发育生物学绪论

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1、发育生物学绪论1.发育生物学简介2.发育生物学基本概念3.发育生物学发展简史4.发育生物学模式生物5.发育生物学五大未解难题第一节发育生物学简介发育生物学的研究对象发育生物学（developmentalbiology）是应用现代生物学的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，发育生物学也研究生物种群系统发生（systematicsdevelopment）的机制发育生物学研究的主要任务个体发育的基础是细胞分化（celldifferent-iati

2、on）。从个体发育的角度来说，一个单细胞受精卵如何通过一系列的细胞分裂和细胞分化，产生有机体内所有形态和功能不同的细胞，这些细胞之间又如何通过细胞之间的相互作用共同构建各种组织和器官，建成一个有机体并完成各种发育过程，这些都是发育生物学的主要任务。从另一个角度来讲，发育是遗传信息按一定的时间和空间顺序表达的结果。发育具有严格的次序性，发育并不是个别基因的表达，而是众多基因表达在时间和空间上的联系和配合。发育生物学的主要任务是研究生物体发育的遗传程序及其调控机制。发育生物学的主要研究热点1体轴决定。2细胞分化（干细胞、细胞凋亡、细胞分化决定、基因的重编程、体细胞克

3、隆）。3神经发育。4发育调节与信号通道。5发育与进化。第一节发育生物学基本概念发育的主要特征是具有严格的时间和空间的次序性，这种次序性由发育的遗传程序控制。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。多细胞有机体的发育有两个主要的功能：1.产生细胞的多样性，并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时间和空间的次序性。2.通过繁殖（reproduction）产生新一代的个体，保证世代的交替和生命的连续。动物发育的基本规律新个体的生命开始于两性配子（gamete）—精子和卵子的融合，其融合过程称为受精（fertilization）。通过受精激活

4、发育的程序，受精卵开始胚胎发育（embryogenesis）。大多数动物的胚胎发育要经过受精、卵裂（cleavage）、原肠胚形成（gastrulation）、神经胚形成（neurulation）和器官形成（organogenesis）等几个主要的胚胎发育阶段才能发育成为幼体，通过生长发育成为成体。有些动物如两栖类的个体发育还必需经历变态（metamorphosis），才能发育成为成体。发生分化的细胞常常分泌一种抑制性信号作用于相邻的细胞，结果形成侧面抑制。侧面抑制能够形成空间的模式从受精卵发育成为有机体，实际上是从一个全能细胞通过一系列的细胞分化产生有机体全部

5、细胞表型的过程。细胞分化的结果是形成一定的细胞表型。人的受精卵通过细胞分化至少产生250种以上的细胞。发育的细胞共性事件细胞分裂满足细胞快速增殖发育进程。细胞分化机体细胞多样性的保证。模式形成使细胞分化的时空顺序发生，确立机体的统一性。细胞迁移为器官发生提供细胞来源。细胞凋亡抑制癌细胞或受损细胞的增殖，并给予及时的清除。第三节发育生物学发展简史后成论与先成论的持久论争早在公元前4世纪，Aristotle对于动物胚胎的不同部分和成体动物各种结构形成的原因就提出了自己的观点。在观察鸡、星鲛和一些无脊椎动物胚胎发育的基础上，他首先提出了胚胎是由简单到复杂逐渐发育形成的

6、，这个理论后来称为后成论（theoryofepigenesis），也称渐成论。他的思想在19世纪末之前一直占有主要地位。直到公元17世纪后期和18世纪，以精源学说和卵源学说为代表的先成论（theoryofperformation）占据了统治地位。两种学说的共同点认为胚胎是成体的雏形，是配子中固有的结构，胚胎发育仅仅是原有结构的增大。这两种学说还认为卵子中含有所有后代的微小胚胎，一个世代包含下一个世代，使种族得以延续。17世纪意大利杰出的胚胎学家马尔比基（MMalpighi）对鸡胚的发育作了相当细致的描述，但也未能摆脱先成论观点的束缚，他仍然深信胚胎在形成之初就已

7、经存在了。1759年，德国科学家Wolff根据自己对鸡胚发育的仔细观察，认为卵子中并不存在胚胎结构，胚胎与成体并不相同，胚胎发育是逐渐变化的过程。后成论的观点直到19世纪才为人们接受。细胞理论改变了胚胎发育和遗传学的基本原理1839年，德国著名植物学家Schleiden和生理学家Schwann指出细胞是生命的基本单位，通过细胞的有丝分裂产生其他的细胞。在胚胎发育过程中，通过受精卵的分裂产生许多新细胞，同时产生新的细胞类型。人们对受精以及减数分裂等过程的认识揭开了发育生物学甚至是整个生物学的新篇章。发育的嵌合型合调整型19世纪80年代，Weismann就提出了关于

8、细胞、染色体和基因与胚胎