发育生物学(绪论)

（三）卵裂(cleavage)
• 受精卵体积较大，个体发育由此开始。 • 卵裂过程的明显的特点是：不同于一般 的细胞分裂，一般的细胞分裂M—G1— S—G2—M，有一个生长过程。 • 而卵裂时，细胞没有生长期，只有M— S—M—S，故卵裂球越分裂越小。
• （四）囊胚（blastula） • 桑椹胚细胞分泌液体，使细胞间出现空的腔隙， 由小腔隙汇合成大腔隙，细胞向周围排列，形 成中空的球体，称囊胚。 • （五）原肠胚（gastrula） • 外胚层—神经系统（脑、脊髓）、表皮、晶状 体、毛、齿、甲、爪等； • 中胚层—骨、软骨、循环系统（心脏、血细 胞）、性腺（泌尿生殖系统）、结缔组织等； • 内胚层—呼吸系统、咽（甲状腺和甲状旁腺）、 消化道（消化腺、肝、胰等）。
（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。
6.转基因技术
•（1）将外源基因直接注射 到受精卵的细胞核中。 •（2）通过胚胎干细胞介导。
7.基因捕获（gene trap）与增强 子捕获（enhancer trap）
• 是一种报道基因转基因技术，基 因捕获技术采用的转基因结构包 含3部分： • 1个剪切位点、 • 1个报道基因和 • 1个可筛选基因（如抗药性基因， 图绪.19）。
（二）发育生物学的疑难问题——发 育生物学研究任务：
• ①分化问题；②形态发生难题；③ 生长难题；④生殖难题；⑤进化难 题 • 发育生物学的任务：概括讲，即在 生物个体层次和系统层次上揭示发 育机制问题。
二、与其它学科的关系
• 发育生物学是在胚胎学、细胞生 物学、遗传学、生物化学和分子 生物学等学科发展的基础上建立 起来的一门新兴的学科。特别是 胚胎学对其贡献最大。
卵子（Oocyt）
精子 （Sperm）
受精（fertilization）
合子（Zygote）
胚 胎 发 育
卵裂（cleavage）
囊胚（Blastula ）
原肠作用（gastrulation） 原肠胚（Gastrula） 神经胚形成（neurulation）
神经胚（Neurula）
器官形成（organogenesis）
• （六）神经胚形成（neurula） 在中胚层尚未 完全形成时，胚胎背中部的外胚层细胞增殖并 加厚，形成神经板，从两侧向上向内卷曲形成 神经褶。两侧神经褶在中间汇合形成神经管。 • （七）组织和器官原基的形成(anlage format ion of histogenesis and organogenesis) 组织和器官原基的形成牵涉到两个过程， 其一是图式形成；其二是细胞分化。
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）、 微分干涉差显微镜（differential interfere nce contrast microscope）：适用于观察活 的或未染色样品的精细结构。 • 激光扫描共聚焦显微镜（laser scanning con focal microscope）利用荧光染料标记的特异 性抗体或探针，对胚胎或细胞中的特定蛋白或 mRNA的分布进行定性和定量研究。
2.插入诱变筛选（insertional mutagenes is screen）
• 利用转座子（transposon） 或病毒载体作为诱变剂。 • 在果蝇中常用P-因子转座子， 反转录病毒是一类RNA病毒。
3.突变基因的克隆
• 多数情况下采用定位克隆（positional cloning）的办法。 • 较常用的分子标记检测手段包括简单序 列长度多态性、限制片段长度多态性和 单核苷酸多态性分析。可以将突变基因 定位到几百千碱基的范围内。再获取该 染色体片段的基因组序列。过去通常要 采用染色体步行或染色体跳跃来进行。
8. 果蝇中的克隆化分析（clonal analysis）
• 克隆化分析用于在胚胎特定组织中 诱导产生带有某一基因突变或过表 达的细胞群，以精确分析某些基因 或信号途径在发育过程中的功能。 这一方法常用于果蝇成虫盘研究。 克隆化分析是基于FLP重组系统的。
主要参考书
Gilbert S.F., Developmental Biology, 2000, 2003, 2006, 6-8th Edition, Sinauer associates, Inc. Sunderland, Massachusetts, U.S.A. Wolpert L, et al., 2002, Principles of Development, Second Edition， Oxford University Press， Twyman,R.M., 2001, Instant Notes in Developmental Biology, BIOS Scientific Publishers Limited. Twyman RM. , 2001, Instant Notes in Developmental biology. ©BIOS Scientific Publishers Limited Balinsky,B.L.,1975, An Introduction to Embryology, 4th Edition, Saunders Company, london. Twyman RM. , 2001, Instant Notes in Developmental biology. ©BIOS Scientific Publishers Limited
三、了解发育生物学的意义
• 在理论方面：①探讨与人类生存、 健康密切相关的生命活动的奥秘。 ②了解人类器官发生。③在实践 应用方面仅举3例：
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、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。 • （一）配子发生（gametogenesis） • 配子发生是在睾丸生精细管和卵巢内进 行的。 • （二）受精(fertilization) • 精子与卵子结合形成双倍体合子的过程 叫受精。受精是胚胎发育起始。
（七）细胞标记技术
• 在发育生物学实验中经常会用到细胞标记技术， 如对胚胎早期卵裂球分化命运图谱的研究，在 胚胎移植实验中标记供体或受体组织，在显微 注射实验中追踪被注射卵裂球的命运与表型等。 细胞内标记物常用的是荧光标记葡聚糖和辣根 过氧化酶，通过显微注射导入细胞内，经过荧 光显微镜或组织化学方法进行定位。
二、发育遗传学技术 （一）正向遗传学技术
• 1.大规模诱变筛选 • 射线或化学诱变剂处理父本个体，在生 殖细胞产生随机突变，与野生型母本个 体杂交，子一代（F1）个体携带基因突 变。F1的每一个体再与野生型个体杂交， 产生每一子二代（F2）群体内杂交。如F 1个体携带基因突变，F2个体中就会有一 半个体是杂交突变体，在F3代中有1/4的 交配组合后代出现纯合突变个体而表现 出某种发育异常。
• 1. 以多细胞生物个体发育为对象 主要研 究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受 精、胚胎发育(妊娠、出生)、生长、衰老 和死亡,即使生物个体发育（ontogeny） 中生命过程发展的机制。 • 2. 研究多细胞生物的系统发生 研究生 物种群系统发生(systematics developm ent)的机制。
• （一）灰色新月为细胞正常发育 所必需（空间极性问题）。 • （二）发育的循序渐进和细胞命 运的决定（时间极性）
第三节 发生物学的发展简史（自 学）
后成论与先成论
细胞理论对胚胎发育和遗传概念的影响 发育的嵌合型和调整型 诱导的发现 遗传学和与胚胎学的结合 分子生物学与发育生物学的结合
第四节 发育生物学模式生物
幼虫（Larval）
变态( metamorphosis)
成体（Mature adult）
三、极性在发育过程中的作用
• 胚胎发育早期： • ①整体构架即躯体的体轴； • ②卵黄分布不均等性使受精卵分为动物极和植 物极； • ③各种蛋白、mRNA等物质的浓度不相同等； • ④两侧对称的动物，胚胎发育首先要决定的是 身体的前后、背腹及左右三个体轴。
发育生物学
Developmental Biology
南通大学生命科学学院 朱道立
绪 论
第一节 发育生物学的研究对象、任务及 其与其他学科的关系
发育生物学的研究对象、任务
发育生物学与其他学科的关系
发育生物学在生命学科中的地位