发育生物学总练习题_doc

(文档共12页)  

当前位置: 雨花文库>高等教育>理学>发育生物学总练习题_doc


练习题参考答案

第一章、绪论

1.名词解释:

发育(development)——指生命现象的发展,生物有机体的自我构建和自我组织。

发育生物学( developmental biology)——是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学。形态发生(morphogenesis)——不同表型的细胞构成组织、器官,建立结构的过程。

2.发育生物学有哪些主要研究内容?

答: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。

3.分子生物学的兴起,对发育生物学的发展有何影响?

答:Watson和Crick(1953)提出DNA分子的双螺旋模型以后,分子生物学迅速发展,发育生物学的发展也从此揭开新的序幕。人们认识到发育主要受遗传物质DNA的控制,为回答编码在DNA上的遗传信息及其所表达的蛋白质如何控制生物体的发育等问题,人们开始采用分子生物学技术和各种其他新兴的生物学技术,进行生物发育机制的研究;取了得一系列重大成果,不仅使传统理论进一步深化,而且形成了不少新的观点和理论。由于发育生物的迅速发展,现已成为生命科学的前沿和热点领域之一。

4.简述发育生物学的发展简史.

答:发育生物学是由分子生物学、细胞生物学、遗传学及生物化学等学科和胚胎学的相互渗透发展和形成的一门新兴的生命科学。胚胎学的发展很久远,二千多年前,Aristotle提出胚胎是由简单到复杂逐步发育形成的后成论观点;但到了17世纪后期,由于宗教统治的禁锢,先成论占统治地位,既认为胚胎是成体的雏形预先存在精子或卵子中;1759年德国科学家Wolf根据对鸡胚发育的仔细观察,再次提出后成论观点,到19世纪才普遍为人们所接受。

1839年,Schleiden和Schwann提出细胞理论,对胚胎发育的概念是划时代影响。认识到细胞核在发育中的重要性,1880年代,Weismann提出“种质学说”在当时影响很大,强调早期卵裂是不对称分裂;但Driesch(1891)证明海胆二细胞期的细胞发育没有区别。1924年,Spemann进行了著名的胚胎移植实验,人们才真正认识到,细胞之间的相互作用是胚胎发育最重要的核心问题。

1900年,Mendel遗传规律的重新发现,胚胎学与遗传学结合,认识到发育受基因型的控制,但环境也影响发育。Watson和Crick(1953)提出DNA分子的双螺旋模型以后,开启了现代意义上发育生物学。重点是阐明发育的分子控制机制,在一些模式动物(如果蝇、线虫等)已取得一系列重大的突破。

第二章配子发生

1、说明线虫和果蝇的生殖细胞的决定。

答:线虫未受精卵的细胞质均匀分布一种P颗粒,受精后集中到后部。受精卵经过4次分裂,P颗粒集中到一个P4细胞。P4是所有生殖细胞的祖细胞。果蝇的生殖质是位于受精卵后端极质颗粒。受精卵核经过9次分裂,后部形成5个包含极质颗粒的极细胞,极细胞分化为原生殖细胞。

2、精子形成过程中经历了哪些变化?

答:精子细胞形成后,经过一系列分化,变态为特殊形状的精子。(1)、细胞核中的染色质高度浓缩,使核体积大大减少;其中核蛋白由组蛋白变为精蛋白。(2)、细胞质大多被抛弃;其中中心粒演变为轴丝,产生精子鞭毛;高尔基体形成顶体;线粒体形成线粒体鞘。(3)、

形状变成流线型,便于运动。

3、卵子发生过程与精子发生过程有哪些异同?

答:相同点:(1)、都要经过减速分裂,使配子的染色体减半;(2)都要经过增殖期、分裂期和成熟期。

不同点对比如下:(1)、精子发生过程中的生长期不很明显,而卵子发生过程中的生长期则特别长。因此精子发生的结果是产生体积微小的精子,而卵子发生的结果是产生体型很大的卵子。(2)、精子发生速度比卵子快,而且精原细胞则可以在成熟期内不断增殖。所以成熟精子的数目大大超过成熟卵子的数目。(3)、每个初级精母细胞最后变成4个大小相等的精子;而每个初级卵母细胞只能产生1个大的成熟卵和3个体积很小不能受精的极体。(4)、精子发生过程要经过变态期,才能从精细胞转变为精子;而卵子发生没有这一时期。(5)、精子发生过程中的两次成熟分裂全部在精巢内进行,卵子发生过程中的两次成熟分裂可在卵巢内也可在卵巢外进行。

4、什么是母体效应基因?举列说明。

答:在卵子发生过程中表达并在早期胚胎发育中起作用的基因,称为母体效应基因。如Bicoid 基因是果蝇一个重要的母体效应基因,Bicoid基因在滋养细胞中转录,其mRNA定位并储存在卵子的前端;受精后翻译出的蛋白质沿前—后轴扩散,形成浓度梯度,为胚胎的早期分化提供位置信息。

第三章受精的机制

1、名词解释

促成熟因子(MPF)——促使卵母细胞恢复减速分裂的因子,由调节亚基CyclinB和催化亚基cdc2组成。

精子获能(capacitation)——从雄体直接采集的哺乳动物的精子不能受精,只有在雌性生殖道的适宜环境中发生许多生理、生化方面的变化后,才能获得受精的能力,这个过程称为精子获能。

顶体反应(acrosomal reaction)——当精子遇到卵子时,顶体膜和其外的质膜发生多处融合,释放蛋白水解酶,消化透明带或卵膜,为精子进入卵子打开通道,这些就是顶体反应。

皮层反应(cortex reaction)——当精卵质膜融合后,皮层颗粒与其外的质膜融合,导致其内含物释放到质膜和卵黄膜或透明带之间的卵周隙内,这种现象就是皮层反应。

2、海胆的精子和鱼类的卵处于同一环境中,二者是否可以受精?为什么?

答:不可以受精。因为海胆精子顶体的突起上具有结合素(bindin),而卵黄膜上存在着种类特异性的结合素受体;结合素能特异地结合到同种动物的卵黄膜上。这样精子结合素和其受体之间相互作用的专一性就阻止了种与种之间的杂交受精。

3、卵子为什么要阻止多精受精?举例说明其怎样阻止多精受精的?

答:因为多精受精造成细胞分裂时的染色体紊乱,最后导致死亡或不正常发育,所以卵子要阻止多个精子进入卵子。阻止多精受精的机制有二方面,(1)、初级、快速阻断:通过膜电位的改变,使卵子上精子结合的受体失活。如海胆的第一个精子与卵质膜结合后的1-3秒内,因钠离子的流入而导致膜电位的迅速升高,从而阻止其它精子与卵膜的结合。(2)、次级、永久阻断:通过皮层反应,使受精膜迅速膨胀。如海胆卵受精后20-60秒内,质膜下的皮质颗粒与质膜融合,释放其内含物形成受精膜,阻止其它精子的进入。

第四章卵裂

1、名词解释

经线裂(meridional cleavage)——指卵裂面与A-V轴平行的卵裂方式。

表面卵裂(superficial cleavage)——昆虫受精卵的大量卵黄位于卵的中央,卵裂被限制在卵的外围卵质中,为表面卵裂。

紧密化(compaction)——哺乳动物在第三次卵裂后,形成的卵裂球突然挤在一起,卵裂球之间的接触面增大,形成一个紧密的细胞球体而把球的内部封闭起来。

胚胎干细胞(ESC)——胚胎干细胞是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性,能分化出成体动物的所有组织和器官。当受精卵分裂发育成囊胚时,内层细胞团(Inner Cell Mass)的细胞即为胚胎干细胞。

2、早期卵裂与一般的细胞分裂有什么重要不同?分子机制如何?

答:早期卵裂一般只有S期和M期,无生长期;因此分裂周期短,速度快,卵裂时胚胎的体积不增大。受精后早胚细胞分裂的都是由贮存在卵内的母型mRNAs和蛋白质控制的。卵裂周期受成熟促进因子MPF的控制;早期的卵裂所需要的有活性的MPF已存在在卵质中或由母型mRNA翻译,不需要启动合子基因,因此速度很快。

3、卵裂有那些主要类型?说明与卵黄的关系并举例代表动物。

答:卵裂主要可分为完全卵裂和不完全卵裂。卵黄对卵裂有一定的阻抑作用,因此卵黄的含量和分布影响卵裂方式,含卵黄少的受精卵(均黄卵和中黄卵)的卵裂为完全卵裂,如哺乳动物和两栖类;卵黄含量高的的受精卵采用偏裂(即不完全卵裂),如鱼类和鸟类的盘状裂、昆虫的表面卵裂。

4、分析节肢动物与哺乳动物早期卵裂过程表现出对未来发育的设定。

答:果蝇受精卵核经过9次分裂后,出现生殖细胞的决定,后部形成5个极细胞,极细胞分化为原生殖细胞。哺乳动物8细胞期的细胞是等能的。紧密化后产生16个细胞的桑胚椹,桑椹胚内部有1-2个细胞与外界隔离,属于内细胞团,将来形成胚胎组织;外部细胞分裂产生滋养层细胞,不参与形成胚胎组织,而参与形成绒毛膜组织。

第五章原肠作用:胚胎细胞的重新组合

1、名词解释

原肠作用(gastrulation)——原肠作用是通过剧烈地有序的细胞运动,使囊胚细胞重新组合,形成三个胚层的胚胎结构的过程。

中囊胚转换(midblastula transition)——在囊胚中期由母型调控向合子型调控的过渡称为中囊胚转换。

“Nieuwkoop”中心——在两栖类囊胚中,最背部的植物极细胞能够诱导产生Spemann组织者,称为“Nieuwkoop中心”。

绒毛膜(chorin)——合胞体滋养层和富含血管的中胚层共同构成的器官称为绒毛膜。

2、简述原肠作用的细胞运动方式。

答:原肠作用的细胞运动方式可概括为6种:

(1)、外包:表层细胞运动,细胞铺展、变薄、面积扩大,包住胚胎内层的细胞;(2)、内陷:某个区域的细胞同时向内凹入形成凹陷;

(3)、内卷:外面铺展的细胞连续从边缘向胚胎内部卷入,并沿细胞内表面扩展形;(4)、内移:细胞从胚胎表层单个的向胚胎内部迁移;

(5)、分层:单层细胞被割裂成两层或多层平行的细胞层;

(6)、会聚伸展:指细胞间相互插入,使所在组织变窄、变薄,并推动组织向一定方向移动。

3、在两栖类原肠作用过程中,三个胚层是怎样形成的?

答:在原肠作用过程中,动物极帽和非内卷边缘带细胞通过外包扩展,覆盖整个胚胎,形成外胚层。中胚层细胞开始内卷时,表层内卷边缘带细胞与其内侧的脊索中胚层一起移动,形成了原肠腔顶部的内胚层壁;胚孔下面的植物极细胞被外包的非内卷边缘带细胞覆盖,形成

原肠腔底部的内胚层。深层内卷边缘带是一个细胞环。在原肠作用过程中,该细胞环沿胚孔唇内卷。预定脊索从背唇内卷,体节中胚层从侧唇卷入,未来的侧板中胚层从腹唇卷入。

4、比较两栖类和鸟类的原肠作用过程,说明背唇与原条在发育地位的同一性。

答:鸟类原条与两栖类背唇在发育地位的同一性可用以下几点说明。(1)、两栖类动物背唇和胚孔的出现是原肠作用开始的标志,鸟类的原肠的形成是以原条出现为标志;(2)、原条前端的亨氏节与背唇一样都是原肠作用的组织者,可以发动形成次生胚胎;(3)、原条上的原沟和胚唇周围的胚孔同样是外层细胞进入囊胚腔的门户;(4)、通过背唇内卷进入胚胎的细胞发育为头部中胚层和脊索,同样从原条亨氏结迁移到囊胚腔的细胞是未来的头部中胚层和脊索。

5、胎盘是怎样形成的,它有什么功能?

答:合胞体滋养层和富含血管的中胚层共同构成绒毛膜,绒毛膜和子宫壁融合形成胎盘;胎盘既含有母体成分,又含有胎儿成分。胎盘负责胎儿的物质交换,胎儿通过胎盘从母血中获得营养和氧气,排出代谢产物和二氧化碳,相当于小肠、肺和肾的作用。

第六章神经胚和三胚层分化

1、什么是神经胚?初级神经胚的形成过程?

答:正在进行神经管形成的胚胎称为为神经胚。初级神经胚的形成过程如下:①中线处的预定的神经外胚层细胞变长加厚,形成神经板。②神经板边缘加厚,并向上翘起,形成神经褶,神经板中央出现“U”形神经沟。③神经褶向胚胎背中线迁移,最终合拢形成神经管,上面覆盖着外胚层。④神经管最靠背面细胞变成神经嵴细胞。

2、脊椎动物中胚层在发育中形成哪5个过渡性的区域性结构?

答:神经胚中胚层可分为5个过渡性区域。第一个是脊索中胚层,将来形成脊索;第二是背部体节中胚层,主要形成体节;第三个是居间中胚层,将来形成泌尿系统和生殖管道;第四个是侧板中胚层,形成心脏、血管、血细胞和胚胎外膜等;最后是头部中胚层,将来形成面部的结缔组织和肌肉。

3、轴旁中胚层什么基因的表达对脊椎动物体节形成有重要关系?

答:在轴旁中胚层的前端首先出现Notch1和Paraxis基因的表达;由于Notch1和Paraxis基因产物的作用,轴旁中胚层细胞开始合成并分泌fibronectin和N-cadherin,创造了体节结构发生的条件。

4、内胚层主要形成哪些器官或组织?

答:胚胎内胚层的功能是构建体内两根管道(消化管和呼吸道)的内表皮。第一根管道是贯穿于身体全长的消化管,肝、胆囊和胰腺由消化管凸出形成;第二根管道是呼吸管,由消化管向外生长形成,包括气管、支气管和肺;咽和咽囊也是内胚层来源,咽和咽囊向外凸起产生扁桃体、甲状腺、胸腺和甲状旁腺,水生脊椎动物中,咽囊产生鳃。

第七章细胞命运的决定——细胞的自主特化

1、名词解释

细胞分化(cell differentiation)——从单细胞受精卵产生有机体的各种形态和功能细胞的发育过程叫细胞分化。

镶嵌型发育(mosaic development)——如果将一个发育早期胚胎的某一个卵裂球去掉,则这个胚胎将会发育为一个不完整的胚胎,而缺失的部分刚好就是所移走的卵裂球所能发育的结构;这种以细胞自主特化为特点的发育模式称为镶嵌型发育。

调整型发育(regulativ development)——如果移去早期胚胎的一个卵裂球,胚胎的剩余的部分则可改变它们正常的发育命运,来填补移去的卵裂球所留下的空白,仍形成一个完整的胚

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。

胞质定域(cytoplasmic localization)——在镶嵌型发育中,形态发生决定子被定位于特定卵质区域的,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。

2、简述海鞘8裂球的细胞发育命运。

答:海鞘第一卵裂面与幼虫两侧对称面吻合,所以左右两裂球的发育完全对称;在8细胞期可将胚胎裂球分为4对,每对裂球发育命运如同卵子发育命运图谱一致;动物极二对裂球发育为外胚层,植物极后面的一对裂球形成内胚层、间质和肌肉组织,植物极前面的一对裂球形成脊索和内胚层。神经细胞是从动物极前面的一对裂球和植物极前面的一对裂球产生的。

3、试述果蝇的极质决定子的分子基础。

答:果蝇卵极质主要由蛋白质和RNA组成。生殖质的组分之一是gcl(germ cell-less)基因转录的mRNA,gcl基因在果蝇卵巢的营养细胞中转录,所转录的mRNA通过环管转运至卵子中,定位于称为极质的细胞质中,是极细胞形成所必不可少的成分。极质决定子也可能是Nanos蛋白,如果缺乏Nanos蛋白,胚胎的极细胞就不能迁移到生殖腺中,不能产生生殖细胞。生殖细胞决定子还可能是线粒体大核糖体RNA(mtlrRNA)。

第八章细胞命运的渐进特化——胚胎细胞相互作用

1、说明相嵌型发育和调整型发育与Weismann的“种质说学”的调和与矛盾。

答:Weismann的“种质说学”主要论点为染色体是由各种能决定细胞发育命运的核决定子组成的;受精卵分裂时,不同的核决定子在胚胎发育过程中分配到不同的细胞内,由此决定细胞的命运,使其发育成身体的某一部分。在相嵌型发育中,如果将一个发育早期胚胎的某一个卵裂球去掉,则这个胚胎将会发育为一个不完整的胚胎,而缺失的部分刚好就是所移走的卵裂球所能发育的结构,这种发育现象是与Weismann上述观点是相调和的。但在调整型发育中,如果移去早期胚胎的一个卵裂球,胚胎的剩余的部分则可改变它们正常的发育命运,来填补移去的卵裂球所留下的空白,仍形成一个完整的胚胎,这种发育现象显然与Weismann 的“种质说学”相矛盾。

2、什么是Spemann组织者?哪些动物具有这类的组织者?

答:两栖类早期胚胎胚孔背唇能诱发原肠作用,组织次生胚胎的形成,即为Spemann 组织者。鸟类和哺乳动物中的原条前端的亨氏结是类似组织者,鱼类的胚盾也是这样的组织者。

3、简述goosecoid基因的作用。

答:goosecoid基因具组织者特异性,编码一种DNA结合蛋白。Goosecoid蛋白的功能主要表现在:(1)能激活背唇细胞的迁移特性(内卷和延伸);(2)决定头部中胚层和背侧中胚层的发育命运;(3)gossecoid表达细胞动员周围细胞参入背轴形成。

第九章果蝇胚轴形成

1、什么是形态发生原(morphogen)?举例说明。

答:某些因子沿体轴的分布呈现浓度梯度,不同水平决定该区域的的反应,最终形成某种形态结构,这种因子即是形态发生原。例如果蝇的Bicoid蛋白,Bicoid蛋白在果蝇的合胞体胚胎中形成一个由前到后的浓度梯度,在不同的浓度阈值分别激活不同靶基因的表达,对果蝇头胸部的结构的决定起关键作用。

2、为什么dorsal基因的突变会导致胚胎背部化,cactus基因突变会导致胚胎腹部化?答:因为dorsal基因的突变会导致胚胎无Dorsal蛋白合成,导致合子基因snail和twist(腹侧特征)在所有细胞中都不表达,而背侧特征基因dpp、Zen、tolloid、zerknullt等在所有细胞中表达,从而导致胚胎背部化。相反,cactus基因突变会导致胚胎无Cactus蛋白,这样使

(文档共12页)