发育生物学
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发育生物学(developmental biology)是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、发育、生长到衰老、死亡规律及其机制的科学。
细胞分化:是指同群结构与功能啊相同的细胞发生一系列的内外变化,成为结构与功能不同的细胞过程。
全能性细胞→多潜能性细胞→分化细胞。
变态:在多种动物中,个体发育要经历一个幼虫期,幼虫具有与成体非常不同的特点,在发育中形态和构造经历了明显的阶段性变化,其中一些器官退化消失,有些得到改造,有些新生出来,从而结束幼虫期,建成成体的结构。
这种现象统称为变态。
昆虫的变态模式:原变态:多次蜕皮,无明显幼虫期(低等昆虫)半变态:不经过蛹期的简单变态(直、半翅目)羽化若虫(稚虫)————成虫全变态:经过蛹期的完全变态(双、鞘、鳞翅目)蛹化羽化——龄虫——蛹——成虫原肠作用方式概括为六种细胞运动机制,即外包、内陷、内卷、内移和分层、集中延伸。
同一原肠胚常常包括几种细胞运动方式。
桑椹胚:在多数动物的发育过程中,受精卵立即进入快速分裂和细胞增殖的阶段,首先形成一个多细胞的团聚体,称为桑椹胚。
囊胚;伴随细胞数目的增加,胚体中空而形成一个囊状结构,称为囊胚。
从受精卵到囊胚形成是动物早期发育的一个重要阶段。
神经胚形成;胚胎形成中枢神经系统原基即神经管的作用称为神经胚形成.神经胚;正在进行神经管形成的胚胎称为神经胚。
神经胚形成主要由两种方式:初级神经胚形成和次级神经胚形成胚轴:前后轴、背腹轴和左右轴(中侧轴),互成垂直角度。
附肢包括三个轴的发育,分别是近-远(P-D)轴、背-腹(D-V)轴和前-后(A-P)轴。
经过原肠作用后,胚胎已具有外、中、内三个胚层,它们是动物体所有器官形成的细胞基础(器官原基)。
鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类都具有相同的器官发生(organogenesis)模式。
外胚层形成神经系统和皮肤;内胚层形成呼吸系统和消化管;中胚层形成结缔组织、血细胞、心脏、泌尿系统以及大部分内脏器官等。
引言:发育生物学是生物学的一个重要分支,研究生物体在发育过程中的各种变化和发展规律。
随着科技的不断进步和对生物科学研究的需求日益增加,发育生物学作为一门前沿学科备受关注。
本文将对发育生物学考研就业前景做一综述,从学术研究和就业市场两个方面进行分析,为考研学生提供一定的参考。
概述:1.发育生物学的定义和意义发育生物学是研究生物体从受精卵到成熟个体形成过程的科学。
发育生物学的研究对于了解生命起源、生物体结构和功能,以及疾病的发生机理具有重要意义。
2.发育生物学考研的背景和趋势近年来,生物医学和生物工程等相关领域的快速发展,使得对发育生物学专业人才的需求日渐增加。
发育生物学作为一个前沿学科,吸引了越来越多的学生投身其中。
正文:一、学术研究方向1.分子发育生物学通过研究基因在发育过程中的表达和调控,揭示基因组在发育过程中的作用机制。
近年来,分子发育生物学的研究在解析疾病发生机制、基因治疗等方面取得了重要突破。
2.组织发育生物学研究组织在发育过程中的分化和形态的变化。
组织发育生物学的研究对于再生医学、组织工程等领域具有重要的应用前景。
3.胚胎发育生物学研究胚胎在发育过程中的分化和发展。
胚胎发育生物学在生殖医学、遗传学研究等方面具有重要的意义。
4.发育遗传学研究遗传因素对发育过程的调控和影响。
发育遗传学在遗传疾病的预防和治疗方面具有重要的应用价值。
5.发育免疫学研究发育过程中免疫系统的发育和功能。
发育免疫学在免疫疾病治疗、免疫调控等方面具有潜在的应用前景。
二、就业市场分析1.科研机构国内外大学和科研机构对发育生物学专业人才的需求较为旺盛。
研究机构的科研项目为发育生物学专业毕业生提供了丰富的研究平台和发展机会。
2.医药生物公司医药生物领域对发育生物学专业人才的需求呈现增长趋势。
医药生物公司提供了从事药物研发、基因工程、再生医学等领域的就业机会。
3.医院和诊所发育生物学的知识和技术在医学诊断和治疗中具有广泛应用。
发育生物学发育生物学(developmentalbiology)是生物科学重要的基础分支学科之一,研究内容是和许多其他学科内容相互渗透、错综联系,特别是和遗传学、细胞生物学、分子生物学的关系最为紧密。
其应用现代科学技术和方法,从分子水平、亚显微水平和细胞水平来研究分析生物体从精子和卵的发生、受精、发育、生长直至衰老死亡的过程及其机理。
简介发育生物学(developmentalbiology)是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、发育、生长到衰老、死亡规律的科学。
是生物科学重要的基础分支学科之一,研究内容是和许多其他学科内容相互渗透、错综联系,特别是和遗传学、细胞生物学、分子生物学的关系最为紧密。
其应用现代科学技术和方法,从分子水平、亚显微水平和细胞水平来研究分析生物体的过程及其机理。
用分子生物学、细胞生物学的方法研究个体发育机制的学科。
是由实验胚胎学发展起来的。
实验胚胎学是研究发育中的胚胎各部分间的相互关系及其性质,如何相互影响,发育生物学则是追究这种相互关系的实质是什么,是什么物质(或哪些物质)在起作用,起作用的物质怎样使胚胎细胞向一定方向分化,分化中的细胞如何构成组织或器官,以保证组织和器官的发育,正常发育的胚胎怎样生长、成熟、成为成长的个体,后者在发育到一定阶段后为什么逐步走向衰老,如何在规定的时间和空间的顺序下完成个体的全部发育。
范围从学科范围讲,发育生物学比实验胚胎学大,后者基本上是研究卵子的受精和受精后的发育,虽然也包括正在发育的生命再生及变态等问题,但主要是胚胎期的发育。
发育生物学研究的则是有机体的全部生命过程。
从雌雄性生殖细胞的发生、形成、直到个体的衰老。
它是生物学领域中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都与发育生物学有着密切的关系,或者就是发育生物学的进展。
发育生物学成为了近年来世界上生命科学最活跃和最激动人心的研究领域。
发育生物学又是一门应用前景非常广泛的学科,有关生殖细胞发生、受精等过程的研究是动、植物人工繁殖、遗传育种、动物胚胎与生殖工程等生产应用技术发展的理论基础。
发育生物学引言发育生物学是研究生物体从受精卵到成熟个体生长和发育的过程的学科。
它涉及到生物体的细胞分裂、细胞分化、器官形成以及整个个体的发育过程。
受精卵的发育受精卵是一个由卵子和精子结合形成的细胞。
在受精过程中,精子的DNA与卵子的DNA结合,形成一个新的合子,这是新生命开始的起点。
随后,受精卵会经历一系列的细胞分裂,其中包括胚胎发育和胚胎发育。
胚胎发育胚胎发育是受精卵经过一系列细胞分裂和细胞分化形成胚胎的过程。
在胚胎的发育过程中,细胞会不断分裂和分化,形成各种不同的细胞类型,从而形成不同的组织和器官。
胚胎发育胚胎发育是在胚胎发育基础上,通过细胞分化和细胞增殖来形成器官的过程。
在发育过程中,细胞会经历细胞分化和细胞增殖的过程,从而形成不同类型的组织和器官。
发育的调控机制发育过程中,细胞的分裂、分化和器官形成都受到严密的调控。
调控机制主要包括遗传调控和环境调控两个方面。
遗传调控遗传调控是指基因在发育过程中的表达和调控。
基因的表达受到一系列调控因子的控制,包括转录因子、miRNA等。
这些调控因子通过调控基因的转录和翻译过程来影响细胞的分裂、分化和器官形成。
环境调控环境调控是指外部环境对发育过程的影响。
环境调控可以通过调整温度、光照、营养等外部条件来影响发育过程。
例如,温度过高或过低会影响鸟类的卵孵化和幼鸟的生长发育。
发育异常与疾病发育异常是指在发育过程中出现的异常现象。
发育异常可以导致胎儿畸形、智力障碍等问题。
一些发育异常可能是由遗传因素或环境因素引起的,而一些发育异常可能是由基因突变或染色体异常引起的。
发育生物学的应用发育生物学的研究对于理解生物发育规律以及治疗某些疾病具有重要意义。
例如,通过研究胚胎干细胞的分化过程,可以开发出治疗血液系统疾病的方法。
此外,发育生物学的研究还可以为生物工程、再生医学等领域提供理论基础和技术支持。
结论发育生物学是一个研究生物体从受精卵到成熟个体发育过程的学科。
通过研究发育生物学,我们可以更好地理解生物个体形成的原理,同时也可以为治疗疾病和推动生物技术的发展提供理论基础和技术支持。
名词解释:发育生物学
发育生物学是研究生物体从受精开始到成熟的整个过程的科学领域。
它涉及到生物体从单细胞阶段到多细胞体的组织和器官发育的各个阶段。
发育生物学的研究对象包括动物、植物和微生物等各种生物。
发育生物学的主要目标是理解生物体是如何在遗传和环境因素的交互作用下形成、生长和分化的。
发育生物学研究的基本过程包括受精、发育和成熟。
受精是指雌性生物的卵子和雄性生物的结合形成受精卵。
发育是指受精卵通过细胞分裂和细胞分化逐渐形成多细胞体的过程。
在发育过程中,细胞会通过特定的分裂和分化方式形成不同的组织和器官。
成熟是指生物体达到其最终形态和功能的阶段。
发育生物学的研究方法包括实验研究和观察研究。
实验研究可以通过改变遗传和环境因素来探究其对发育过程的影响。
观察研究则通过观察和记录发育过程中的现象和变化来理解生物体的发育机制。
现代发育生物学中还应用了分子生物学、遗传学、细胞生物学等学科的方法和技术。
发育生物学在许多领域具有重要的应用价值。
例如,在医学领域中,发育生物学是研究胚胎发育和生长的基础,对于理解疾病的发生和治疗具有重要意义。
在农业领域中,发育生物学可以帮助改良作物品种和提高农作物产量。
此外,发育生物学还对环境保护和生物技术等领域的发展起到重要作用。
总之,发育生物学是研究生物体发育过程的科学领域,通过研究遗传和环境因素的交互作用,帮助我们理解生物体形成、生长和分化的机制,对于医学、农业和环境保护等领域具有重要的应用价值。
《发育生物学》课程笔记第一章:发育生物学的概述一、发育生物学的定义和研究范围1. 定义:发育生物学是生物学的一个分支,它专注于研究生物体从单个细胞(通常是受精卵)开始,经过细胞分裂、分化、形态发生、组织形成和器官发育等过程,最终形成成熟个体的全部生物学过程。
2. 研究范围:- 细胞层面的发育:包括细胞周期、细胞分裂、细胞命运决定、细胞迁移等。
- 分子层面的发育:涉及基因表达调控、信号转导途径、转录因子和网络调控等。
- 形态发生和器官形成:研究生物体的形态变化、轴的形成、器官原基的诱导和分化等。
- 发育过程中的遗传和环境因素:探讨遗传变异、表观遗传学、环境因素如何影响发育过程。
- 发育异常和疾病:研究发育过程中的异常如何导致疾病和畸形。
二、发育生物学的发展历程1. 早期探索(17世纪- 19世纪):- 显微镜的发明使得科学家能够观察胚胎的早期发育。
- 卡尔·冯·林奈(Carl Linnaeus)和卡尔·恩斯特·冯·贝尔(Karl Ernst von Baer)等人的工作奠定了胚胎学的基础。
2. 胚胎学时期(19世纪末- 20世纪初):- 柏拉图生物学假说和重演论(Recapitulation theory)的提出。
- 奥古斯特·魏斯曼(August Weismann)提出了种质论,区分了体细胞和生殖细胞。
3. 细胞和分子生物学时期(20世纪中叶- 至今):- 发现DNA双螺旋结构,开启了分子生物学时代。
- 发育遗传学的发展,如同源框(homeobox)基因的发现。
- 克隆技术的应用,如克隆羊多莉(Dolly)的诞生。
三、发育生物学与其他学科的关系1. 与胚胎学的关系:- 发育生物学是胚胎学的延伸,两者都关注生物体的早期发育,但发育生物学更侧重于分子和细胞机制。
2. 与遗传学的关系:- 遗传学提供了理解发育过程中基因如何传递和表达的基础。
- 发育遗传学领域的研究揭示了基因如何控制发育过程。
发育生物学:是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学,主要研究生物个体发育中生命现象的发展机制。
调整型发育:胚胎为保证正常的发育,可以产生胚胎细胞位置的移动和重排,以细胞渐进特化为特点的胚胎发育模式。
中期囊胚转化:卵裂进行到一定程度时,细胞分裂不在同步,新的基因开始表达,细胞开始获得运动性的现象。
镶嵌型发育:胚胎是由能够自我分化的各部分组成合在一起形成的镶嵌体,每个细胞接受一组特定的核决定子,并依据所接受的核决定子分化组成相应的组织胚胎发育过程。
顶体反应:指精子获能后,在输精管壶腹与卵相遇后,质体开始产生的改变,即精子释放顶体酶,溶蚀放射冠,透明带反应的过程。
精子获能:指射出的精子在若干生殖道获能因子作用下,精子膜发生一系列变化,进而产生生化和运动方式的改变。
透明带反应:指皮质颗粒内容物的释放,改变透明带性质,阻止精子在穿入的反应过程。
原肠作用:指动物胚胎发育至胚胎后期开始进行的一系列细胞运动和细胞重排的形态发生运动。
胚胎诱导:是发育过程中通过细胞间的相互作用来决定细胞命运使细胞定向分化的一个最根本的现象,几乎发生在胚胎发育的任何时期和任何器官,组织的形成过程。
初级胚胎诱导:原肠胚的脊索中胚层诱导其上方的外胚层形成神经系统这个关键的诱导作用,被传统的称为初级胚胎诱导.细胞分化:在个体发育中,相同细胞的后代,在形态,结构,生理,功能上发生稳定的差异的过程。
卵裂:通过多次的有丝分裂将大量的卵质分配到无数个较小的具有细胞核的细胞中去的过程。
细胞分化:由单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育过程。
胚胎诱导:动物在一定的胚胎发育时期,一部分细胞影响相邻的另一部分细胞使其向一定方向分化的现象。
发育:指生命现象的发展,是一个有机体从其生命开始到成熟的变化,是生物有机体的自我构建和自我组织的过程。
皮质反应:精细胞与卵细胞的细胞质膜融合时激活了卵细胞的磷脂酰肌醇信号转导途径,使定位于卵细胞胞质外周的皮质颗粒与卵细胞质膜融合释放内容物(酶类),并快速分布到整个卵细胞的表面,阻断多精受精的现象。
绪论:发育development: ---多细胞生物从受精卵到成体经历的一系列有序的发展变化过程。
生长: 指身体各器官、系统的长大和形态变化,是量的改变;发育是指细胞、组织和器官的分化完善与功能上的成熟,质的改变。
两者密切相关,生长是发育的物质基础。
而发育成熟状况又反映在生长的量的变化。
发育生物学(developmental biology)是应用现代生物学的技术研究生物发育的本质,从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、到衰老和死亡过程的机制个体发育---多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、到衰老和死亡过程的机制发育生物学与传统胚胎学的区别: 发育生物学最初由实验胚胎学发展而来;传统的胚胎学是研究从动物受精到出生之间有机体的发育,即胚胎发育。
与传统的胚胎学(embryology)不同,发育生物学是在20世纪50年代以后,由于分子生物学、细胞生物学、遗传学以及生物化学等其他生命学科的发展,并与胚胎学的相互渗透,才逐渐发展和形成的一门新兴的生命科学。
发育生物学的形成和发展是多学科相互渗透的结果。
胚胎学 发育生物学发育过程中形态变化 发育的分子机理受精到幼体 生殖细胞到个体衰老只注重形态比较,研究缺乏内在联系 多种生物个体发育进行比较分析,放在生物进化的大背景下研究后成论/渐成论在观察鸡、星鲛和一些无脊椎动物胚胎发育的基础上,Aristotle首先提出了胚胎是由简单到复杂逐渐发育形成的,这个理论后来称为后成论(theory of epigenesis),也称渐成论。
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(theory of performation)占据统治地位。
精源学说认为胚胎预先存在于精子中。
卵源学说则认为卵子中本来就存在微小的胚胎雏形精源学说和卵源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。
名词解释1.细胞分化:从单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育过程叫细胞分化。
2.定型:细胞在分化之前,将发生一些隐蔽的变化,使细胞朝特定方向发展,这一过程称为定型。
定型分为特化和决定两个时相。
3.特化:当一个细胞或者组织放在中性环境,如培养皿中可以自主分化时,就可以说这个细胞或组织已经特化了。
4.决定:当一个细胞或组织放在胚胎另一个部位可以自主分化时,就可以说这个细胞或组织已经决定了。
已特化的细胞或组织的发育命运是可逆的。
相比之下,已决定的细胞或组织的发育命运是不可逆的。
5.胞质隔离:卵裂时,受精卵内特定的细胞质分离到特定的分裂球中,裂球中所含有的特定胞质决定它发育成哪一类细胞,细胞命运的决定与临近的细胞无关。
6.胚胎诱导:胚胎发育过程中,相邻细胞或组织之间通过相互作用,决定其中一方或双方的分化方向,也就是发育命运。
7.镶嵌型发育:以细胞自主特化(细胞发育方向取决于细胞内特定的细胞质)为特点的胚胎发育模式。
8.调整型发育:以细胞有条件特化(细胞的发育方向取决于它与邻近细胞之间的相互作用)为特点的胚胎发育模式。
9.胞质定域:形态发生决定子在卵细胞质中呈一定形式分布,受精时发生运动,被分隔到一定区域,并在卵裂时分配到特定的裂球中,决定裂球的发育命运。
这一现象称为胞质定域。
10.形态发生决定子性质:1.激活某些基因转录的物质 2.mRNA11.受精:是指两性生殖细胞融合并形成具备双亲遗传潜能的新个体的过程。
12.精子获能:哺乳动物的精子需要在雌性生殖道中停留一个特定的时期,以获得对卵子受精的能力,这一过程称为精子获能。
13.顶体反应:顶体反应是指受精前精子在同卵子接触时,精子顶体产生的一系列变化。
(顶体反应释放的水解酶溶解和精子结合的卵黄膜或透明带,并在该位置进行精卵细胞膜的融合。
)14.卵裂:受精卵经过一系列的细胞分裂将体积极大的卵子细胞质分割成许多较小的、有核的细胞,形成一个多细胞生物体的过程称为卵裂。
原套-原体学说(依据是细胞的形状和排列方式):茎端外层原套两三层细胞大小均一有规则排列,垂周分裂;茎端内层原体细胞大小不一且无规则排列。
细胞组织学的分区学说(强调细胞之间的衍生关系):茎端分生组织区域内有一些始终保持分裂能力的细胞,称之为原分生组织。
包括周围分生组织和肋状分生组织。
原分生组织细胞的有丝分裂频率较低,而周围分生组织细胞较高。
发育生物学(developmental biology)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的机制。
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:1新个体的生命开始于两性配子—精子和卵子的融合,其融合过程称为受精。
通过受精激活发育的程序,受精卵开始胚胎发育。
2大多数动物的胚胎发育要经过受精、卵裂、原肠胚形成、神经胚形成和器官形成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。
3有些动物如两栖类的个体发育还必需经历变态,才能发育成为成体。
4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细胞表型的过程。
发育的细胞共性事件:细胞分裂,满足细胞快速增殖和发育进程。
细胞分化,机体细胞多样性的保证。
模式形成,使细胞分化按一定的时空顺序发生,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。
发育的模型:嵌合型和调整型模式生物:对某些生物的研究具有帮助我们理解生命世界一般规律的意义,这些生物被称为“模式生物”。
发育生物学第一章:绪论1. 发育生物学(developmental biology):研究生物体从精子和卵子发生、受精、发育、生长到衰老、死亡规律的科学。
胚胎—幼体—成体—衰老—死亡。
发展基础:胚胎学、遗传学、细胞生物学。
2.预成论(preformation) :生物个体的一切组成部分都早就存在于胚胎中,各个部分随着胚胎的发育而长大。
细胞学说及人工受精否定了预成论。
渐成论(epigenesis) 在胚胎的发育过程中,各种结构是逐渐形成的。
3.果蝇(Drosophila melanogaster ): 昆虫模型—无脊椎动物模式生物(无)答:1.体积小,成虫长度仅为2mm,易于繁殖;2. 产卵力强,产出的卵子大,易于观察;3. 幼虫存在变态过程,是分析器官芽细胞增殖机制的理想模型;4. 生命周期短,在实验室条件下,12天就可完成一次世代交替(卵、幼虫、蛹和成虫);5. 基因组序列已全部测出6.具有成熟的遗传操作的方法,具备众多的突变品系;7.有特殊的染色体结构(多线染色体,可分成102条区带),有比较复杂的行为能力. 4. 小鼠( mus musculus,Mouse):哺乳动物模型答:1. 最小的哺乳动物之一(25-40g),世代周期短;2. 生物进化上与人类接近(60 - 75 百万年);3. 胎盘形成和早期胚胎发育与人类相近;4. 组织器官结构和细胞功能与人类相似,有高级神经活动;5. 小鼠基因组测序计划已完成,人类99%的基因存在于小鼠,基因同源性高达78.5% ,基因组93%的区域基因排列顺序与人类相同;6. 基因组改造的技术手段成熟;5.小鼠的生命周期(无)小鼠的成熟卵外包被着透明带,其主要成分为粘多糖和糖蛋白。
小鼠卵子的受精和卵裂均在母体输卵管内进行。
在8细胞时期胚胎发生紧密化,形成一个实心的球体。
紧密化后的胚胎至32细胞时期称为桑椹胚(morula)。
此后胚胎内部逐渐出现一个腔隙,即囊胚腔。
绪论Embryology:胚胎学,是研究动物个体发生和生长及其发育机理的科学,其研究内容包括生殖细胞形成、受精、胚胎发育、胚胎与母体的关系、先天性畸形等Developmentalbiology:发育生物学,是应用现代生物学的技术研究生物发育的科学。
它主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老和死亡。
Ontogeny:个体发育,指多细胞有机体的整个生命过程,即生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老到死亡的整个生命发展过程。
生物的个体发育过程是在一系列基因的多层次网络调控下进行的。
Embryogenesis:胚胎发育,广义的胚胎发育一般分为胚前发育、胚胎发育和胚后发育三个阶段。
胚前发育主要是指生殖细胞(配子)发生和形成的过程。
胚胎发育是指自卵受精开始经卵裂、囊胚期、原肠期、胚层分化、组织器官发生、直至幼体形成。
胚后发育为幼体形成后的生长发育过程。
Metamorphosis:变态发育,有些动物的幼体与成体有着明显的差异,生活习性和形态结构与成体不同,需经过一段体制上发生很大变化的时期,才可发育成为成体,此称间接发育,即有幼虫期。
其幼体到成体的变化过程称为变态(metamorphosis)o Fertilization:受精,成熟的精子(sperm)(雄配子或小配子)和成熟的卵子(ovum)(雌配子或大配子)相结合(两个原核融合为一),形成受精卵(zygote,合子)的过程(第二章有)Cleavage:卵裂,细胞分裂快、没有细胞生长的间歇期,因而新生细胞的体积比母细胞小。
Blastula:囊胚,卵裂早期,在分裂球之间发生一不规则的空腔,随着卵裂次数的增加,分裂球的数目增加,到形成一团细胞时,其内逐渐形成一圆形的空腔,而分裂球排列在四周成一层,此时称囊胚,其内的腔称囊胚腔或卵裂腔(blastocoel),囊胚壁的细胞称囊胚层(blastoderm)。
有些动物的囊胚无腔,称实心囊胚。
发育生物学发育生物学是生命科学的一个重要分支,研究生物体从单个细胞到完整的多细胞生物的形成与发展过程。
发育生物学涉及多个层面的研究,包括分子和细胞层面的调节机制,特定组织和器官形成的遗传和环境影响,以及整个生物体的生长和分化过程。
了解发育生物学对生命科学和医学的发展具有重要的价值。
发育过程的分子和细胞基础:发育生物学的初衷是帮助人们更好地理解生物体形态和特征的出现和发展过程。
在分子层面,发育生物学家研究细胞在发育过程中基因表达的调控和信号传导。
细胞如何感应来自它周围环境的信号以及如何将这些信号转换为特定的发展方向,是发育生物学的一个核心问题。
然而,随着技术不断发展,研究者们也逐渐能够解析更细粒度的细胞信息,从而揭示了更深入的细胞运作机制。
例如,CRISPR-Cas9技术提供了一种精确编辑基因组的新途径,使得研究者们能够更加深入地探索细胞发育的分子基础。
特定组织和器官的形成:细胞在发育过程中不仅会发生特定的分化,而且还会形成特定的组织、器官和系统。
这些组织、器官和系统都需要经历特定的分化和发育过程,以确保它们能够在母体内正常发育,在出生后正常运作。
发育生物学家研究这些过程的分子基础,尤其是细胞信号通路和基因调控网络,以及环境因素对这些过程的影响。
通过研究组织和器官的形成,人们可以更好地理解某些疾病的发病机理,例如心脏畸形和神经管缺陷。
生物体的生长和分化过程:发育生物学还研究整个生物体的生长和分化过程。
从单个受精卵到成熟的生物,整个发育过程是一系列复杂的生化过程的结果,并且往往受到内外部因素的影响。
这些因素包括基因和环境,以及后天的营养和生活方式。
发育生物学家也致力于揭示养育和环境对人类健康的长期影响,这对于预防儿童和青少年的健康问题非常重要。
总结:发育生物学的研究涉及多个层面和方向,涉及分子和细胞层面的调节机制、特定组织和器官形成的遗传和环境影响,以及整个生物体的生长和分化过程。
随着技术不断进步,发育生物学成为研究生物体形态和特征的重要工具。
名词解释:发育生物学发育生物学是生物学的一个分支领域,研究生物体从受精开始到成熟发育的过程。
它主要关注生物体内部和外部环境对发育的影响以及发育过程中的细胞分化、组织形成和器官发育等方面。
发育生物学研究的对象包括各种生物体,从单细胞生物到多细胞生物,包括植物、动物和微生物等。
研究内容涵盖了从受精卵开始的胚胎发育阶段、幼年期到成熟期的全部过程。
发育生物学的研究方法包括观察、实验和分析等。
观察可以通过显微镜观察细胞和组织的变化,研究生物体各个发育阶段的形态和结构。
实验可以通过干预生物体内外环境,例如改变温度、营养和激素等条件,来观察其对发育过程的影响。
分析可以通过遗传学和分子生物学等技术手段,研究发育过程中的基因表达和调控机制。
发育生物学的研究对于理解生物体的生长发育、形态演化和疾病发生机制具有重要意义。
通过研究发育过程中的关键基因和分子机制,可以为生物医学研究提供重要的线索和目标。
此外,发育生物学还与农业、生物工程和环境保护等领域密切相关,对于改良农作物、培育优良品种和保护生物多样性等都具有实际应用价值。
综上所述,发育生物学是研究生物体从受精开始到成熟发育的过程的学科,通过观察、实验和分析等方法揭示发育过程中的基本原理和调控机制,为生物学和相关领域的研究和应用提供理论和实践基础。
参考文献:1. Gilbert, S. F. (2014). Developmental Biology (10th ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates.2. Wolpert, L., Tickle, C., & Martinez Arias, A. (2015). Principles of Development (5th ed.). Oxford, UK: Oxford University Press.。
发育生物学第一章绪论发育生物学定义:研究生物体从精子和卵子的发生、受精、发育、生长至衰老、死亡的生命过程中的变化机理的学科。
第一节发育生物学的发展与其他学科的关系研究历史很长,1950年左右才形成一门学科,在胚胎学、细胞生物学、遗传学、生物化学、分子生物学的基础上建立的一门新兴学科。
其发展过程:形态描述,机理探讨,从器官→组织→细胞水平→分子水平。
一.胚胎学与发育学胚胎学是发育学发展的基础学科之一。
其发展简史省略(动物胚胎学中细述)描述胚胎学→比较胚胎学→细胞胚胎学→实验胚胎学→分子胚胎学二.遗传学与发育生物学两者密切相关,遗传学的发展促进了发育生物学的研究。
自遗传学家提出“遗传的染色体学说”(Chromosome theory of inheritance)以来,细胞核在发育中的作用受到重视。
Morgan是遗传学家,也为胚胎学家,与他的合作者提出(1926年)“基因理论”(the theory of the gene)1972年,Moore把Morgan遗传概念归纳为12点:1.遗传是由基因从父代传递到子代。
2.基因位于染色体上。
3.每个基因在染色体上占着一个特定的位置。
4.在每个染色体上有很多基因,它们直线排列在染色体上。
5.双倍体生物的体细胞中,每一种染色体有两条(同源染色体),因此每个基因位点(genelocus)有两个。
6.在有丝分裂周期,每一基因也被复制。
7.基因能够以数种不同状态而存在(等位基因),基因从一种状态变为另一种状态就是一个突变。
8.基因在减数分裂时,通过染色体交换能够从一条染色体转移到另一条同源染色体上。
9.每个配子获得每对同源染色体的一条,每条染色体是随机分配到配子中的。
10.每对同源染色体中的一条分配到配子中,不影响其它各对染色体的分配。
11.在受精时,雌雄配子随机结合。
合子从两亲本接受每一对同源染色体中的一条染色体。
12.在一个有机体细胞中包含着两种不同等位基因时,显性基因比隐性基因有较强的表型(phenotype)。
发育生物学绪论1.发育生物学(developmental biology)的定义,研究对象和研究任务?答:定义:发育生物学是应用现代生物学的技术研究生物发育本质的科学。
它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,即生物个体发育中生命过程发展的机制。
同时也研究生物种群系统发生的机制。
研究对象:发育生物学研究胚胎发育、幼体和成体的发育,乃至整个生命过程中其他所有生命现象的发展,同时也还包括异常的发育过程,如:肿瘤、畸形等。
研究任务:研究生物体发育的遗传程序和调控机制。
2.多细胞个体发育的两大功能?答:产生细胞多态性并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时空特异性;保证世代交替和生命的连续。
3、书中所讲爪蟾个体发育中的一系列概念?答:受精:精子和卵子的融合;卵裂:受精后,受精卵经过一系列迅速的有丝分裂,分裂成许多小细胞即分裂球的过程;囊胚:卵裂后期,由分裂球聚集构成圆球形囊泡状的胚胎;原肠运动:囊胚后期的胚胎产生的广泛的、戏剧性的细胞运动;原肠胚形成:原肠运动使细胞位置发生重排的、广泛的细胞运动过程;神经管:脑和脊髓的原基;神经胚:正在进行神经管形成的胚胎。
4、三胚层的分化情况?答:外胚层细胞主要分化形成表皮和神经系统,内胚层细胞主要分化形成消化管上皮和消化腺(如肝、胰),中胚层细胞产生心、肾、性腺、结缔组织及血细胞等。
5、模式生物的共性特征?答:1)取材方便。
在实验室条件下,这些动物常年可产卵,随时可获得胚胎材料,饲养管理简单,维持费用低;2)胚胎具有较强的可操作性。
胚胎一般较大,相关实验技术如显微注射等比较完善。
3)可进行遗传学研究。
目前发育生物学模式生物有酵母、线虫、果蝇、海胆、斑马鱼、非洲爪蟾、鸡、小鼠等。
6、所讲每种发育生物学模式生物的特点,优势及其应用?答:①海胆:生物科学史上最早被使用的模式生物,它的卵子和胚胎对早期发育生物学的发展有举足轻重的作用。
1875年,Oscer Hertiwig就开始以海胆为材料研究受精过程中细胞核的作用。
一发育生物学是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、胚胎发育、生长到衰老、死亡规律的科学。
二分化(differentiation):细胞差异性产生的过程。
三形态发生(morphogenesis);不同表型的细胞构成组织、器官,建立结构的过程。
四动物发育的主要特征: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。
该功能涉及有机体全部细胞的产生和组织成为结构。
细胞差异性产生的过程称为分化(differentiation)。
不同表型的细胞构成组织、器官,建立结构的过程叫做形态发生(morphogenesis)。
2、通过繁殖产生新一代的个体,使世代延续。
基本规律:五发育生物学研究中的主要模式动物:无脊椎动物模型: 果蝇:主要优点1. 体积小,易于繁殖;2. 产卵力强;3. 性成熟短;4. 易于遗传操作:如诱变;5. 基因组序列已全部测出(Science, Mar. 24, 2000)。
线虫: 1. 易于养殖:成虫体长1mm,易冷冻保存;2. 性成熟短:2.5-3天,两种成虫;3. 细胞数量少,谱系清楚;4. 易于诱变;5. 基因组序列已全部测出(Science, Dec. 11, 1998)。
脊椎动物模型:蟾蜍:1. 性成熟短;2. 卵体大,易于操作;3. 抗感染力强,易于组织移植;斑马鱼:1. 体积小,易于饲养殖;2. 产卵力强;3. 性成熟短;4. 易于遗传操作:如诱变;5. 体外受精和发育,易于观察;6. 基因组序列已全部测出。
六配子(gamete):进行有性繁殖的高等生物,由生殖细胞分化、产生世代交替的桥梁。
七生殖细胞:指机体用来产生精子和卵子的细胞,它们可以长期存在于机体内而死亡、消失。
在胚胎发育初期生殖细胞就已经决定的动物,其生殖细胞来源于它的前体——原生殖细胞。
这些PGCs只有经过迁移,进入发育中的生殖腺原基——生殖嵴,才能分化为生殖细胞。
八精子分化(spermiogenesis):高尔基体形成顶体泡,中心粒产生精子鞭毛,线粒体整合入鞭毛,核浓缩,胞质废弃,最后产生成熟的精子。
九核网期:在双线期的后期时,染色质高度疏松,外包完整核膜。
此时的细胞核又称为生发泡(germinal vesicle, GV)。
十受精(fertilization):是两性细胞融合并创造出具备源自双亲遗传潜能的新的个体的过程。
十一成熟分裂过程的调控:1、维持成熟分裂停滞的机制:(1)颗粒细胞与卵丘细胞的作用。
(2)环腺苷酸与嘌呤的作用。
2、成熟分裂恢复的机制:(1)性激素的作用。
(2)Ca2+和调钙素的作用。
(3)成熟促进因子(MPF)。
十二卵母细胞成熟过程中的基因表达:1、核糖核酸的转录与翻译2、某些特异性基因及其表达(1)透明带基因(2)c-mos基因(3)c-kit基因(4)核纤层蛋白链特异性基因(Laminin chain-specific gene)(5)组织纤溶酶原激活剂(tPA)基因十三精子获能(capacitation):新射出的哺乳动物的精子不能使卵子受精。
精子在通过雌性生殖道过程中,经历了一系列生理、生化的变化,获得了受精能力。
十四顶体反应的机制:精子获能前,其表面的脱受精能因子(decapacitation factor, DF)将精子表面的透明带受体覆盖,使其无法与卵母细胞透明带接触。
精子获能后,DF去掉,精子表面的透明带受体与透明带蛋白之一的ZP3结合,从而进行顶体反应。
十五超激活:在进行顶体反应之前,有些动物的精子开始猛烈地运动。
十六精卵识别及相互作用:一、精子的定向化:二、精子穿入卵丘:三、精子与透明带的相互作用:1、精子与透明带结合2、精子穿过透明带四、精子与卵结合:十七卵激活(egg activation):出于“休眠”状态的成熟卵,如何被唤醒,并开始其一系列的形态和生理生化变化,导致细胞分裂并分化成一个新的个体,这个激发并发育到第一次卵裂前的过程。
十八卵激活的类型:1、精子对卵子的激活:(1)精卵融合使精子进入卵细胞质,卵质膜去极化,影响精子受体,阻止多精入卵。
(2)在精子入卵处,启动了肌醇酯信号通路,引起卵子的反应(包括皮层反应)(3)发生皮层颗粒的胞吐,使其含酶内容物进入卵周隙并穿过透明带,破坏了透明带上的精子受体。
(4)Ca2+信号激活了卵的代谢,以便进行第一次卵裂。
3、人工卵激活:(1)物理因素:机械性的有针刺和体外显微操作。
冷、热、电刺激。
(2)化学因素:胰蛋白酶、透明质酸酶、高低的渗透压、乙醇、水合氯醛、普鲁卡因、蛋白质合成抑制剂、磷酸肌醇的循环产物。
十九卵激活的分子机制:1、融合假说:伴随精子与卵质膜的融合,一种可溶性精子因子入卵激活卵子。
显微注射无种属特异性的精子抽提物于卵内,可引起卵子的激活,但至今尚未分离出精子因子。
二十卵裂(cleavage):受精完成后,合子进行细胞分裂。
二十一卵裂球(blastomere):通过多次的有丝分裂,将大量的卵质分配到无数个较小的、具核的细胞。
二十二卵裂的特点:1 在大多数种类的动物中,受精后早期胚胎分裂的速度以及各卵裂球所处的位置都是由贮存在卵内的母型mRNA和蛋白质所控制的。
2 合子的基因组在早期卵裂胚胎中并不起作用。
3 直到卵裂的较晚时期,早期胚胎才大量转录合成mRNA,实现由母型向合子型过渡的调控胚胎发育的机制.4 大多数物种在卵裂时,胚胎的体积并不增大。
二十三胚胎的卵裂方式:每个物种的卵裂方式是有两个因素决定的:1、卵质中卵黄的含量及其分布情况。
卵黄丰富的一极称为植物极,而卵黄相对较少的一极称为动物极。
2、卵质中影响纺锤体方位角度和形成时间的一些因子。
二十四卵裂类型:Holoblastic 全卵裂:Radial 辐射型: 海鞘、海胆、两栖类Spiral 螺旋型: 螺、蚌、软体动物、纽形动物、多毛类动物Rational 旋转型: 哺乳动物Meroblastic 偏裂:Discoidal 盘状偏裂:鸟类、鱼类等端黄和极端端黄卵Superficial 表面裂:中黄卵(昆虫)二十五囊胚腔具有两种功能:1、在原肠形成过程中,囊胚腔利于细胞迁移。
2、防止上下层细胞间不成熟地过早接触,影响细胞的分化。
二十六哺乳动物的卵裂特征:1)卵裂速度缓慢2)卵裂球间排列方式独特为旋转均裂3)早期卵裂不同步4)在早期卵裂过程中合子基因组就已开始活动,合成卵裂所必需的蛋白质。
二十七嵌合胚:说明早期卵裂球有同等的发育潜力。
自然人群中也出现过同时有XX型和XY型细胞的人。
胚胎干细胞:保持了分化为胚胎本体的潜能的、可在体外增殖的胚胎细胞。
在基因功能研究和疾病治疗方面有重要的作用。
二十八斑马鱼中囊胚(经历了10次卵裂)的三类细胞:1.卵黄多核层(yolk syncytial layer, YSL):胚盘的植物极边缘细胞裂解,其核和质与卵黄细胞融合在一起而构成的一层细胞核层。
在胚盘下包中,部分YSL细胞核移向胚盘下成为internal YSL,它们可能起提供营养的作用;边缘处的为external YSL,它们可能起驱动下包的作用。
2. Enveloping layer (EVL):位于胚盘最外层已表皮化的细胞,发育后期会脱落。
3. Deep Cells:介于YSL和EVL之间的细胞,它们将发育为胚胎本体。
晚期囊胚的深层细胞的命运已经建立。
二十九螺旋型全卵裂:均采经线裂。
第三次分裂前,卵裂球内的纺锤体转动45度,然后向动物极方向出芽小卵裂球。
其后的大卵裂球以同样方式产生一大一小子分裂球,而小分裂球只生成小卵裂球。
形成的囊胚无囊胚腔。
三十原肠作用:是指囊胚细胞有规则的移动,使细胞重新排列,用来形成内胚层和中胚层器官的细胞迁入胚胎内部,而要形成外胚层的细胞铺展在胚胎表面。
原肠作用期的胚胎叫原肠胚(gastrula)。
三十一原肠作用中的细胞运动方式:1 外包(epiboly): 表皮层做为一个整体扩展,使胚胎的内层被覆盖。
2 内陷(invagination): 指胚胎的局部区域的内陷。
3 内卷(involution): 指正在扩展的外层向内卷折,去从内铺盖原来的外层细胞。
4 内移(ingression): 指表层的单个细胞迁入胚胎的内部。
5 分层(delamination):指一个细胞层分成两层或多或少平行的细胞层。
三十二中期囊胚转换(midblastula transition, MBT):在斑马鱼第10次卵裂期间,细胞分裂不再同步,新的基因开始表达,且细胞获得运动性。
这种现象在蛙类和果蝇属中也能见到。
三十三斑马鱼的原肠作用:1 原肠作用开始于胚盘细胞向植物极方向的卵黄下包,由YSL驱动,使胚盘变薄。
2 胚层的形成:50%下包时,与卵黄交界处的deep cells内卷,使交界处形成厚实的一圈,叫germ ring。
内卷的细胞和由上层内移的细胞形成下胚层、上层的deep cells为上胚层。
3 胚盾(embryonic shield):因深层细胞的内卷和会聚扩展而在germ ring的某处形成的加厚区。
它为胚胎的背部,从此处内卷的细胞将与其它会聚扩展的下胚层细胞一起沿背部中线形成脊索中胚层(chordamesoderm);下胚层细胞还将生成近轴中胚层和内胚层。
4 上胚层的部分细胞经会聚扩展形成neural keel,其余的细胞形成皮肤。
三十四外胚层的外包:背唇(dorsal lip);腹唇(ventral lip);卵黄塞(yolk plug)三十五胚孔的定位:正常情况下由精子驱动的卵母细胞内部细胞质的重新排列能够引起亚细胞因子不对称分布;受精卵内亚细胞因子的部队成分不产生了背负区分,并最终将胚孔的位置确定在精子入卵点对面的一组植物极裂球上。
三十六原条(primitive streak)的形成:由后部边缘区的上胚层细胞加厚而成,它的出现确定了胚胎的A-P轴线。
原条内会形成一个凹陷,叫原沟,是上胚层细胞进入囊胚腔的门户。
原条的头部末端是一个加厚层,叫Hansen`s node, 是一个诱导中心。
三十七1 细胞早期通过原条的移动:最早穿过原条进入囊胚腔的细胞向头部方向移动,最终迁移至胚胎的头部,成为前肠内胚层。
这些细胞的移动将原来的下胚层细胞挤至明区前部,成为生殖新月区(germinal crescent),是原生殖细胞存在部位。
2其后通过Node进入囊胚腔的细胞在上胚层和内胚层之间向头部移动,形成头部中胚层和脊索中胚层。
3 原条的后退:当Node移至明区中央时,Node和原条一起后退,在此过程中长出脊索。
Node 退至最后端将形成肛门区。
三十八鸟类原肠作用机制:1、下胚层的作用和胚轴的形成:当胚盘的分裂球在胚盘上部的碱性清蛋白与下部的酸性胚下腔之间建立起一层屏障时,背腹轴也就建立起来了。