发育生物学概论ppt课件
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2024年度发育生物学发育的基本过程PPT课件
15
形态建成基本过程和调控机制
细胞增殖与分化
通过细胞分裂和分化，形成不同种类和功能 的细胞，构建生物体的基本结构。
信号传导与细胞通讯
细胞间通过信号分子进行信息传递，协调细 胞行为和发育过程。
2024/2/2
基因表达调控
基因在不同发育阶段和时间点的表达受到严 格调控，确保形态建成的正确进行。
环境因素影响
特点
具有发育的全能性，能分化为成体内任何一种组织细胞，并能构建成各种组织器官；具有体外培养无限增殖 、自我更新和多向分化的特性；可通过细胞移植来治疗多种疾病，如糖尿病、帕金森病等。
获取方法
主要从囊胚期的内细胞团或胎儿原始生殖细胞中分离得到，也可通过体细胞核移植技术获得。
24
胚胎干细胞在再生医学领域的应用前景
要点一
治疗多种疾病
胚胎干细胞具有分化为多种细胞类型 的潜能，可用于治疗多种疾病，如糖 尿病、帕金森病、脊髓损伤等。通过 细胞替代疗法，可以修复或替换受损 的组织和器官。
要点二
药物筛选和毒性测试
胚胎干细胞可用于药物筛选和毒性测 试。在药物研发过程中，利用胚胎干 细胞进行药物筛选可以大大提高药物 研发效率和成功率。同时，利用胚胎 干细胞进行毒性测试可以评估药物对 胚胎和胎儿的安全性。
2024/2/2
20
转录因子和信号通路在基因表达调控中的应用
2024/2/2
转录因子的作用
01
转录因子是一类能够结合DNA并调控基因转录的蛋白质，它们
在胚胎发育过程中发挥着重要作用。
信号通路的调控
02
信号通路通过一系列化学反应将细胞外信号传递至细胞核内，
调控基因表达，从而影响胚胎发育。
转录因子与信号通路的相互作用
《发育生物学》ppt课件(2024)
基因编辑技术
类器官培养技术
运用CRISPR/Cas9等基因编辑工具，对生 物体的基因组进行精确修饰，研究基因功 能和调控机制。
2024/1/30
通过模拟体内微环境，培养具有类似器官结 构和功能的类器官，用于疾病模拟、药物筛 选和再生医学等领域。
29
未来发展趋势预测
跨学科交叉融合
发育生物学将与遗传学、细胞生物学、生 物医学工程等学科交叉融合，共同推动生
2024/1/30
6
02
细胞分裂、分化与胚胎发育
Chapter
2024/1/30
7
细胞周期与有丝分裂
细胞周期
指连续分裂的细胞从一次分裂完 成时开始，到下一次分裂完成时 为止所经历的全过程，包含DNA 合成前期、DNA合成期、DNA
合成后期和有丝分裂期。
有丝分裂
一种真核细胞分裂产生体细胞的 过程，特点是有纺锤体染色体出 现，子染色体被平均分配到子细
02
配子形成
在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。减数分裂的
结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半。
2024/1/30
03
配子的种类
根据染色体的组合不同，可以产生不同种类的配子，增加了后代的遗传
多样性。
9
胚胎发育过程及调控机制
胚胎发育过程
从受精卵开始，经过卵裂、桑葚胚、 囊胚、原肠胚与组织器官形成等阶段 ，最终发育成为完整的胎儿。
2024/1/30
3
课程目标与要求
01
掌握发育生物学的 基本概念、原理和 研究方法
02
了解发育生物学的 最新研究进展和前 沿动态
03
能够运用所学知识 分析和解决发育生 物学领域的实际问 题
《发育生物学》课件
《发育生物学》ppt课 件
目录
Contents
• 发育生物学简介 • 发育过程 • 基因与发育 • 发育中的细胞与分子机制 • 发育生物学应用 • 未来展望与挑战
01 发育生物学简介
定义与重要性
定义
发育生物学是一门研究生物体从受精 卵到成体的生长、发育、分化的过程 及其机制的科学。
重要性
发育生物学对于理解生物体的生长、 发育过程以及疾病的发生、发展机制 具有重要意义，为疾病诊断、治疗和 预防提供了理论基础。
05 发育生物学应用
疾病研究
肿瘤发生机制
研究肿瘤细胞发育过程 中的异常变化，为肿瘤 的诊断和治疗提供理论 基础。
神经退行性疾病
探讨神经细胞发育和退 化的机制，为阿尔茨海 默病、帕金森病等神经 退行性疾病的防治提供 思路。
代谢性疾病
研究代谢相关细胞的发 育和功能，为肥胖、糖 尿病等代谢性疾病的防 治提供依据。
器官形成
器官发生
在胚胎发育过程中，不同 组织通过复杂的分子调控 机制形成各种器官，如心 脏、肺、肾等。
形态发生
器官形成过程中涉及复杂 的形态发生过程，如细胞 增殖、迁移、排列和凋亡 等。
组织结构与功能
形成的器官具有特定的组 织结构和功能，满足生物 体生长发育的需要。
生长与成熟
生长与发育
生物体的生长与发育是一个连续 的过程，受到多种激素和生长因
转录调控
转录调控主要涉及转录因子的作 用，通过与DNA的结合来调控基
因的表达。
表观遗传学
表观遗传学研究基因表达的表观 遗传修饰，如DNA甲基化、组蛋 白乙酰化等，对发育过程的影响
。
表观遗传学
表观遗传学概述
表观遗传学研究基因表达的表观遗传修饰，如DNA甲基化、组蛋 白乙酰化等，对发育过程的影响。
目录
Contents
• 发育生物学简介 • 发育过程 • 基因与发育 • 发育中的细胞与分子机制 • 发育生物学应用 • 未来展望与挑战
01 发育生物学简介
定义与重要性
定义
发育生物学是一门研究生物体从受精 卵到成体的生长、发育、分化的过程 及其机制的科学。
重要性
发育生物学对于理解生物体的生长、 发育过程以及疾病的发生、发展机制 具有重要意义，为疾病诊断、治疗和 预防提供了理论基础。
05 发育生物学应用
疾病研究
肿瘤发生机制
研究肿瘤细胞发育过程 中的异常变化，为肿瘤 的诊断和治疗提供理论 基础。
神经退行性疾病
探讨神经细胞发育和退 化的机制，为阿尔茨海 默病、帕金森病等神经 退行性疾病的防治提供 思路。
代谢性疾病
研究代谢相关细胞的发 育和功能，为肥胖、糖 尿病等代谢性疾病的防 治提供依据。
器官形成
器官发生
在胚胎发育过程中，不同 组织通过复杂的分子调控 机制形成各种器官，如心 脏、肺、肾等。
形态发生
器官形成过程中涉及复杂 的形态发生过程，如细胞 增殖、迁移、排列和凋亡 等。
组织结构与功能
形成的器官具有特定的组 织结构和功能，满足生物 体生长发育的需要。
生长与成熟
生长与发育
生物体的生长与发育是一个连续 的过程，受到多种激素和生长因
转录调控
转录调控主要涉及转录因子的作 用，通过与DNA的结合来调控基
因的表达。
表观遗传学
表观遗传学研究基因表达的表观 遗传修饰，如DNA甲基化、组蛋 白乙酰化等，对发育过程的影响
。
表观遗传学
表观遗传学概述
表观遗传学研究基因表达的表观遗传修饰，如DNA甲基化、组蛋 白乙酰化等，对发育过程的影响。
发育生物学课件cleavage(精品PPT)
04 植物胚胎 cleavage特点
植物胚胎cleavage过程
起始阶段
植物胚胎在受精后，经过一段时间的休眠期，开始进入 cleavage阶段。此时，受精卵首先进行不均等分裂，形成 一个较小的顶细胞和一个较大的基细胞。
分裂阶段
顶细胞和基细胞继续分裂，形成多细胞的胚胎。在分裂过 程中，细胞数量和体积逐渐增加，胚胎逐渐发育成具有特 定形态和结构的组织。
研究内容
包括细胞增殖、分化、迁 移、凋亡等过程及其调控 机制。
研究意义
揭示生物体发育的本质和 规律，为医学、农业、生 物技术等领域提供理论支 持。
发育生物学研究内容
胚胎发生
研究受精卵如何发育成 具有各种组织和器官的
完整生物体。
组织器官发生
研究生物体内各种组织 和器官的形成过程及其
相互关系。
细胞分化
cleavage过程及机制
过程
受精卵经过一系列快速连续的细胞分 裂，形成由许多小细胞组成的实心细 胞团。
机制
涉及复杂的分子调控网络，包括转录 因子、信号通路和表观遗传修饰等。 这些调控因子相互作用，精确控制 cleavage过程中细胞的增殖和分化。
03 动物胚胎 cleavage模式
螺旋式cleavage
植物和动物胚胎发育过程中涉及的基因和信号通路也存在差异。例如， 在动物胚胎发育中，原肠胚形成是一个重要阶段，而在植物胚胎发育中 则没有类似的过程。
05 影响cleavage因 素探讨
遗传因素对cleavage影响
基因突变
某些基因突变可能导致cleavage异常，如影响细胞分裂相关基因的 突变。
遗传多态性
01
分裂方式
植物和动物胚胎在cleavage阶段的分裂方式存在差异。植物胚胎通常进
发育生物学课件1introduction (2)-86页PPT文档资料
本课程的主要讲授内容
序言：发育生物学中的一些基本原理；发育生物学 中的动物模型；发育生物学中的现代技术。
胚胎的早期发育：卵裂、原肠作用、神经胚作用。 细胞分化的机制：侧重基因表达的调控对组织器官
形成和分化的影响。 果蝇躯体轮廓发育的分子机制 四肢动物的肢体的发育 性别决定与生殖细胞
Developmental Biology
主要参考书
1. Scott Gilbert编:《Developmental Biology》，6th Editions, 2000.
2. Lewis Wolpert主编：《 Principles of Development》，2019.
3. Klaus Kalthoff:《Analysis of Biological Development》，2nd edition, 2019.
Developmental Biology
2、细胞学说改变了胚胎发育和遗传的概念
19世纪30年代末：Mathias Schleiden和Theodor Schwann提出细胞学说。
1840, August Weismann提出了生殖细胞论，认为后代 个体是通过精子和卵子继承亲本描述躯体特征的信息； 卵子是一个细胞，其分裂产生的细胞可分化出不同组 织，从而否定了preformatology
17世纪，意大利胚胎学家 Marcello Malpighi观察到的 鸡胚
Developmental Biology
17世纪，精原学说的代表人 物Nicholas Hartsoeker所想 像的精子中的微型人 法国科学家Bonnet(1745)提 出胚胎发育套装论
3、Mosaic and Regulative Development(续) Wilhelm Roux的同事Hans Driesch的下述实验表明，胚
序言：发育生物学中的一些基本原理；发育生物学 中的动物模型；发育生物学中的现代技术。
胚胎的早期发育：卵裂、原肠作用、神经胚作用。 细胞分化的机制：侧重基因表达的调控对组织器官
形成和分化的影响。 果蝇躯体轮廓发育的分子机制 四肢动物的肢体的发育 性别决定与生殖细胞
Developmental Biology
主要参考书
1. Scott Gilbert编:《Developmental Biology》，6th Editions, 2000.
2. Lewis Wolpert主编：《 Principles of Development》，2019.
3. Klaus Kalthoff:《Analysis of Biological Development》，2nd edition, 2019.
Developmental Biology
2、细胞学说改变了胚胎发育和遗传的概念
19世纪30年代末：Mathias Schleiden和Theodor Schwann提出细胞学说。
1840, August Weismann提出了生殖细胞论，认为后代 个体是通过精子和卵子继承亲本描述躯体特征的信息； 卵子是一个细胞，其分裂产生的细胞可分化出不同组 织，从而否定了preformatology
17世纪，意大利胚胎学家 Marcello Malpighi观察到的 鸡胚
Developmental Biology
17世纪，精原学说的代表人 物Nicholas Hartsoeker所想 像的精子中的微型人 法国科学家Bonnet(1745)提 出胚胎发育套装论
3、Mosaic and Regulative Development(续) Wilhelm Roux的同事Hans Driesch的下述实验表明，胚
发育生物学全套完整教学课件
受精卵在受精后数小时内开始基因组 激活，转录和翻译新的蛋白质，为胚 胎发育提供基础。
受精过程中的信号转导
精子与卵子结合后，触发一系列信号 转导事件，包括钙离子波动、蛋白激 酶激活等，最终导致卵子激活和受精 。
辅助生殖技术应用
人工授精
体外受精与胚胎移植
将处理过的精子直接注入女性生殖道内， 使精子和卵子自然结合，达到受孕目的。
07
发育生物学实验技术与方法
显微操作技术在发育生物学中应用
显微注射技术
将外源基因、mRNA、蛋白质等 直接注入到受精卵或早期胚胎中 ，研究基因功能或制备转基因动
物。
显微切割技术
利用显微操作仪对早期胚胎进行精 确切割，研究胚胎发育过程中的细 胞命运和分化机制。
显微成像技术
利用共聚焦显微镜、活细胞成像系 统等对胚胎发育过程进行实时观察 和记录，揭示胚胎发育的动态过程 。
等。
Wnt信号转导途径在胚胎发育中作用
01 Wnt信号转导途径是一种高度保守的信号转导途 径，它在胚胎发育过程中发挥着重要的作用。
02 Wnt信号可以促进细胞的增殖和分化，对于胚胎 的形成和器官的发育具有至关重要的作用。
02 Wnt信号的异常调控会导致胚胎发育的缺陷和疾 病的发生，如先天性心脏病、神经管缺陷等。
课程要求
学生应认真听讲、积 极参与课堂讨论、完 成实验报告和课程论
文等任务。
02
细胞命运与胚胎发育
细胞命运决定因素
01
02
03
基因表达调控
包括转录因子、信号通路 等对基因表达的调控，影 响细胞分化和命运。
表观遗传学修饰
如DNA甲基化、组蛋白修 饰等，对基因表达产生长 期、可遗传的影响，进而 决定细胞命运。
受精过程中的信号转导
精子与卵子结合后，触发一系列信号 转导事件，包括钙离子波动、蛋白激 酶激活等，最终导致卵子激活和受精 。
辅助生殖技术应用
人工授精
体外受精与胚胎移植
将处理过的精子直接注入女性生殖道内， 使精子和卵子自然结合，达到受孕目的。
07
发育生物学实验技术与方法
显微操作技术在发育生物学中应用
显微注射技术
将外源基因、mRNA、蛋白质等 直接注入到受精卵或早期胚胎中 ，研究基因功能或制备转基因动
物。
显微切割技术
利用显微操作仪对早期胚胎进行精 确切割，研究胚胎发育过程中的细 胞命运和分化机制。
显微成像技术
利用共聚焦显微镜、活细胞成像系 统等对胚胎发育过程进行实时观察 和记录，揭示胚胎发育的动态过程 。
等。
Wnt信号转导途径在胚胎发育中作用
01 Wnt信号转导途径是一种高度保守的信号转导途 径，它在胚胎发育过程中发挥着重要的作用。
02 Wnt信号可以促进细胞的增殖和分化，对于胚胎 的形成和器官的发育具有至关重要的作用。
02 Wnt信号的异常调控会导致胚胎发育的缺陷和疾 病的发生，如先天性心脏病、神经管缺陷等。
课程要求
学生应认真听讲、积 极参与课堂讨论、完 成实验报告和课程论
文等任务。
02
细胞命运与胚胎发育
细胞命运决定因素
01
02
03
基因表达调控
包括转录因子、信号通路 等对基因表达的调控，影 响细胞分化和命运。
表观遗传学修饰
如DNA甲基化、组蛋白修 饰等，对基因表达产生长 期、可遗传的影响，进而 决定细胞命运。
发育生物学课件PPT大纲
分子生物学技术在发育生物学中应用
分子生物学技术概述
以DNA或RNA为研究对象，通过分子克隆、PCR、基因测序等技术手段，对生物大分子的结构和功能进行研究 的技术。
分子生物学技术在发育生物学中的应用
用于研究胚胎发育过程中的基因表达调控、信号转导通路等，如通过基因敲除或基因敲入技术，研究特定基因在 胚胎发育中的功能和作用机制。
05
器官发生与形态建成
Chapter
器官原基起源和诱导信号
01
器官原基的概念
在胚胎发育过程中，器官原基是指将来发育成特定器官或组织的一部分
细胞群。
02
诱导信号的种类
包括内源性信号和外源性信号，内源性信号如基因表达和细胞自主发育
程序，外源性信号如生长因子、激素和细胞间相互作用等。
03
诱导信号的作用机制
胚胎发育的调控
胚胎发育过程中，各种基因和信号通路在特定的时间和空 间表达，精确调控着胚胎的形态建成和器官原基形成。
胚胎生长、分化和凋亡调控
胚胎生长
在胚胎发育过程中，细胞不断增殖和生长，使得 胚胎体积逐渐增大。同时，各种组织和器官也逐 渐发育成熟。
细胞凋亡
在胚胎发育过程中，部分细胞会发生程序性死亡 ，即细胞凋亡。细胞凋亡对于胚胎的正常发育和 器官形成具有重要意义，能够清除多余的、受损 的或危险的细胞。
受精作用及早期胚胎发育
受精作用的概念
受精作用是指精子和卵子结合形成受精卵的过程，标志着新生命的 开始。
受精作用的过程
受精作用包括精子穿过卵子透明带、精子和卵子质膜的融合、精子 细胞核和卵子细胞核的融合等步骤。
早期胚胎发育
受精卵在受精后会经历一系列的细胞分裂和分化过程，形成囊胚、原 肠胚等早期胚胎结构，最终发育成为成熟的个体。
发育生物学(绪论)共62页PPT
第二节 动物发育的主要特征和 基本规律
严格的时间和空间的秩序性 基本规律 发育时空秩序性的控制机制
一、主要特征：
• 具有严格的时间与空间的次序性。这种次序性 是由发育的遗传程序控制的。爪蟾个体发育的 主要阶段和生活史。这是一个正常的遗传程序 控制的例子。但在异常情况下，如受到不良环 境刺激，或机体代谢紊乱，产生错误代谢产物， 特别是蛋白质、酶类后，会改变细胞基因的表 达，导致发育程序紊乱，就会危及动物的生存 （如基因突变、遗传缺陷、癌变等）。
（二）组织切片技术
• 观察到胚胎的内部结构，通常进行组织切片： • ①石蜡切片技术。 • ②冷冻切片是利用特殊的低温包埋剂对样品进
行包埋，在低温条件下进行切片的技术。 • ③振动切片机可以切新鲜的或经过固定的动、
植物标本，但切片较厚，不适于精细结构的观 察。
（三）分子生物学技术
• 聚合酶链式反应（polymerase chain re action，PCR），反转录PCR（RT-PCR）， Northern印迹杂交，Western印迹杂交， 免疫共沉淀技术常用于检测目的基因或 蛋白质在某一发育时期或特定组织中的 表达。抑制性差减杂交技术：其基本原 理是以抑制PCR为基础的DNA差减杂交。
第四节 发育生物学模式生物
脊椎动物模式生物: 非洲爪蟾, 斑马鱼, 鸡, 小鼠 无脊椎动物模式生物: • 果蝇, 线虫
发育生物学研究技术
常用发育生物学研究技术 发育遗传学技术 正向遗传学技术 反向遗传学技术
一、常用发育生物学研究技术
• （一）显微镜技术 • 显微镜和解剖镜是必备工具， • 相差显微镜（phase contrast microscope）、
二、动物发育的基本规律
• 动物共同的发育阶段：一般从受精开始， 到最后的组织器官形成，发育为幼体， 再通过生长发育成为成体。
发育生物学绪论3(xie)_PPT幻灯片
House-keeping proteins:几乎存在于所有 类型细胞中，通常用于产生能量、在代 谢途径中生成或降解产物，如组蛋白及 转录或翻译中所必需的蛋白因子。
Tissue-specific proteins: 存在于特殊类型 细胞中，从而赋予细胞特定的活性。如 血细胞中的血红蛋白－输氧、肌肉细胞 合成myosin、actin、tropomyosin为收缩 提供能量。包括酶、生长因子、受体蛋 白、结构分子。
斑马
30
★果蝇：学名黑腹果蝇（fruit fly, Drosophila melanogaster）
自1909年摩尔根 （Thomas Hunt Morgan，1866－ 1945）将之用作研究 遗传变异和染色体关 系的材料之后，果蝇 就成为经典遗传学家 揭示遗传规律的一张 王牌。
31
果蝇与诺贝尔奖
个体发育：从受精卵开始到形成成熟个体 所经历的一系列变化过程。
系统发育：同一起源的生物群的形成历史。
1
2
进化难题
进化涉及发育中的遗传变化。
在发育中的变化怎样创造新体型呢？ 哪些变化能够起到进化的作用？
这是发育生物学家最近重新强调的进 化难题。
3
•有尾两栖类蝾螈 晶状体的再生
6
发育生物学是近年来进展最快 的学科之一
26
Pattern formation
(2) 胚层的形成
27
四、形态发生 Morphogenesis
最突出的形态变化发 生在原肠作用开始之 后。
28
五、生长 Growth
胚胎在基本的 pattern形成之后， 其体积会显著增长， 原因在于细胞数量增 加、细胞体积增加、 胞外物质的积累。不 同组织器官的生长速 度也各异。
Tissue-specific proteins: 存在于特殊类型 细胞中，从而赋予细胞特定的活性。如 血细胞中的血红蛋白－输氧、肌肉细胞 合成myosin、actin、tropomyosin为收缩 提供能量。包括酶、生长因子、受体蛋 白、结构分子。
斑马
30
★果蝇：学名黑腹果蝇（fruit fly, Drosophila melanogaster）
自1909年摩尔根 （Thomas Hunt Morgan，1866－ 1945）将之用作研究 遗传变异和染色体关 系的材料之后，果蝇 就成为经典遗传学家 揭示遗传规律的一张 王牌。
31
果蝇与诺贝尔奖
个体发育：从受精卵开始到形成成熟个体 所经历的一系列变化过程。
系统发育：同一起源的生物群的形成历史。
1
2
进化难题
进化涉及发育中的遗传变化。
在发育中的变化怎样创造新体型呢？ 哪些变化能够起到进化的作用？
这是发育生物学家最近重新强调的进 化难题。
3
•有尾两栖类蝾螈 晶状体的再生
6
发育生物学是近年来进展最快 的学科之一
26
Pattern formation
(2) 胚层的形成
27
四、形态发生 Morphogenesis
最突出的形态变化发 生在原肠作用开始之 后。
28
五、生长 Growth
胚胎在基本的 pattern形成之后， 其体积会显著增长， 原因在于细胞数量增 加、细胞体积增加、 胞外物质的积累。不 同组织器官的生长速 度也各异。
发育生物学基本原理ppt课件
转录因子的活性受到多种因素 的调节，包括其他转录因子、 信号分子和表观遗传修饰等。
表观遗传学在发育过程中的作用
表观遗传学是研究基因表达调控中不涉及DNA序列改变的遗传现象的科 学。
表观遗传学在发育过程中起着重要作用，包括X染色体失活、基因组印记 、转座子沉默等。
表观遗传学机制通过影响基因的表达模式，从而调控细胞的分化和发育 过程。例如，DNA甲基化和组蛋白修饰可以影响染色质的结构和转录因 子的结合，进而调控基因的表达。
生长因子的定义：一类能够 促进细胞生长、分化和迁移
的多肽类物质。
01
02
03
促进细胞增殖和分化，参与 组织器官的形成和发育。
调节细胞迁移和黏附，影响 细胞的空间排列和组织结构
。
04
05
参与细胞凋亡和自噬等过程 ，维持组织内环境的稳定。
细胞信号传导与胚胎发育的关系
胚胎发育过程中的信 号传导：在胚胎发育 过程中，细胞信号传 导起着至关重要的作 用，涉及多个信号通 路和复杂的调控网络 。
细胞分化的分子机制
基因选择性表达
不同细胞类型表达不同的基因，
从而合成不同的蛋白质，实现细
胞功能的多样性。
01
转录因子调控
02 转录因子通过与DNA结合，调控
特定基因的转录，从而影响细胞
的分化方向。
表观遗传学修饰
表观遗传学修饰如DNA甲基化、
组蛋白修饰等，可以影响基因的
03
表达和细胞的分化状态。
细胞信号传导
发育生物学基本原理ppt课件
CONTENTS
• 绪论 • 细胞分化与发育 • 基因表达调控与发育 • 细胞信号传导与发育 • 生殖细胞发育与受精 • 胚胎发育与模式生物研究
发育生物学绪论课件PPT
Developmental Biology Web Resources
• • • Developmental Biology OnLine (Univ. of Wis.) The Virtual Embryo (Univ. of Alberta, Canada) The Visible Embryo (U. C. San Fran.) • • • • • • • Randall Moon's Lab (U. Washington) Paul Macdonalds Lab (Stanford Univ.) FlyBase Drosophila Database (Indiana Univ.) Sea Urchin Embryology (Stanford Univ.) FishScope (Univ. of Washington) Zygote (Swarthmore) Zebrafish Develop. Database (Univ. of Oregon)
2nd Edition,1999.
Scott Gilbert编:《Developmental Biology》，6th Editions, 2000. 发育生物学 ， 尤永隆, 林丹军, 张彥定主编 ，科学出版社 2011 发育生物学 ，王方海，金立培编著，中山大学出版社2011 发育生物学 ， 安利国主编 ，科学出版社 2010 发育生物学，张红卫主编，高等教育出版社，2005 年10 月，第二版 发育生物学，桂建芳主编，科学出版社，2005 年8 月，第一版
第一篇 基本原理与研究技术
第一章 发育生物学的发展简史
一 、发育生物学是研究生物发育本质的科学。
发展基础：胚胎学、遗传学、细胞生物学、生化与分子生 物学。
发育生物学ppt课件
体节
前肾
腮
肩带 腮周侧翼组织 附肢
美西螈（Ambystoma maculatum）的预定前肢场
太平洋树蛙（Hyla regila）的早期后 肢场被许多寄生 的线虫卵分隔开， 形成多附肢的蝌 蚪，示附肢场的 调整能力。
2、附肢的早期发育
附肢早期发育的第一个迹象是体节中胚层细 胞沿胚胎长轴的增殖，逐渐在表皮的下面形 成厚的细胞团,它们从附肢场的侧板中胚层和 体节中胚层分离出来，进而转变为间质细胞 进行迁移。 附肢的发育开始于间质细胞从附肢的骨骼前 体细胞 (limb skeletal precursors)和附肢的肌肉 前体细胞 (limb muscle precursors)分离后的增 殖，这些细胞在内胚层组织下聚集并形成一 环状的突起，此突起称为肢芽。
发育生物学
第十四章 附肢的发育和再生
附肢发育的研究是发育生物学的一个重要 课题。脊椎动物，特别是鸟类和两栖类附 肢（limb）的发育包含了大量的、各种各样 的诱导作用。 有尾类的蝾螈和美西螈附肢具有明显的再 生能力，是研究再生的极好模型。
一、脊椎动物附肢的发育
脊椎动物的附肢是一个极其复杂的器官，每 一块骨和肌肉的位置都被精密地组织在一起。 附肢在三个基本轴上是不对称的，但左前肢 总是和右前肢呈镜面对称。 脊椎动物的附肢都是由体壁中胚层和外部的 表皮共同组成的。
翅肢芽 顶外胚层嵴
腿肢芽
许多脊椎动物胚胎中的预定附肢区 （prospective limb area）已被定位。能形成 一个附肢的所有细胞，称为附肢场（limb field），包括位于中央的、产生附肢本身的 中胚层细胞（附肢盘，limb disc）以及形成 周围的躯干组织和肩带/腰带的细胞。 附肢场起初具有调节失去或增加部分附肢 的能力，附肢场中的每个细胞都能被指令 形成附肢的任意一部分－调和等能系统。
发育生物学56203幻灯片PPT
神经沟〔neural groove〕：神经板中央凹陷。
神经褶〔neural fold〕：沟两侧的局部隆起。
神经管〔neural tube〕：第3 周末，神经沟加深，两侧神经褶渐
愈合。始于未来的颈部区域，渐向头、尾两端进展。
前神经孔〔anterior neuropore〕：约在第 25 天闭合。
后神经孔〔posterior neuropore〕 ：约在第 27 天闭合。
保护子宫内膜免受滋养层过度侵蚀
①底蜕膜〔decidua basalis〕：
胚泡与子宫肌层之间；参与胎盘形成
②包蜕膜〔decidua capsularis〕：胚泡外表
2.内细胞群→二胚层胚盘
二胚层时期〔第 2 周〕
1.上胚层〔epiblast〕┄靠近滋养层的一层柱状细胞 2.下胚层〔hypoblast〕┄面临胚泡腔的一层立方细胞
3.胚体头端两侧┄耳原基、晶状体原基 4.被覆胚体外表的外胚层┄皮肤的表皮及其附属器
中胚层分化 中胚层的早期分化及神经管的形成
中胚层：
中胚层分化
初：脊索两侧，均匀一层
继之：由中央向两侧分化：
轴旁中胚层
间介中胚层
侧中胚层：单一的薄层状构造
侧板中出现腔隙
胚内体腔〔intraembryonic coelom〕
(extraembryonic somatopleuric mesoderm) 胚外脏壁中胚层：卵黄囊外面
(extraembryonic splanchnopleuric mesoderm) d.体蒂(body stalk)：胚外体腔扩大，仅少局部
三胚层时期〔第 3 周〕
三 胚 层 时 期 〔 第 周 〕
a.羊膜〔amniotic membrane〕 b.羊膜腔〔amniotic cavity〕：上胚层
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Regulative development: 胚胎在局部被排除 或受损后仍能正常发育。
5. 遗传学和发育学的结合
1909年Wilhelm Johannsen提出基因型和表现型的概 念，使遗传学和胚胎发育学 首次发生关系；1934年，摩尔 根首次提出了富于魅力的基因调控概念。 1980年沃哈德 （C·Nǘsslein-Volhard）和韦乔斯（Eric Wieschaus）的工 作首次证实，果蝇发育所涉及到的基因（发育基因）能被 分成若干不同的功能区域。随后的研究表明，相似或相同 基因也存在于高等生物乃至人类当中，并且证明它们也控 制着胚胎发育过程中体节的形成。
基因敲除，干细胞扩增和驯化等。 其中细胞分化是发育生物学中的核心问题。
所有的发育过程都涉及到基因调控。
基因调控
操纵子学说 ： 莫诺（J·L·Monod）与雅可布（F·Jacob）
结构基因同时受两个开关基因——操纵基因与启动 基因的调控。只有当这两个开关都处于开启状态时， 结构基因才能活化。
表观遗传： 指DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了
1. Drosophila melanogaster (fruit fly) ---insect model 2. Caenorhabditis egans (nematode)--- worm model
Patterning常常涉及位置信息(positional information)的翻译
与其他学科的关系
细胞生物学
医学发育 生物学
发育生物学
分子生物学
组织化学、生物化学
遗传学
胚胎学：描述胚胎学，实验胚胎学，比较胚胎学
意义
发育原则的一致性：例如形成各个胚层时的细胞运动、
各种器官原基的发育中的细胞间相互关系等，都是大同小异。
最具挑战性的学科之一：从上个世纪八、九十年代迄
今，生物学领域的重大进展可以说就是发育生物学的进展。
应用前景非常广泛的学科：
动、植物人工繁殖、遗传育种、动物胚胎与生殖工程， 癌症的防治，以及器官与组织培养，基因工程等的基础。
三、发育生物学研究中的主要动物模型及技术方法
(一) Invertebrate models 黑腹果蝇
发育基因
间隙基因、成对基因、节段极性基因、同源异形基因 (Hox基因)
表观遗传学 epigenetics
二、研究内容、基本概念 与其他学科的关系、意义
研究内容
1. 生殖细胞： 2. 早期胚胎细胞分化的决定与基因调控 3. 细胞增殖、分化与细胞微环境 4. 细胞增殖、分化与基因表达的时序、空间分布 5. 器官发生与成熟：形态变化基于功能要求。 6. 细胞和组织工程：无性细胞繁殖，生殖细胞工程，
发育是有机体以遗传信息为基 础进行自我构建和自我组织。
发育生物学是一门从分子水平、亚细胞
水平和细胞水平研究分析生物体的精子和卵 子的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老直 至死亡的过程及其规律的科学。
1.先成论(preformation)和后成论(epigenesis)
Preformation:生物体的各个组成部分存在于胚胎中， 随胚胎发育而长大。
发育生物学
中南大学•湘雅•组织学与胚胎学系 伍赶球
一、引言 二、研究内容、基本概念、
与其他学科的关系、意义 三、发育生物学研究中的主要动物模型及方法 四、医学发育生物学的研究热点
五、未解难题和参考资料
一、引言
發：弓旁，“放箭”。
髮
散开，扩大，膨胀； 通“废” ：崩坏;停止。
育：养子使作善也。 社会学意义上的人类的自我复制。
Waddington’s Equation: Epigenesis + Genetics = Epigenetics
后成律
遗传学 表观遗传学
2. 细胞学说改变了胚胎发育和遗传的概念
摆脱灵魂学
19世纪有关的重要发现和理论：细胞学说（一切 生物体都是由细胞构成的，细胞来自于细胞）。
四种细胞功能：增殖、移动、改变性质、传递讯息。
可遗传的改变。这种改变在发育和细胞增殖过程中 能稳定传递。表观遗传的现象很多，已知的有DNA 甲基化，组蛋白修饰 ，基因组印记（genomic impriting）和RNA编辑（RNA editing）、基因沉默、 核仁显性和休眠转座子激活等。
DNA甲基化分布图
利用高通量亚硫酸氢盐测序与单分子测序相结合的方法，以 核苷酸分辨率获得了在胚胎干细胞中和在由它们形成的各种不同 的细胞类型中DNA甲基化的一个分布图。 2008年 Nature
马尔比基（M．Malpighi） 勒文虎克（A．Leeuwenhoek） J．Swammerdam C．Bonnet
Epigenesis:胚胎的各个部分是在发育中逐渐形成的。
亚里士多德（Aristoteles） W．Harvey C．F．Woff (研究鸡胚肠等器官的发生) 冯·贝尔（K·E·VonBaer）:比较胚胎学
三种最重要的细胞构造：细胞膜、细胞质、细胞核 。
最重要的两类分子：核酸和蛋白质 。
细胞的发育和核酸遗传
3. Mosaic and regulative development
Mosaic development: 合子核中的特殊因子 在细胞分裂中的不均等分裂导致不同细胞的 产生，这些细胞有各自的发育命运。
基本概念
六个主要的developmental processes
1. Cell division: 早期胚胎发育中的细胞分离不同于后期。 2. Pattern formation: 指胚胎形成有序的结构。 三条轴线的形成：A－P axis; D - V axis; L - R axis; 三个胚层的形成：endoderm(肠、肝、肺)， mesoderm (肌、 骨、心、肾)， ectoderm (神经系统和表皮)。 3. Morphogenesis:胚胎的立体形态发生显著改变的过程。 4. Cell differentiation:同一来源的细胞发展为结构和功能不 同的细胞。 5. Growth：胚胎在基本的pattern形成之后在体积上显著增 加，原因包括细胞数量的增加、细胞体积的增加、胞外基质 的增加。 6.程序化细胞死亡（apoptosis）。
5. 遗传学和发育学的结合
1909年Wilhelm Johannsen提出基因型和表现型的概 念，使遗传学和胚胎发育学 首次发生关系；1934年，摩尔 根首次提出了富于魅力的基因调控概念。 1980年沃哈德 （C·Nǘsslein-Volhard）和韦乔斯（Eric Wieschaus）的工 作首次证实，果蝇发育所涉及到的基因（发育基因）能被 分成若干不同的功能区域。随后的研究表明，相似或相同 基因也存在于高等生物乃至人类当中，并且证明它们也控 制着胚胎发育过程中体节的形成。
基因敲除，干细胞扩增和驯化等。 其中细胞分化是发育生物学中的核心问题。
所有的发育过程都涉及到基因调控。
基因调控
操纵子学说 ： 莫诺（J·L·Monod）与雅可布（F·Jacob）
结构基因同时受两个开关基因——操纵基因与启动 基因的调控。只有当这两个开关都处于开启状态时， 结构基因才能活化。
表观遗传： 指DNA序列不发生变化，但基因表达却发生了
1. Drosophila melanogaster (fruit fly) ---insect model 2. Caenorhabditis egans (nematode)--- worm model
Patterning常常涉及位置信息(positional information)的翻译
与其他学科的关系
细胞生物学
医学发育 生物学
发育生物学
分子生物学
组织化学、生物化学
遗传学
胚胎学：描述胚胎学，实验胚胎学，比较胚胎学
意义
发育原则的一致性：例如形成各个胚层时的细胞运动、
各种器官原基的发育中的细胞间相互关系等，都是大同小异。
最具挑战性的学科之一：从上个世纪八、九十年代迄
今，生物学领域的重大进展可以说就是发育生物学的进展。
应用前景非常广泛的学科：
动、植物人工繁殖、遗传育种、动物胚胎与生殖工程， 癌症的防治，以及器官与组织培养，基因工程等的基础。
三、发育生物学研究中的主要动物模型及技术方法
(一) Invertebrate models 黑腹果蝇
发育基因
间隙基因、成对基因、节段极性基因、同源异形基因 (Hox基因)
表观遗传学 epigenetics
二、研究内容、基本概念 与其他学科的关系、意义
研究内容
1. 生殖细胞： 2. 早期胚胎细胞分化的决定与基因调控 3. 细胞增殖、分化与细胞微环境 4. 细胞增殖、分化与基因表达的时序、空间分布 5. 器官发生与成熟：形态变化基于功能要求。 6. 细胞和组织工程：无性细胞繁殖，生殖细胞工程，
发育是有机体以遗传信息为基 础进行自我构建和自我组织。
发育生物学是一门从分子水平、亚细胞
水平和细胞水平研究分析生物体的精子和卵 子的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老直 至死亡的过程及其规律的科学。
1.先成论(preformation)和后成论(epigenesis)
Preformation:生物体的各个组成部分存在于胚胎中， 随胚胎发育而长大。
发育生物学
中南大学•湘雅•组织学与胚胎学系 伍赶球
一、引言 二、研究内容、基本概念、
与其他学科的关系、意义 三、发育生物学研究中的主要动物模型及方法 四、医学发育生物学的研究热点
五、未解难题和参考资料
一、引言
發：弓旁，“放箭”。
髮
散开，扩大，膨胀； 通“废” ：崩坏;停止。
育：养子使作善也。 社会学意义上的人类的自我复制。
Waddington’s Equation: Epigenesis + Genetics = Epigenetics
后成律
遗传学 表观遗传学
2. 细胞学说改变了胚胎发育和遗传的概念
摆脱灵魂学
19世纪有关的重要发现和理论：细胞学说（一切 生物体都是由细胞构成的，细胞来自于细胞）。
四种细胞功能：增殖、移动、改变性质、传递讯息。
可遗传的改变。这种改变在发育和细胞增殖过程中 能稳定传递。表观遗传的现象很多，已知的有DNA 甲基化，组蛋白修饰 ，基因组印记（genomic impriting）和RNA编辑（RNA editing）、基因沉默、 核仁显性和休眠转座子激活等。
DNA甲基化分布图
利用高通量亚硫酸氢盐测序与单分子测序相结合的方法，以 核苷酸分辨率获得了在胚胎干细胞中和在由它们形成的各种不同 的细胞类型中DNA甲基化的一个分布图。 2008年 Nature
马尔比基（M．Malpighi） 勒文虎克（A．Leeuwenhoek） J．Swammerdam C．Bonnet
Epigenesis:胚胎的各个部分是在发育中逐渐形成的。
亚里士多德（Aristoteles） W．Harvey C．F．Woff (研究鸡胚肠等器官的发生) 冯·贝尔（K·E·VonBaer）:比较胚胎学
三种最重要的细胞构造：细胞膜、细胞质、细胞核 。
最重要的两类分子：核酸和蛋白质 。
细胞的发育和核酸遗传
3. Mosaic and regulative development
Mosaic development: 合子核中的特殊因子 在细胞分裂中的不均等分裂导致不同细胞的 产生，这些细胞有各自的发育命运。
基本概念
六个主要的developmental processes
1. Cell division: 早期胚胎发育中的细胞分离不同于后期。 2. Pattern formation: 指胚胎形成有序的结构。 三条轴线的形成：A－P axis; D - V axis; L - R axis; 三个胚层的形成：endoderm(肠、肝、肺)， mesoderm (肌、 骨、心、肾)， ectoderm (神经系统和表皮)。 3. Morphogenesis:胚胎的立体形态发生显著改变的过程。 4. Cell differentiation:同一来源的细胞发展为结构和功能不 同的细胞。 5. Growth：胚胎在基本的pattern形成之后在体积上显著增 加，原因包括细胞数量的增加、细胞体积的增加、胞外基质 的增加。 6.程序化细胞死亡（apoptosis）。