅軀體輪廓發(fā)育的分子機(jī)制H 四肢動(dòng)物的肢體的發(fā)育四肢動(dòng)物的肢體的發(fā)育H 性別決定與生殖細(xì)胞性別決定與生殖細(xì)胞Developmental Biology主要參考書主要參考書H Scott Gilbert編編:D

3、evelopmental Biology，6th Editions, 2000.H Lewis Wolpert主編：主編： Principles of Development，1998.H Klaus Kalthoff:Analysis of Biological Development，2nd edition, 2001.H Bruce M. Carlson: Human Embryology & Developmental Biology, 2nd Edition,1999.Developmental Biology發(fā)育生物學(xué)相關(guān)期刊發(fā)育生物學(xué)相關(guān)期刊 CELL NATURE SC

4、IENCE GENES &. DEVELOPMENT DEVELOPMENT DEVELOPMENTAL BIOLOGY MECHANISMS OF DEVELOPMENT NATURE CELL BIOLOGY DEVELOPMENTAL DYNAMICS DEVELOPMENTAL GENETICS (GENESIS) DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION DEVELOPMENT GENES AND EVOLUTION REPRODUCTION FERTILITY AND DEVELOPMENT MOLECULAR REPRODUCTIO

5、N AND DEVELOPMENT SEMINARS IN CELL & DEVELOPMENTAL BIOLOGY DEVELOPMENTAL NEUROSCIENCE DEVELOPMENTAL REVIEW DEVELOPMENTAL PSYCHOBIOLOGY IN VITRO CELLULAR & DEVELOPMENTAL BIOLOGY-ANIMAL INTERNATIONAL JOURNAL OF DEVELOPMENTAL BIOLOGYDevelopmental Biology(二二)、發(fā)展歷史、發(fā)展歷史1、后成論、后成論(epigenesis)和先成論和先

6、成論(preformation)之爭(zhēng)之爭(zhēng) 希臘哲學(xué)家希臘哲學(xué)家Aristotle在公元前第在公元前第4世紀(jì)在對(duì)雞胚世紀(jì)在對(duì)雞胚和一些無(wú)脊椎動(dòng)物胚胎觀察后提出胚胎發(fā)育的兩種和一些無(wú)脊椎動(dòng)物胚胎觀察后提出胚胎發(fā)育的兩種假設(shè)：假設(shè)： Preformation:生物個(gè)體的一切組成部分都早就存生物個(gè)體的一切組成部分都早就存在于胚胎中，各個(gè)部分隨著胚胎的發(fā)育而長(zhǎng)大。在于胚胎中，各個(gè)部分隨著胚胎的發(fā)育而長(zhǎng)大。Epigenesis: 在胚胎的發(fā)育過(guò)程中，各種結(jié)構(gòu)是逐漸在胚胎的發(fā)育過(guò)程中，各種結(jié)構(gòu)是逐漸形成的。形成的。Developmental Biology17世紀(jì)，意大利胚胎學(xué)家世紀(jì)，意大利胚胎學(xué)家 Mar

7、cello Malpighi觀察到的觀察到的雞胚雞胚Developmental Biology17世紀(jì)，精原學(xué)說(shuō)的代表人世紀(jì)，精原學(xué)說(shuō)的代表人物物Nicholas Hartsoeker所想所想像的精子中的微型人像的精子中的微型人法國(guó)科學(xué)家法國(guó)科學(xué)家Bonnet(1745)提提出胚胎發(fā)育套裝論出胚胎發(fā)育套裝論Developmental BiologyH 19世紀(jì)世紀(jì)30年代末：年代末：Mathias Schleiden和和Theodor Schwann提出細(xì)胞學(xué)說(shuō)。提出細(xì)胞學(xué)說(shuō)。H 1840, August Weismann提出了生殖細(xì)胞論，認(rèn)為后代提出了生殖細(xì)胞論，認(rèn)為后代個(gè)體是通過(guò)精子和卵子

8、繼承親本描述軀體特征的信息；個(gè)體是通過(guò)精子和卵子繼承親本描述軀體特征的信息；卵子是一個(gè)細(xì)胞，其分裂產(chǎn)生的細(xì)胞可分化出不同組卵子是一個(gè)細(xì)胞，其分裂產(chǎn)生的細(xì)胞可分化出不同組織，從而否定了織，從而否定了preformation論。論。H 19世紀(jì)對(duì)世紀(jì)對(duì)Sea Urchin受精卵的觀察發(fā)現(xiàn)，受精卵含有兩受精卵的觀察發(fā)現(xiàn)，受精卵含有兩個(gè)細(xì)胞核，并最終合并為一個(gè)細(xì)胞核，表明細(xì)胞核含個(gè)細(xì)胞核，并最終合并為一個(gè)細(xì)胞核，表明細(xì)胞核含有遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。有遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。H 19世紀(jì)末，染色體的發(fā)現(xiàn)和發(fā)現(xiàn)染色體數(shù)目在發(fā)育中世紀(jì)末，染色體的發(fā)現(xiàn)和發(fā)現(xiàn)染色體數(shù)目在發(fā)育中的變化規(guī)律，使孟德爾遺傳定律有了物質(zhì)基礎(chǔ)。的變化

9、規(guī)律，使孟德爾遺傳定律有了物質(zhì)基礎(chǔ)。2、細(xì)胞學(xué)說(shuō)改變了胚胎發(fā)育和遺傳的概念、細(xì)胞學(xué)說(shuō)改變了胚胎發(fā)育和遺傳的概念Developmental Biology3、Mosaic and Regulative Development 19世紀(jì)世紀(jì)80年代，年代，Weismann提出了提出了mosaic development學(xué)說(shuō)：合子中的大量特殊因子在細(xì)胞分裂中不均等分配，學(xué)說(shuō)：合子中的大量特殊因子在細(xì)胞分裂中不均等分配，導(dǎo)致了不同細(xì)胞向不同命運(yùn)的發(fā)育。導(dǎo)致了不同細(xì)胞向不同命運(yùn)的發(fā)育。Developmental Biology3、Mosaic and Regulative Development(續(xù)續(xù))

10、 支持嵌合體學(xué)說(shuō)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：支持嵌合體學(xué)說(shuō)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)：Wilhelm Roux的實(shí)驗(yàn)：的實(shí)驗(yàn)：Developmental Biology3、Mosaic and Regulative Development(續(xù)續(xù)) Wilhelm Roux的同事的同事Hans Driesch的下述實(shí)驗(yàn)表明，胚的下述實(shí)驗(yàn)表明，胚胎具有在局部被排除或受損傷后仍正常發(fā)育的能力，即胎具有在局部被排除或受損傷后仍正常發(fā)育的能力，即胚胚胎發(fā)育是可調(diào)節(jié)的胎發(fā)育是可調(diào)節(jié)的。Developmental Biology4、Discovery of Induction 1924年，年，Hans Spemann和和Hilde man

11、gold的移植實(shí)驗(yàn)表的移植實(shí)驗(yàn)表明，明，胚胎的一種組織可以指導(dǎo)另一種相鄰組織的發(fā)育胚胎的一種組織可以指導(dǎo)另一種相鄰組織的發(fā)育。Developmental Biology5、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)與發(fā)育生物學(xué)的結(jié)合、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)與發(fā)育生物學(xué)的結(jié)合H1900年，孟德爾遺傳定律研究遺傳元素在世代間的傳遞。年，孟德爾遺傳定律研究遺傳元素在世代間的傳遞。H1909年荷蘭植物學(xué)家年荷蘭植物學(xué)家Wilhelm Johannsen提出基因型和表現(xiàn)型的提出基因型和表現(xiàn)型的概念，首次使遺傳學(xué)和胚胎發(fā)育學(xué)發(fā)生關(guān)系。概念，首次使遺傳學(xué)和胚胎發(fā)育學(xué)發(fā)生關(guān)系。H20世紀(jì)世紀(jì)40年代證明：年代證明：DNA是遺傳物質(zhì)是遺傳

12、物質(zhì)，控制蛋白質(zhì)的合成控制蛋白質(zhì)的合成。H20世紀(jì)世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)：年代發(fā)現(xiàn)：DNA為雙螺旋結(jié)構(gòu)。為雙螺旋結(jié)構(gòu)。H20世紀(jì)世紀(jì)60年代：三聯(lián)體密碼被破解。年代：三聯(lián)體密碼被破解。H20世紀(jì)世紀(jì)70年代：年代：DNA重組技術(shù)出現(xiàn)。重組技術(shù)出現(xiàn)。H20世紀(jì)世紀(jì)80年代：轉(zhuǎn)基因技術(shù)出現(xiàn)。年代：轉(zhuǎn)基因技術(shù)出現(xiàn)。H20世紀(jì)世紀(jì)90年代：動(dòng)物克隆技術(shù)出現(xiàn)。年代：動(dòng)物克隆技術(shù)出現(xiàn)。H世紀(jì)之交：世紀(jì)之交：HGP。H新的突破：新的突破：stem cells, proteomics, conditional gene knockout, mutagenesisDevelopmental Biology二、發(fā)育生物

13、學(xué)研究中的主要模式動(dòng)物二、發(fā)育生物學(xué)研究中的主要模式動(dòng)物 各種模式動(dòng)物各有優(yōu)點(diǎn)，其研究成果不僅可以揭示特定各種模式動(dòng)物各有優(yōu)點(diǎn)，其研究成果不僅可以揭示特定物種的特點(diǎn)，還有助于動(dòng)物發(fā)育的一些普遍規(guī)律和機(jī)制。物種的特點(diǎn)，還有助于動(dòng)物發(fā)育的一些普遍規(guī)律和機(jī)制。 (一一) Invertebrate ModelsDevelopmental Biology 主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)1. 體積小，易于繁體積小，易于繁 殖；殖；2. 產(chǎn)卵力強(qiáng)；產(chǎn)卵力強(qiáng)；3. 性成熟短；性成熟短；4. 易于遺傳操作：易于遺傳操作： 如誘變；如誘變；5. 基因組序列已全基因組序列已全 部測(cè)出部測(cè)出 (Science, Mar. 24,

14、2000)。(120Mb encodes 13,601 proteins)1. Drosophila melanogaster: Insect modelDevelopmental Biology2、Caenorhabditis elegans: Worm model 主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)1. 易于養(yǎng)殖：成蟲易于養(yǎng)殖：成蟲 體長(zhǎng)體長(zhǎng)1mm，易冷，易冷 凍保存；凍保存；2. 性成熟短：性成熟短：2.5-3 天，兩種成蟲；天，兩種成蟲；3. 細(xì)胞數(shù)量少，譜細(xì)胞數(shù)量少，譜 系清楚；系清楚；4. 易于誘變；易于誘變；5. 基因組序列已全部基因組序列已全部測(cè)出測(cè)出 (Science, Dec. 11, 19

15、98)。(97MB encodes 19,099 proteins.)Developmental Biology(二二)、Vertebrate ModelsDevelopmental Biology1. Xenopus laevis: Amphibian model 主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)1. 性成熟短；性成熟短； 2. 卵體大，易于操卵體大，易于操 作；作；3. 抗感染力強(qiáng)，易抗感染力強(qiáng)，易 于組織移植；于組織移植；Developmental Biology 主要優(yōu)點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)1. 體積小，易于飼體積小，易于飼 養(yǎng)殖；養(yǎng)殖；2. 產(chǎn)卵力強(qiáng)；產(chǎn)卵力強(qiáng)；3. 性成熟短；性成熟短；4. 易于遺傳操作：易于

16、遺傳操作： 如誘變；如誘變；5. 體外受精和發(fā)育，體外受精和發(fā)育， 易于觀察；易于觀察；6. 基因組序列已全基因組序列已全 部測(cè)出。部測(cè)出。2. Danio rerio (zebrafish)Developmental Biology3. Mus musculus (Mouse)Developmental Biology4. Gallus gallus (Chicken)Developmental Biology三、發(fā)育生物學(xué)中的基本概念及規(guī)律三、發(fā)育生物學(xué)中的基本概念及規(guī)律(一一)、Five major developmental processes1. Cell division: Cle

17、avage: 細(xì)胞分裂快、沒(méi)有細(xì)胞生長(zhǎng)的間歇期，因而新生細(xì)胞分裂快、沒(méi)有細(xì)胞生長(zhǎng)的間歇期，因而新生細(xì)胞的體積比母細(xì)胞小。細(xì)胞的體積比母細(xì)胞小。Developmental Biology2. Pattern formation: (1) 軀體軸線的制定軀體軸線的制定Developmental Biology2. Pattern formation: (2) 胚層的形成胚層的形成Developmental Biology3. Morphogenesis最突出的形態(tài)變化發(fā)生最突出的形態(tài)變化發(fā)生在原腸作用開始之后。在原腸作用開始之后。Developmental Biology4. Cell dif-f

18、erentiation: 人類胚胎可最后人類胚胎可最后發(fā)育出至少發(fā)育出至少250種種不同細(xì)胞類型，不同細(xì)胞類型，分化通常是不可分化通常是不可逆的。逆的。Developmental Biology 5. Growth 胚胎在基本的胚胎在基本的pattern形成之后，其體積形成之后，其體積會(huì)顯著增長(zhǎng)，原因在于會(huì)顯著增長(zhǎng)，原因在于細(xì)胞數(shù)量增加、細(xì)胞數(shù)量增加、細(xì)胞體積增加、胞外物質(zhì)的積累。細(xì)胞體積增加、胞外物質(zhì)的積累。不同不同組織器官的生長(zhǎng)速度也各異。組織器官的生長(zhǎng)速度也各異。Developmental Biology(二二)、Cell Behaviour Cell behavior Gene Emb

19、ryonic development 細(xì)胞行為主要包括：細(xì)胞行為主要包括：Cell state: 指基因活性狀況。指基因活性狀況。Cell-to-cell signaling: 細(xì)胞間信號(hào)的傳送、接受、反應(yīng)。細(xì)胞間信號(hào)的傳送、接受、反應(yīng)。Cell movement and cell-shape changes:細(xì)胞通過(guò)形態(tài)改變及運(yùn)細(xì)胞通過(guò)形態(tài)改變及運(yùn) 動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)力，導(dǎo)致特殊結(jié)構(gòu)的形成。動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)力，導(dǎo)致特殊結(jié)構(gòu)的形成。Cell proliferation: 軀體不同部位的細(xì)胞增生速度不一，可導(dǎo)致軀體不同部位的細(xì)胞增生速度不一，可導(dǎo)致 整體結(jié)構(gòu)的改變。整體結(jié)構(gòu)的改變。Cell death

20、: 在特定的發(fā)育時(shí)期，特定部位的細(xì)胞的死亡是形成在特定的發(fā)育時(shí)期，特定部位的細(xì)胞的死亡是形成 正確結(jié)構(gòu)所必需的。正確結(jié)構(gòu)所必需的。Developmental Biology(三三)、基因控制細(xì)胞行為、基因控制細(xì)胞行為 是通過(guò)控制細(xì)胞中的蛋是通過(guò)控制細(xì)胞中的蛋 白質(zhì)的產(chǎn)生而實(shí)現(xiàn)的白質(zhì)的產(chǎn)生而實(shí)現(xiàn)的House-keeping proteins:幾乎存在于幾乎存在于所有類型細(xì)胞中，通常用于產(chǎn)生能所有類型細(xì)胞中，通常用于產(chǎn)生能量、在代謝途徑中生成或降解產(chǎn)物，量、在代謝途徑中生成或降解產(chǎn)物，如組蛋白及轉(zhuǎn)錄或翻譯中所必需的如組蛋白及轉(zhuǎn)錄或翻譯中所必需的蛋白因子。蛋白因子。Tissue-specific p

21、roteins: 存在于特殊存在于特殊類型細(xì)胞中，從而賦予細(xì)胞特定的類型細(xì)胞中，從而賦予細(xì)胞特定的活性。如血細(xì)胞中的血紅蛋白輸活性。如血細(xì)胞中的血紅蛋白輸氧、肌肉細(xì)胞合成氧、肌肉細(xì)胞合成myosin、actin、tropomyosin為收縮提供能量。包括為收縮提供能量。包括酶、生長(zhǎng)因子、受體蛋白、結(jié)構(gòu)分酶、生長(zhǎng)因子、受體蛋白、結(jié)構(gòu)分子。子。 細(xì)胞可從多個(gè)方面來(lái)控制蛋白質(zhì)細(xì)胞可從多個(gè)方面來(lái)控制蛋白質(zhì)的合成。的合成。Developmental Biology(四四)、發(fā)育是漸進(jìn)式的、細(xì)胞命運(yùn)決定于不同的發(fā)育時(shí)間、發(fā)育是漸進(jìn)式的、細(xì)胞命運(yùn)決定于不同的發(fā)育時(shí)間Fate of cells:指正常發(fā)育情況

22、下細(xì)胞將發(fā)育的方向，這種方向可因條件的改指正常發(fā)育情況下細(xì)胞將發(fā)育的方向，這種方向可因條件的改變而改變變而改變(see next slide)。Determination:指細(xì)胞特性發(fā)生了不可逆的改變，發(fā)育潛力已經(jīng)單一化。指細(xì)胞特性發(fā)生了不可逆的改變，發(fā)育潛力已經(jīng)單一化。Specification:指一組細(xì)胞在中性環(huán)境下離體培養(yǎng)，它們?nèi)园雌湔Ｃ\(yùn)圖指一組細(xì)胞在中性環(huán)境下離體培養(yǎng)，它們?nèi)园雌湔Ｃ\(yùn)圖譜發(fā)育。譜發(fā)育。Developmental Biology兩棲動(dòng)物眼區(qū)細(xì)胞的潛能隨發(fā)育時(shí)期的不同而改變兩棲動(dòng)物眼區(qū)細(xì)胞的潛能隨發(fā)育時(shí)期的不同而改變?cè)c胚中眼區(qū)將發(fā)育原腸胚中眼區(qū)將發(fā)育為眼睛。為眼睛

23、。將原腸胚中眼區(qū)細(xì)胞移將原腸胚中眼區(qū)細(xì)胞移植到神經(jīng)胚的軀干區(qū)，植到神經(jīng)胚的軀干區(qū)，它們將按新部位的命運(yùn)它們將按新部位的命運(yùn)發(fā)育為體節(jié)和脊索。發(fā)育為體節(jié)和脊索。將神經(jīng)胚中眼區(qū)細(xì)胞移將神經(jīng)胚中眼區(qū)細(xì)胞移植到神經(jīng)胚的軀干區(qū)，植到神經(jīng)胚的軀干區(qū)，它們?nèi)詫l(fā)育為類似于它們?nèi)詫l(fā)育為類似于眼的結(jié)構(gòu)。眼的結(jié)構(gòu)。胚胎發(fā)育早期，細(xì)胞的發(fā)育潛力更大！胚胎發(fā)育早期，細(xì)胞的發(fā)育潛力更大！Developmental Biology(五五)、誘導(dǎo)作用可使細(xì)胞互為不同、誘導(dǎo)作用可使細(xì)胞互為不同擴(kuò)散性信號(hào)分子擴(kuò)散性信號(hào)分子跨膜蛋白的直接互作跨膜蛋白的直接互作間隙連接間隙連接(gap junction)信號(hào)傳導(dǎo)特點(diǎn)信號(hào)傳導(dǎo)特點(diǎn)

24、H 傳遞距離有限傳遞距離有限H 并非所有細(xì)胞都能對(duì)某種信號(hào)并非所有細(xì)胞都能對(duì)某種信號(hào)發(fā)生反應(yīng)。發(fā)生反應(yīng)。H 不同類型細(xì)胞可對(duì)同一信號(hào)發(fā)不同類型細(xì)胞可對(duì)同一信號(hào)發(fā)生不同反應(yīng)生不同反應(yīng),e.g., 乙酰膽堿使心乙酰膽堿使心肌收縮頻率下降，但促使唾液肌收縮頻率下降，但促使唾液腺分泌唾液。腺分泌唾液。 Autonomous cell fatenon-autonomous cell fateDevelopmental Biology(六六)、Patterning常涉及常涉及positional information的翻譯的翻譯Developmental Biology(六六)、Patterning常涉

25、及常涉及positional information的翻譯的翻譯(續(xù)續(xù))Developmental Biology(七七)、間距模式、間距模式(spacing patterns)可通過(guò)側(cè)向抑制作用產(chǎn)生可通過(guò)側(cè)向抑制作用產(chǎn)生Developmental Biology(八八)、胞質(zhì)決定成分的區(qū)域化及細(xì)胞的不對(duì)稱、胞質(zhì)決定成分的區(qū)域化及細(xì)胞的不對(duì)稱 分裂使細(xì)胞具有不同的特性分裂使細(xì)胞具有不同的特性Developmental Biology線蟲的不對(duì)稱卵裂產(chǎn)生不同命運(yùn)的卵裂球線蟲的不對(duì)稱卵裂產(chǎn)生不同命運(yùn)的卵裂球Developmental Biology二、傳統(tǒng)的發(fā)育生物學(xué)研究技術(shù)二、傳統(tǒng)的發(fā)育生物學(xué)研

26、究技術(shù)Developmental Biology染料細(xì)胞標(biāo)記染料細(xì)胞標(biāo)記Developmental Biology熒光細(xì)胞標(biāo)記熒光細(xì)胞標(biāo)記Developmental Biology細(xì)細(xì) 胞胞 移移 植植Developmental Biology三、控制發(fā)育的基因的鑒定三、控制發(fā)育的基因的鑒定及其表達(dá)和功能檢測(cè)方法及其表達(dá)和功能檢測(cè)方法Developmental Biology基因組時(shí)代：人類基因組計(jì)劃基因組時(shí)代：人類基因組計(jì)劃Developmental BiologyDevelopmental BiologyDNA序列已經(jīng)告訴了我們什么？序列已經(jīng)告訴了我們什么？YeastNematodeFru

27、itflyHuman chr 22 Human chr21Genome size12,068 kb 97,000 kb 120,000 kb34491 kb33827 kbGene nos.5,88519,09913,601545225Gene density1 in 2 kb1 in 5 kb1 in 9 kb1 in 63 kb1 in 150 kbTranscript length per gene1400 bp1,371 bp3,058 bp1,523 bpExon nos.1545.4Developmental Biology后基因組時(shí)代功能基因組時(shí)代后基因組時(shí)代功能基因組時(shí)代空間結(jié)

28、構(gòu)？空間結(jié)構(gòu)？胞內(nèi)分布及靶位？胞內(nèi)分布及靶位？影響器官？影響器官？基因類型？基因類型？底物？底物？影響途徑？影響途徑？Developmental Biology(一一)、鑒定發(fā)育相關(guān)新基因的主要方法、鑒定發(fā)育相關(guān)新基因的主要方法從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因；育的基因；分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法；分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法；利用基因序列同源性的克隆法；利用基因序列同源性的克隆法；利用生物大分子間的相互作用克隆新的利用生物大分子間的相互作用克隆新的基因?；?。Developmental Biology(一一)、鑒定發(fā)育相關(guān)新基因的主要方法、鑒定發(fā)

29、育相關(guān)新基因的主要方法從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因；基因；分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法；分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法；利用基因序列同源性的克隆法；利用基因序列同源性的克隆法；利用生物大分子間的相互作用克隆新的基因。利用生物大分子間的相互作用克隆新的基因。Developmental Biology從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因隱性突變；隱性突變；半顯性突變；半顯性突變；顯性突變顯性突變突變體的類型突變體的類型Developmental Biology從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因突變類型圖示突變類型圖示Developme

30、ntal Biology從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因自然群體中的突變體；自然群體中的突變體；化學(xué)誘變劑處理，如亞硝基乙脲乙亞硝基脲化學(xué)誘變劑處理，如亞硝基乙脲乙亞硝基脲 (N-nitroso-N-ethylurea ethylnitrosourea, ENU)；外源外源DNA插入法，如插入法，如DNA注射、病毒感染、轉(zhuǎn)座注射、病毒感染、轉(zhuǎn)座子利用等；子利用等；X射線或射線或 r射線照射射線照射獲得突變體的方法獲得突變體的方法Developmental Biology斑馬魚上斑馬魚上ENU化學(xué)突變研究的成就化學(xué)突變研究的成就(1996)德國(guó)德國(guó) Tubingen 美國(guó)美國(guó) Harv

31、ard初選突變體總數(shù)初選突變體總數(shù)42642383保存的突變體總數(shù)保存的突變體總數(shù)1163695已確認(rèn)的不同基因數(shù)已確認(rèn)的不同基因數(shù)372220從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因化學(xué)誘變法化學(xué)誘變法Developmental Biology從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因隱性突變體的鑒定方法隱性突變體的鑒定方法化學(xué)誘變法化學(xué)誘變法Developmental Biology 由含 GFP 基因的反轉(zhuǎn)錄病毒插入引起突變 正常胚胎 突變胚胎 X 基因GFP 基因 完整的 X 基因使胚胎正常發(fā)育 X 基因被 GFP 基因破壞后胚胎異常發(fā)育從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因DN

32、A插入誘變法插入誘變法Developmental Biology反轉(zhuǎn)錄病毒插入引起的突變的鑒定反轉(zhuǎn)錄病毒插入引起的突變的鑒定 病毒注射病毒注射 F0 WT F1 F2從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因DNA插入誘變法插入誘變法Developmental BiologyExpression of GFP in virus-infected fishTransientgermline從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因DNA插入誘變法插入誘變法Developmental BiologyAn example of mutational phenotypes從自然或人工突變體中分離鑒定控

33、制發(fā)育的基因DNA插入誘變法插入誘變法Developmental Biology從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因Genetic mapping and chromosomal walking；PCR or Southern hybridization；Candidate cloning；Differential display/subtractive cloning從突變體克隆基因的方法從突變體克隆基因的方法Developmental Biology(一一)、鑒定發(fā)育相關(guān)新基因的主要方法、鑒定發(fā)育相關(guān)新基因的主要方法從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的從自然或人工突變體中分離鑒定控

34、制發(fā)育的基因；基因；分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法；分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法；利用基因序列同源性的克隆法；利用基因序列同源性的克隆法；利用生物大分子間的相互作用克隆新的基因。利用生物大分子間的相互作用克隆新的基因。Developmental Biology分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法獲取特定組織：直接取材或轉(zhuǎn)基因法取材；獲取特定組織：直接取材或轉(zhuǎn)基因法取材；構(gòu)建構(gòu)建cDNA文庫(kù)；文庫(kù)；從蛋白質(zhì)到基因；從蛋白質(zhì)到基因；Differentiatial hybridization/differential display/subtractive cloningDevelopmental Biolo

35、gy分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法基因芯片/核酸雜交法Developmental BiologySubtractive cloning分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法Developmental Biology利用基因序列同源性的克隆法用一個(gè)物種的基因直接做探針?lè)蛛x另一個(gè)物種的同源基因；根據(jù)多個(gè)物種的蛋白序列分離另一個(gè)物種的同源基因；根據(jù)同一基因家族的不同成員間的保守序列分離新的家族成員；Developmental Biology利用大分子間的相互作用克隆新的基因鑒定可與蛋白質(zhì)結(jié)合的鑒定可與蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA序列序列分離靶蛋白質(zhì)，（可采用分離靶蛋白質(zhì)，（可采用gel-shift assay)克隆靶蛋白

36、的表達(dá)基因?？寺“械鞍椎谋磉_(dá)基因。利用利用DNA與蛋白質(zhì)間的相互作用與蛋白質(zhì)間的相互作用Developmental Biology分離時(shí)空特異性表達(dá)基因的方法利用蛋白質(zhì)之間的相互作用利用蛋白質(zhì)之間的相互作用酵母雙雜交法酵母雙雜交法Developmental Biology(二二)、基因表達(dá)的檢測(cè)、基因表達(dá)的檢測(cè)mRNA的檢測(cè)的檢測(cè)蛋白質(zhì)的檢測(cè)蛋白質(zhì)的檢測(cè)啟動(dòng)子活性檢測(cè)啟動(dòng)子活性檢測(cè)Developmental Biology(二二)、基因表達(dá)的檢測(cè)、基因表達(dá)的檢測(cè)mRNA的檢測(cè)的檢測(cè)蛋白質(zhì)的檢測(cè)蛋白質(zhì)的檢測(cè)啟動(dòng)子活性檢測(cè)啟動(dòng)子活性檢測(cè)Developmental BiologymRNA的檢測(cè)Nor

37、thern blotDot blotRT-PCRDNA Microarrayin situ hybridizationDevelopmental BiologyNorthern雜交的雜交的作用：作用：檢測(cè)基因檢測(cè)基因的轉(zhuǎn)錄物的存在的轉(zhuǎn)錄物的存在及是否發(fā)生了選及是否發(fā)生了選擇性拼接。擇性拼接。Developmental BiologymRNA的檢測(cè)原位雜交原位雜交(in situ hybridization)Developmental Biology利用原位雜交技術(shù)研究基因表達(dá)的時(shí)空譜利用原位雜交技術(shù)研究基因表達(dá)的時(shí)空譜mRNA的檢測(cè)Developmental Biology(二二)、基因表達(dá)的

38、檢測(cè)、基因表達(dá)的檢測(cè)mRNA的檢測(cè)的檢測(cè)蛋白質(zhì)的檢測(cè)蛋白質(zhì)的檢測(cè)啟動(dòng)子活性檢測(cè)啟動(dòng)子活性檢測(cè)Developmental Biology蛋白質(zhì)的檢測(cè)電泳法電泳法Western blot抗體染色法抗體染色法Developmental Biology(二二)、基因表達(dá)的檢測(cè)、基因表達(dá)的檢測(cè)mRNA的檢測(cè)的檢測(cè)蛋白質(zhì)的檢測(cè)蛋白質(zhì)的檢測(cè)啟動(dòng)子活性檢測(cè)啟動(dòng)子活性檢測(cè)Developmental Biology啟動(dòng)子活性檢測(cè)法 Prom oter/enhancers GFP pA表達(dá)載體的構(gòu)建：Developmental Biology(三三)、基因?qū)Πl(fā)育的影響的功能性研究、基因?qū)Πl(fā)育的影響的功能性研究基因敲除法基因敲除法(gene knockout)異位表達(dá)法異位表達(dá)法(ectopic expression)RescueAntisense RNAAntisense oligosDsRNA interfe