发育生物学——发育前言与发育生物学简史.ppt

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1、Biology 00811900Developmental Biology发育生物学发育生物学Course Description Textbook 张红卫等张红卫等 2006 发育生物学发育生物学 高等教育出版社高等教育出版社 Wolpert L. 2007 Principles of Development 发育的原理发育的原理 科学出版社科学出版社 一个细胞一个细胞 ( (受精卵受精卵 zygote) ) 不断分裂和分化不断分裂和分化, , 即一即一个有机体从其生命开始到性成熟的变化过程称为发育。个有机体从其生命开始到性成熟的变化过程称为发育。它是从它是从单个细胞单个细胞演变成复杂的演变

2、成复杂的多细胞生物多细胞生物的过程的过程, , 是生是生命现象的发展、生物有机体以遗传信息为基础的自我构命现象的发展、生物有机体以遗传信息为基础的自我构建和自我组织的过程建和自我组织的过程, , 是基因按照是基因按照特定的时间和空间特定的时间和空间选选择性表达并逐步转化为择性表达并逐步转化为特征表型特征表型的过程的过程。 狭义狭义: a single cell (fertilized egg) give rise to a multicellular organism?200 different cell types1 cell type发展基础：胚胎学、遗传学、细胞生物学。发展基础：胚胎学、

3、遗传学、细胞生物学。发展过程：发展过程：形态形态 机理机理；组织器官组织器官 细胞细胞 分子分子主要内容主要内容 l Draw out embryonic development from 1-cell stage, cleavage ( (卵裂卵裂), ), blastula ( (囊胚囊胚), ), gastrula ( (原肠胚原肠胚), ), germ layer formation ( (胚层形成胚层形成), ), neurulation ( (神经胚神经胚), ), organogenesis ( (器官形成器官形成) )主要内容概图主要内容概图 l Unite the disci

4、plines of embryology, cellular and molecular biology, genetics and embryologyl 借助于分子、细胞、组织器官各个层面上研究借助于分子、细胞、组织器官各个层面上研究所取得的巨大成就，阐明发育的机理，将对揭示所取得的巨大成就，阐明发育的机理，将对揭示生命运动的奥秘和促进生物学基础理论的大综合生命运动的奥秘和促进生物学基础理论的大综合做出重要贡献。做出重要贡献。发育生物学与其它学科关系发育生物学与其它学科关系 与传统的胚胎学（与传统的胚胎学（embryology）不同）不同，发发育生物学是在育生物学是在20世纪世纪50年代以

5、后，由于分子年代以后，由于分子生物学、细胞生物学、遗传学以及生物化学生物学、细胞生物学、遗传学以及生物化学等其他生命学科的发展，并与胚胎学的相互等其他生命学科的发展，并与胚胎学的相互渗透，才逐渐发展和形成的一门新兴的生命渗透，才逐渐发展和形成的一门新兴的生命科学。科学。 传统的胚胎学是研究传统的胚胎学是研究从动物受精到出生之间从动物受精到出生之间有机体的发育，即有机体的发育，即胚胎发育胚胎发育。但有机体的发但有机体的发育在出生后并未停止，甚至大多数成年生物育在出生后并未停止，甚至大多数成年生物体也依然继续发育。体也依然继续发育。一些动物能够再一些动物能够再生出失去的器官。生出失去的器官。一种蜥

6、蜴一种蜥蜴（South eastern five-lined skink,东南五线石龙子）东南五线石龙子）在防御中丢弃自在防御中丢弃自己的尾巴。己的尾巴。 有尾两栖类蝾螈有尾两栖类蝾螈晶状体的再生晶状体的再生l Impact on Society 发育工程与基因工程、细胞工程等技术相结发育工程与基因工程、细胞工程等技术相结合，将渗入农业、畜牧养殖业、制药业、医疗保合，将渗入农业、畜牧养殖业、制药业、医疗保健业和优生优育等广泛领域，对人类社会的产业健业和优生优育等广泛领域，对人类社会的产业结构、经济、法律、伦理等产生深远影响结构、经济、法律、伦理等产生深远影响。发育生物学与其它学科关系发育生物学

7、与其它学科关系 Impact on Society l Birth defects Human reproduction is an inefficient process: 50% of concepti do not implant (implant. 8-10 dpf). a further 30% die and abort after implantation. 3-4% of all live births possess a macroscopically visible congenital defect.发育生物学与其它学科关系发育生物学与其它学科关系 Impact on S

8、ociety l Birth defects 1% of all babies are born with a heart defect 20% of neonatal deaths are caused by congenital defects Developmental defects seen at birth are caused by defects in the cellular processes of development.发育生物学与其它学科关系发育生物学与其它学科关系 Impact on Society l IVFl Teratologyl Cancer 发育生物学与其

9、它学科关系发育生物学与其它学科关系 2010 Nobel Prize in Physiology or MedicineRobert Edwardsgets nod for developing in vitro fertilizationUniversity of Cambridge1978, the first baby was born through IVF treatment. 2010, approximately 4 million babies will be born from the procedure. 发育生物学既是重要的基础生命科学，其研究成果发育生物学既是重要的基础

10、生命科学，其研究成果又具有广阔的应用前景，又具有广阔的应用前景，已迅速跃迁为生命科学领域中已迅速跃迁为生命科学领域中最活跃的主流学科之一。最活跃的主流学科之一。迷迷人人的的领领域域发育生物学与其它学科关系发育生物学与其它学科关系 lThe principal phenomena of development as illustrated in a variety of model organisms and systems. lThe cellular and molecular basis of development. lBoth classical and modern techniqu

11、es which are employed in the field. lAn introduction to the rapidly advancing field of developmental biology. 发育生物学教学内容发育生物学教学内容 第一章第一章 绪论绪论 1.1 1.1 动物发育的前言及发育生物学简史动物发育的前言及发育生物学简史1.2 1.2 发育生物学模式生物发育生物学模式生物 1.3 1.3 发育生物学研究技术发育生物学研究技术 第二章第二章 发育生物学基本原理发育生物学基本原理 (13(13学时学时) ) 2.1 2.1 发育的基本过程发育的基本过程 2.2

12、2.2 细胞命运的决定及命运图细胞命运的决定及命运图 2.3 2.3 细胞分化的分子机制细胞分化的分子机制 2.3.1 2.3.1 基因的转录调节基因的转录调节 2.3.2 2.3.2 转录后调控转录后调控 2.4 2.4 发育中的信号传导发育中的信号传导 发育生物学教学大纲发育生物学教学大纲 第三章第三章 动物胚胎的发育动物胚胎的发育 3.1 3.1 受精的机制受精的机制 3.2 3.2 哺乳动物胚轴形成与胚层分化哺乳动物胚轴形成与胚层分化 3.3 3.3 脊椎动物体节形成与早期神经系统的图式形成脊椎动物体节形成与早期神经系统的图式形成 3.4 3.4 哺乳动物的生殖系统哺乳动物的生殖系统

13、3.5 3.5 生殖细胞（精子和卵子）发生生殖细胞（精子和卵子）发生 3.6 3.6 生长与胚后发育生长与胚后发育第四章第四章 发育生物学的新研究领域发育生物学的新研究领域 (6(6学时学时) ) 4.1 4.1 干细胞干细胞 4.2 microRNA4.2 microRNA的调控的调控 4.3 4.3 考试复习考试复习发育生物学教学大纲发育生物学教学大纲 Course Goalsl Literacy in the concepts, terminology and methodology of developmental biologyl An understanding for basic

14、 processes of developmentl A knowledge base allowing for advanced study in development and related fields.Course Requirements and Evaluation Participation 10% Assignments or quiz 30% Final exam 60% Total 100%Brief history of Developmental Biology发育生物学的发展简史 发育发育是生物学中古老的话题，而发育生物学是生物学中古老的话题，而发育生物学是在胚胎学

15、的基础上发展和形成的一门新型是在胚胎学的基础上发展和形成的一门新型的生命科学，它揭示了生物体生命周期动态的生命科学，它揭示了生物体生命周期动态演变的规律，是生命科学中的新主角。演变的规律，是生命科学中的新主角。 生命科学中最活跃的发育生物学古老而又生命科学中最活跃的发育生物学古老而又 年年轻。轻。发展历史发展历史一、后成论一、后成论 (epigenesis) 和先成论和先成论 (preformation) 之争之争 希腊哲学家希腊哲学家Aristotle (384-322 B.C.)在公元前第在公元前第4世纪在世纪在对鸡胚和一些无脊椎动物胚胎观察后提出胚胎发育的两种假设：对鸡胚和一些无脊椎动物

16、胚胎观察后提出胚胎发育的两种假设： Preformation: 生物个体的一切组成部分都早就存在生物个体的一切组成部分都早就存在(performed)于胚胎中，各个部分随着胚胎的发育而长大。于胚胎中，各个部分随着胚胎的发育而长大。 Epigenesis: 在胚胎的发育过程中，各种结构是逐渐形成的在胚胎的发育过程中，各种结构是逐渐形成的, 这这个过程叫个过程叫epigenesis 。 Aristotle：首先提出胚胎是由简单到复杂逐首先提出胚胎是由简单到复杂逐渐发育形成的渐发育形成的17世纪，精原学说的代表人物世纪，精原学说的代表人物Nicholas Hartsoeker所想像的所想像的精子中的微型人精子中的微型人法国科学家法国科学家Bonnet (1745) 提出提出胚胎发育套装论胚胎发育套装论精源学说：胚胎预先存在于精源学说：胚胎预先存在于精子中精子中Theory of performationTheory of performation卵源学说：卵子中本来卵源学说：卵子中本来就存在微小的胚胎图形就存在微小的胚胎图形17世纪，意大利胚胎学世纪，意大利胚胎学家家 Marcello Ma