发育生物学概论[精]

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。
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
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
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
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。
马尔比基（M．Malpighi） 勒文虎克（A．Leeuwenhoek） J．Swammerdam C．Bonnet
4. 诱导(induction)现象的发现
1924年，Spemann和Hilde Mangold发现一 种组织能够指导另一种组织的发育。
诱导者（inducer）或组织者; 反应细胞（responding cell）;
两栖类原肠胚和实验中首先发现的; 发育过程中的一个普遍现象; 分级诱导; 诱导物质可能是蛋白质及核酸.
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。
ห้องสมุดไป่ตู้
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，
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。
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
Waddington’s Equation: Epigenesis + Genetics = Epigenetics
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）。
发育生物学
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。
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。
1. Drosophila melanogaster (fruit fly) ---insect model 2. Caenorhabditis elegans (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。