2014年1月16日 星期四

[陽明大一普通生物]第十九章:DEVELOPMENTAL GENETICS




一‧模式生物model organisms
    包括:線蟲,大腸桿菌,果蠅,斑馬魚,阿拉伯芥
     Pattern formation
動物:三個軸的方向
前後:anteroposterior axis
背腹:dorsoventral axis 
左右:rightleft axis

植物:root-shoot axisradial pattern of growth


二‧發育:
物種的發育受到多種影響,以下分成兩點討論:positional information and transcription factor

A. positional information
(1)細胞的反應:cell division / cell migration / cell differentiation / apoptosis
(2)如何接收訊息:利用morphogens或是cell adhesion
  a. morphogens:影響一個細胞的命運,分布不均而有不同的效果
   分布不均的狀況:1.發生在oocyte or egg precursor
                   2.在胚胎時期,細胞分泌運送後造成的不均勻
    Morphogens與濃度相關,要超過一門檻(閾值)才會產生效果
 
  b. cell adhesionCAM分子
B. transcription factor
  在胚胎發育中扮演重要的角色,胚胎的發育大致分成四階段,每個階段都受不同的transcription factors影響。
1. organize body axis:軸的分化
2. organize into smaller regions:分節segmentation
3. cell organize to produce body partdevelop specific body parts
4. cells themselves change morphology:細胞分化,形成器官

三‧果蠅(Drosophilla)模型:
1.      果蠅的生活史:大約十天
 a. fertilized oocyte
 b. blastoderm:有兩個部分
第一:syncytial blastoderm:一系列的細胞分裂(沒有細胞質裂),產生大量的nuclei
第二:cellular blastoderm:這些nuclei 排列在細胞膜的周圍,接著被其所包圍,形成許多細胞。
 c. gastrulation:出現了胚層,包括了ectoderm , endoderm , mesoderm
 d. embryo
 e. larva
 f. pupaundergoes metamorphosis
 g. adult

2.      果蠅發育與developmental genetics
四個階段:
Phase1:決定生物的axis
bicoid(morphogen的一種)相關,由卵細胞中的nurse cell分泌,造成asymetrically distribution,其轉譯出來的bicoid protein,有transcription factor的作用

Phase2segmentation分節(head3thoracic3abdominal9)
受到segmentation genes的調控:
Bicoid---gap gene ----pair-rule gene----segment-polarity gene
(一連串活化的過程)

Phase3segment characteristics:發展出各部位的特徵
Homeotic genes生物體中一類專門調控生物形體的基因,一但這些基因發生突變,就會使身體的一部分變形。Homeotic genes是一連串的基因,分別控制不同的部外,其排列順序與身體的前後軸順序一致,被稱為colinearity rule
每種生物都有homeotic gene,其數量及排列能做為演化的證據。
Homeobox:在一段homeotic gene中,能夠轉譯出蛋白質的部分(180 b p)

Phase4cell differenciationstem cell
Stem cells的特徵:能夠分裂,其子代細胞至少能分化出一種以上的細胞

Totipotent:能形成個體,分化出各種細胞:fertilized egg
Pluripotent:能分化出各種細胞,但不能形成單一個體:胚胎幹細胞
Multipotent:能分化出許多種細胞:hematopoietic stem cell
Unipotent:只能分化出一種細胞:testis分化成sperm

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