发育生物学 主讲教师:范喜顺
发 育 生 物 学 主讲教师：范喜顺
第一章 绪论 ·第二章 生殖细胞的发生 第三章 精卵识别的分子基础 ·第四章卯裂 ·第五章原肠作用 ·第六章脊椎动物的早期发育 ·第七章神经系统的发育 第八章附肢的发育和再生 ·第九章眼的发育 ·第十章激素调节发育和细胞分化 ·第十一章性腺发育和性别决定 ·第十二章动物发育的环境调控 第十三章发育与进化
目 录 • 第一章 绪论 • 第二章 生殖细胞的发生 • 第三章 精卵识别的分子基础 • 第四章 卵裂 • 第五章 原肠作用 • 第六章 脊椎动物的早期发育 • 第七章 神经系统的发育 • 第八章 附肢的发育和再生 • 第九章 眼的发育 • 第十章 激素调节发育和细胞分化 • 第十一章 性腺发育和性别决定 • 第十二章 动物发育的环境调控 • 第十三章 发育与进化
第一章绪论 第一节研究对象、任务 及其与其它学科的关系 1.发育的概念( development):发育指生命现象的发展, 是一个有机体从其生命开始到成熟的变化,是生物 有机体的自我构建和自我组织的过程 2.发育生物学 development biology是应用现代生物学 技术研究生物发育本质的科学。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 衰老和死亡,即生物个体发育 ontogeny)中生命过程 发展的机制。同时,也研究生物种群系统发生 systematics development)的机制
第一章 绪 论 第一节 研究对象、任务 及其与其它学科的关系 1. 发育的概念(development ) ：发育指生命现象的发展， 是一个有机体从其生命开始到成熟的变化，是生物 有机体的自我构建和自我组织的过程。 2. 发育生物学(development biology)是应用现代生物学 技术研究生物发育本质的科学。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、 衰老和死亡，即生物个体发育(ontogeny)中生命过程 发展的机制。同时，也研究生物种群系统发生 (systematics development)的机制
3.个体发育与系统发展 个体发育:生物个体的发育历史或发育历程。 例如:青蛙的个体发育过程 受精卵一囊胚一原肠胚 胚层胚 无腿蝌蚪—→有腿蝌蚪一成体青蛙 系统发展:由同一起源所产生的生物群的发展历史。 单细胞动物—单细胞的球状群体—腔肠 动物—原始三胚层动物一低等脊椎动物 鱼类动物—两栖动物
3. 个体发育与系统发展 个体发育：生物个体的发育历史或发育历程。 例如：青蛙的个体发育过程 受精卵 囊胚 原肠胚 三胚层胚 无腿蝌蚪 有腿蝌蚪 成体青蛙 系统发展：由同一起源所产生的生物群的发展历史。 单细胞动物 单细胞的球状群体 腔肠 动物 原始三胚层动物 低等脊椎动物 鱼类动物 两栖动物
4.研究对象: 涉及胚胎发育; 幼体、成体的发育; 异常的发育过程,如肿瘤、畸形等。 5.研究任务: 生命发育的历程、模式、遗传程序及其调控机制。 √由同一受精卵分裂产生的细胞是如何分化的? √不同的细胞是如何构成不同组织器官的? √控制细胞高度有序的发育模式的内在机理? √发育的组织者及其作用要素如何隐含在受精卵之内, 之内? √各个发育过程受到哪些基因的控制?基因间有哪些相 互作用?这些相互作用又是如何导致生理效应?
4. 研究对象： ➢涉及胚胎发育； ➢幼体、成体的发育； ➢异常的发育过程，如肿瘤、畸形等。 5. 研究任务： ➢生命发育的历程、模式、遗传程序及其调控机制。 ✓ 由同一受精卵分裂产生的细胞是如何分化的? ✓ 不同的细胞是如何构成不同组织器官的？ ✓ 控制细胞高度有序的发育模式的内在机理? ✓ 发育的组织者及其作用要素如何隐含在受精卵之内， 之内? ✓ 各个发育过程受到哪些基因的控制？基因间有哪些相 互作用？这些相互作用又是如何导致生理效应?
6发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学
6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学 6. 发育生物学的学科基础 胚胎学 分子生物学 细胞生物学 生物化学 遗传学 发育生物学 生态学 生理学 免疫学 进化生物学 解剖学
7发育生物学的应用前景 人类学:人口质量、人类健康;如人类基因组 计划。 农业:农作物品种改良、家畜新品种培育;如 水稻基因组计划、家畜胚胎切割技术。 医学:肿瘤、艾滋病、畸形发生机制
7.发育生物学的应用前景 ➢人类学：人口质量、人类健康；如人类基因组 计划。 ➢农业：农作物品种改良、家畜新品种培育；如 水稻基因组计划、家畜胚胎切割技术。 ➢医学：肿瘤、艾滋病、畸形发生机制
第二节动物发育的主要特征和基本规律 发育的主要特征 在遗传程序控制下,发育具有严格的时间次序性 和空间次序性 发育是有机体的各种细胞协同作用的结果,也是 系列基因网络性调控的结果。在发育的过程中 涉及多种生命现象,如细胞分裂、细胞分化、细 胞迁移、细胞凋亡、生长、衰老和死亡等
第二节 动物发育的主要特征和基本规律 一、发育的主要特征 ➢在遗传程序控制下，发育具有严格的时间次序性 和空间次序性。 ➢发育是有机体的各种细胞协同作用的结果，也是 一系列基因网络性调控的结果。在发育的过程中 涉及多种生命现象，如细胞分裂、细胞分化、细 胞迁移、细胞凋亡、生长、衰老和死亡等
多细胞有机体的发育具有两个主要的功能 ①产生细胞多样性,并使各种细胞具有严格的时间和空 间的次序性,导致细胞分化和组织形成。 ◆分化( differentiation):从一个单细胞受精卵通过细胞 分裂,产生出所有的细胞表型差异性的过程。 例如:人的受精卵通过细胞分化至少产生250种 细胞。动物发育过程中第一次最典型的细胞分化是生 殖细胞( germ cel与体细胞的分化。 ◆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。 ◆生长( growth):指生物个体大小的增加。 ②保证世代交替和生命的连续
➢多细胞有机体的发育具有两个主要的功能 ： ① 产生细胞多样性，并使各种细胞具有严格的时间和空 间的次序性，导致细胞分化和组织形成。 ◆分化(differentiation)：从一个单细胞受精卵通过细胞 分裂，产生出所有的细胞表型差异性的过程。 例如：人的受精卵通过细胞分化至少产生250种 细胞。动物发育过程中第一次最典型的细胞分化是生 殖细胞(germ cell)与体细胞的分化。 ◆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。 ◆生长（growth）：指生物个体大小的增加。 ② 保证世代交替和生命的连续
二、发育的细胞共性事件 动植物的发育从细胞水平,共性事件主要包括有 (1)细胞分裂:满足了细胞的快速增殖和发育进程; (2)细胞分化:为机体细胞的多样性提供了保证; (3)模式形成:使细胞分化按一定的时、空顺序发生 体的统一性; (4)细胞迁移:为器官发生提供了细胞来源; (5)细胞凋亡:抑制癌变细胞或受损细胞的增殖并及 时清除
二、发育的细胞共性事件 动植物的发育从细胞水平，共性事件主要包括有： (1) 细胞分裂：满足了细胞的快速增殖和发育进程； (2) 细胞分化：为机体细胞的多样性提供了保证； (3) 模式形成：使细胞分化按一定的时、空顺序发生 体的统一性； (4) 细胞迁移：为器官发生提供了细胞来源； (5) 细胞凋亡：抑制癌变细胞或受损细胞的增殖并及 时清除