胚后生长及变态ppt课件

Developmental Biology
极少数肿瘤不涉及遗传物质的改变
畸胎瘤teratocarcinomas常见于卵巢 和睾丸，起源于生殖细胞。在小鼠 卵巢中，未受精卵的偶然激活使其 发育到上胚层形成期，然后形成肿 瘤。将小鼠胚胎的上胚层移植到成 年小鼠体内的任何部位，都将形成 畸胎瘤。
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1.昆虫变态相关激素及其作用 与昆虫变态直接相关的激素主
要有两大类：一类是由前胸腺分 泌的蜕皮激素，它负责幼虫新壳 的泌成和硬化、蛹化、蛹壳形成 以及与蜕皮相关的生长和分化等 。另一类是由咽侧体分泌的保幼 激素，它主要抑制上述蜕皮激素 负责的各种活动，协调控制蜕皮 的特征发育。昆虫的变态是由脑 神经分泌的肽激素所控制的，并 由蜕皮激素和保幼激素调节的
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不同蜕皮期的个体体积都显著增加
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蜕皮过程
个体生长 激活牵长感应器(stretch receptor)
大脑分泌促前胸腺激素(PTTH)
激活前胸腺 蜕皮素(ecdysone)
molting
幼年素(juvenile hormone)
二、变态（ metamorphosis ）
在动物的发育中，一些分子能经过长距离的移动 从一种细胞类型到另一种细胞类型，并调节动物的 发育。这些可扩散的发育调节因子能通过血液移动 引起其他组织的分化和形态发生，它们被称为激素 (hormone)。
变态(metamorphosis)：是指动物个体整体形态 的重大改变，并常伴随有生活方式和生活习性的变 化。
Developmental Biology两栖动物的变形过程
促甲状腺素释放激素 促甲状腺素
甲状腺素对 不同组织的 作用不同。 如它们促进 肢体的发育 和生长，但 引起尾巴细 胞的凋亡而 使尾巴退化。
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（五）在乳腺发育中多种激素的相互作用
l. 胚胎期 在雌性小鼠的正常发育中，在妊 娠1l天两条隆起的表皮组织带出现在小鼠腹中线 的两侧，称为乳腺嵴(mammary ridge)。在每一 个嵴中，细胞浓缩集合于嵴的中央，并保留在那 里，形成乳腺芽基。在临近出生前1天，这些芽 基 地 方 的 上 皮 迅 速 增 生 ， 产 生 乳 腺 索 (mammry cord)，这条索在靠近皮肤的一端开口，形成乳 头，而它的另一端开始分支成管。
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（一）昆虫变态的模式 1、原变态：幼体虽经历多次蜕皮，但不具明显的 幼虫期而是直接发育。 2、不完全变态：分半变态、渐变态。 3、全变态：其发育在幼虫和成虫期之间有一个明 显突然转变的蛹期，称为全变态。蜕皮之间的时期称 为龄虫。最后一期龄虫称为蛹的龄虫。蛹前龄虫经过 一 次 变 态 蜕 皮 ， 变 成 蛹 (pupa) 。 此 过 程 称 为 蛹 化 (pupatlon)。
2. 青春期 在青春期乳腺的管系统广泛地增殖。在管顶
部分泌乳汁的泡状细胞尚未分化和没有乳汁产 生。广泛的细胞分裂是在雌激素和生长素控制 下进行的。最新研究表明表皮生长因子 (epidermal growth factor，EGF)在这个时 期控制乳腺管的生长。
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人的生长速率因发育阶段而异
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生长受激素的调控
缺失IGF-2基因的小鼠出生时的重量 仅为正常鼠的60%，表明IGF-2是早 期胚胎生长所必需的。IGF-1主要在 出生后起作用。
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催乳激素是一种幼虫生长激素，促进幼虫的 生长，但它又通过抑制甲状腺激素而抑制两栖 类的变态。
在绿红东美螈中，甲状腺激素在发育晚期被 催乳激素所抑制，所以引起成体动物返回水中 产卵。因此在一些蝾螈中存在两次变态：第一 次是由甲状腺激素刺激的；第二次则是由催乳 激素诱导的。
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1．形态学的变化 在有尾目，这些变化包括尾鳍和背鳍的吸收，外
鳃的消失和皮肤结构的变化，身体也变得扁平。在 无尾目中，变态变化是非常显著的，而且几乎每个 器宫都是修饰改造的对象
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2. 生物化学的变化 一是在变态顶峰期，由蝌蚪期视网膜上的视紫
➢ 人的Werner Syndrome: 患者青春期生长缓慢，20余岁白发、易患心 脏病，绝大多数死于50岁前。其成纤维细胞在体外培养时只能分裂 几次就死亡。其被突变的基因编码的蛋白与 DNA解螺旋有关，而 DNA解螺旋是DNA复制、修复、基因表达所必需的。
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咽侧体(corpus allatum)
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2．环境对昆虫变态的影响
Developmental Biology 昆虫的变态受环境和激素的调控
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（三）两栖类的变态现象 两栖类的变态是由具尾的幼体形态
过渡为成体的形态。从蝌蚪后肢芽出 现开始进入前变态期。在后肢发育基 本完善后开始前肢的发育，在四肢生 出后，进入变态顶峰期。在此期间， 蝌蚪的尾被不断分解，吸收，逐渐变 短，最后完全消失。同时一些细微结 构和其内部结构也经历了剧烈的变化。
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在蛹的角皮中发生从幼虫到成虫的转变。此时
幼虫旧身体的大部分被系统地破坏，随之新成虫
的器官由未分化的细胞群，成虫盘发育产生。
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（二）昆虫变态的激素调控
昆虫变态的 激素控制由 Wiggleswort h(1934) 的 著 名实验所证实。 表明血液提供 的激素负责变 态的诱导作用。 咽侧体产生一 种激素，抑制 进行变态的作 用。
三是皮肤中的生化变化。蝌蚪皮肤的角蛋白变 为成体皮肤的角蛋白。
最后，变态中最明显的生化变化可能是产生尿 素所需酶的诱导。
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（四）两栖类变态的激素控制 两栖类变态期间发生的形形色色的变化，都
是由甲状腺分泌的激素，甲状腺素(T4)和三碘 甲腺原氨酸(T3)引起的。T3是极活跃的一种激 素，它以比T4低得多的浓度，在切除甲状腺的 蝌蚪中引起变态的变化。
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细胞增殖受内外因素的控制
During cleavage of fertilized eggs, there are virtually no G-phase.
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果蝇胚胎早期发育中细胞的分裂特点
果蝇受精卵含母体磷酸化 蛋白string，使1－13次卵 裂只发生细胞核的分裂， 无G期。其后,母体string 蛋白消失，合子string基 因按时空特异性表达，其 表达受gap、pair-ruled等 基因产物的控制，只有表 达string的细胞才能进入 有丝分裂。由于有丝分裂 不同步，不同组织有不同 数量的细胞。
成年哺乳动物的皮肤表皮细胞不断更新
干细胞分裂产生一个新的干细 胞和一个将要分化的细胞。干 细胞命运与其表达integrin并通 过其与基底层的laminin和 collagen相连有关。
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成年哺乳动物的肠上皮细胞也不断更新
crypt
小鼠小肠的每个 隐窝含有1个干细 胞和30-40个潜在 的干细胞，约150
生长的策略
e.g., many tissues
Axon of neuron
e.g., bone, cartilage
在正在生长的组织中，生长速度决 定于细胞的增殖和凋亡的速度。
损伤或刺激可诱导细胞增殖或生长： 如将大鼠肝脏切除2/3,剩余部分增殖 使肝脏恢复原来的大小；切除肾的一 部分，剩余部分主要通过细胞增大而 增大。
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蜕皮过程是在脑中起始的，脑中的神经分泌细胞 对神经的、激素的和环境的因子起反应中释放促前 胸腺激素(PTTH)。在某些情况下，环境条件能控制 蜕皮过程。如天蚕蛾在蛹形成以后PTTH的分泌停 止。蛹在整个冬季保持这种暂停状态，称为滞育。
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人类青春期的激素基础非常类似于动物变态的。 在两栖类和昆虫的变态中，发现二者都是脑释放的 神经激素起始的性激素的变化调节的(分别是TRH 和PTTH)。在人类两个性别中，青春期的变化是由 下丘脑释放的促性腺素释放激素(GnRH)起始的。 GnRH是由下丘脑的神经元分泌释放到垂体的正中 降起处，经血管送到腺垂体。引起促激素的释放。 在人类青春期刺激释放黄体生成素(LH)和促卵泡激 素(FSH)，这两种激素称为促性腺激素。
➢ 线虫的daf-2基因：刚孵化的线虫在宽爽的空间、丰富的食物条件下 存活2周，但在拥挤、缺食条件下进入不摄食、不生长的dauer larval state, 可长达数月。Daf-2基因突变的线虫即使在有丰富的食物 时仍进入dauer state，其寿命比正常线虫长2倍。
➢ 线虫的clk-1基因：该基因突变个体的细胞周期变长，寿命比正常胚 胎长70％。Daf-2、clk-1及另外2个clk基因都突变的个体的寿命延长 5倍。
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第十二章 胚后 生长及变态
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一、组织、器官、个体的生长
动物生长的 主要特点
➢ 胚胎发育早期生长不明显或缓慢； ➢ 生长主要发生在个体的雏形建立之后； ➢ 不同组织器官的生长速度不同。
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质变为成体的视紫红质。前者是一种蛋白质，视蛋 白与维生素A2的醛基之间结合形成的—种复合物 。而后者是由维生素A1的醛基与视蛋白组成的。
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二是血红蛋白在合成和生理功能特点方面的变 化。这一情况是随着红细胞生成器官由肾改为脾 和骨髓而出现的。另外，实验还证明，蝌蚪的血 红蛋白结合氧是不依赖pH的，而蛙的血红蛋白显 示出与氧的结合随pH的升高而增加(Bohr效应)。
生长失控导致肿瘤
连续分裂的细胞最可能 致癌，如85％的癌症发生 在表皮细胞，白细胞过多 导致白血病。Protooncogene突变为oncogene 是癌症的诱因，多为显性 突变。原癌基因与细胞增 殖、分化和迁移有关，编 码生长因子和信号分子及 与信号传导有关的蛋白质。
抑癌基因的突变也导 致癌症，但属隐性突变。 如调控细胞周期的Rb突变 可导致视网膜细胞瘤。人 的patched基因也是一个抑 癌基因，其突变导致各种 皮肤癌。
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睾酮通过指令间质细胞破坏表皮带引起特定 细胞的死亡 。
雄激素不敏感综合征的个体，在染色体上为 雄性(XY)的个体不能产生具有功能的睾酮受体。 结果这些个体发育出雌性的乳房。
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不同的器官具有不同的内在生长程序
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长骨的生长依赖生长板中细胞数量的增加
GH, IGF-1
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肌肉组织的生长来自单个 肌纤维的加长和膨大
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个分裂的细胞、 每天分裂2次，每 天产生约300个细 胞。
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不同物种的寿命不同：遗传控制
Disposable soma theory

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影响衰老的基因
➢ 食物摄取量影响寿命：处于最低营养水平的大鼠的寿命比高摄食量 的大鼠长40％，可能是因为食物分解中产生的自由基对DNA和蛋白 质起破坏作用。
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另外，T3 的释放还处 于下丘脑合 成的激素的 控制之下。 在幼虫变态 前的生长期， 脑的这一部 分是发育不 完全的，所 以下丘脑对 腺垂体不产 生控制。
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两栖类的变态过程实际上是甲状腺受垂体和 下丘脑的抑制和反抑制之间不断出现新平衡的 过程，不管甲状腺激素和催乳素是在高水平或 是低水平上进行，变态总是受正负两种因素的 动态平衡所调控。