发育生物学 Developmental Biology

1. 发育生物学Developmental Biology 雷蕾 Leil086@yahoo.com.cn

2. 第一章 绪论 我们从哪里来?我们是谁?我们往哪里去? 高更 （Paul Gauguin, 1848-1903）

3. 一、定义 • 研究生物体生命过程中的变化机理的科学。侧重于研究基因在细胞生长、分化和形态发生中的调控。

4. 二、发展简史 • 由形态描述到机理探讨 • 从器官、组织和细胞水平到分子水平。

5. （一）胚胎学与发育生物学 1.描述胚胎学 Hippocrates（460-377 BC） Aristotle（384-322 BC） 先成论（preformation） 后成论（epigenesis） Aristotle

6. 先成论与后成论之争 1700’s 先成论（Preformation） Hartsoeker 、Leeuwenhoek 精源说 Malpighi卵源说 后成论 （Epigenesis） Wolff《发生学说》、《肠的形成》 一切器官是由简单到复杂而形成的。 精源说

7. 2.比较胚胎学Karl Ernst von Baer (1792-1876) 比较了不同动物的胚胎，指出各种动物在其发育中有其共同性，说明它们发源于同一个祖先。

8. 《动物发生史》－贝尔定律

9. 贝尔定律 • 动物发生过程中，一般特征比特殊特征在胚胎中先出现。高等动物的胚胎和低等动物的胚胎有些相似，特别是发育的早期，但并不和这些动物的成体相似。

10. 发生重演学说 Haeckel（1839-1919） 1866 Ontogeny is a recapitulation of phylogeny “个体发生是系统发生的重演”

11. 3.实验胚胎学 • Wilhelm Roux (1850-1924) • Hans Spemann (1869-1941)

12. Wilhelm Roux 的实验

13. Hans Spemann的实验

14. （二）遗传学与发育生物学 Weismann 1885年“种质继续学说” Beneden 染色体描述，马蛔虫减数分裂 Morgan 基因论 C. H. Waddington (1905-1974) 果蝇基因突变造成的发育变异 Morgan

15. （三）分子生物学与发育生物学 • Watson and Crick DNA双螺旋结构 • Nirenberg，Matthaei，Khorana遗传密码 • Ed Lewis ，Christiane Nusslein-Volhard，Eric Wieschaus • 发现了控制早期胚胎发育的重要遗传机理，利用果蝇作为实验系统，发现了同样适用于高等有机体（包括人）的遗传机理。

18. 三、主要研究内容 • 卵子形成 • 受精 • 卵裂 • 原肠形成 • 细胞分化与细胞互作

19. 1.卵子形成 灯刷染色体

20. 2. 受精

21. 3. 卵裂 辐射式卵裂：文昌鱼、海胆、蛙 螺旋式卵裂：软体动物、纽形动物 完全卵裂 两侧对称卵裂：海鞘 旋转式卵裂：哺乳动物 盘状卵裂：鱼类、鸟类、爬行类 不完全卵裂 表面卵裂：昆虫

22. 完全卵裂 辐射式卵裂 螺旋式卵裂 两侧对称卵裂 旋转式卵裂

23. 不完全卵裂 盘状卵裂 表面卵裂

24. 4. 原肠形成 内陷 内卷 内移 分层 外包

25. 囊胚细胞经过一系列运动和重排，使一些细胞进入囊胚腔内重新形成一层－内胚层，仍处于外面一层的称为外胚层，原来的囊胚腔闭锁。新形成的由内胚层包围的腔叫原肠，即原始的肠管。这时的两胚层胚胎叫原肠胚。

26. 5. 细胞分化与细胞互作

27. 四、发育生物学的难题 1.分化（Differentiation）:导致细胞类型多样化，相同的基因组如何产生不同类的细胞。 2.形态发生（Morphogenesis）:细胞如何组建形成恰当的排序。 3.生长（Growth）:生长的控制、特定的大小。 4.生殖（Reproduction）:配子形成和特化，如何形成下一代。 5.进化（Evolution）:发育中的变化怎样创造新的体型，哪些变化能够起到进化作用。

28. 五、发育的细胞基础 (一)发育的基本阶段 受精 卵裂 胚胎期 变态期 成体期 原肠形成 器官发生

29. 发育的基本阶段

30. （二）发育的细胞共性事件 1. 细胞分裂 2. 细胞分化 3. 模式形成 4. 细胞迁移 5. 细胞凋亡

31. 六、发育的分子基础 （一）通过调控蛋白的生成来控制细胞行为

32. 1.基因组调控 主要是在DNA水平上调节基因的活性，其中两种重要的方式是DNA的甲基化和DNA重排。

33. DNA甲基化 DNA重排

34. 2. 转录水平的调控 是真核生物控制基因表达的重要调控方式，通过转录调控，控制着基因在不同组织中进行差异表达。

36. 3.转录后加工的控制 大鼠原肌球蛋白的基因结构，下方给出的是该基因转录后经可变剪接，在不同组织中形成7种不同的原肌球蛋白。

37. 4.翻译水平的调控 包括控制蛋白质合成的速度、mRNA稳定性的控制、翻译起始的控制等。

38. 5.翻译后加工的控制 多肽蛋白阿黑皮素原(POMC)，在大鼠的脑垂体的前叶和中叶都能合成，在前叶只被切成ACTH和β-LPH，但是在垂体中叶要继续被切成几个小肽,它们具有不同的功能。

39. 从分子水平看，分化细胞间的主要差别是合成的蛋白质的种类不同。细胞的基因并非都是同细胞分化有直接关系, 根据基因同细胞分化的关系, 可以将基因分为两大类: 一类是看家基因, 是维持细胞最低限度功能所不可少的基因；另一类是组织特异性(tissue-specific gene)表达的基因, 或称为奢侈基因，这类基因与各类细胞的特殊性有直接的关系, 是在各种组织中进行不同的选择性表达的基因。 （二）基因的差异表达控制发育

40. 细胞分化的关键是细胞按照一定程序发生差别基因表达(differential gene expression), 开放某些基因, 关闭某些基因。另外，分化细胞间的差异往往是一群基因表达的差异，而不仅仅是一个基因表达的差异。在基因的差异表达中，包括结构基因和调节基因的差异表达，差异表达的结构基因受组织特异性表达的调控基因的调节。

42. Summary 发展简史 主要研究内容 发育生物学的细胞基础 发育生物学的分子基础