1、第一部分 概論（Introduction）,第二章 動(dòng)物發(fā)育的一般規(guī)律,本章內(nèi)容： 動(dòng)物的發(fā)育是一個(gè)后成性過程 動(dòng)物發(fā)育的基本模式 主要模式動(dòng)物及其胚胎發(fā)育圖,1、預(yù)成論和后成論 預(yù)成論（preformationism，先成論）: 認(rèn)為胚胎（配子）已經(jīng)包含了未來成體的完整版本，發(fā)育只是一個(gè)生長(zhǎng)和解折疊的過程（growing and unfolding ）。 在十七世紀(jì)至十八世紀(jì)，預(yù)成論是一種占優(yōu)勢(shì)的理論。,一、 動(dòng)物的發(fā)育是一個(gè)后成性過程,后成論（ epigenesis，后生論、漸成論）： 認(rèn)為發(fā)育是由簡(jiǎn)單的形態(tài)逐漸細(xì)化形成包含許多種細(xì)胞類型的復(fù)雜有機(jī)體的過程。 亞里士多德（Aristotel

2、es）曾持有后成論的觀點(diǎn) Kaspar Friedrich Wolff (1767, German): 開展了雞胚發(fā)生的解剖學(xué)觀察，認(rèn)為卵子中不存在胚胎，胚胎與成體不同，胚胎發(fā)育是逐漸演化的過程。再次提出了漸成論觀點(diǎn)。 Christian Pander (1774-1865， German)：發(fā)現(xiàn)并鑒定了（ identified ）雞胚三個(gè)胚層的發(fā)展命運(yùn)，認(rèn)為胚層之間的作用引發(fā)器官 Karl Ernst Von Baer (1792-1896， German)：延伸了Pander的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了脊索（ notochord ）和哺乳類卵子，提出Von Baers laws，徹底終結(jié)了預(yù)成論。 Mo

3、re details will be talked in chapter 22,在基本的細(xì)胞學(xué)過程和發(fā)育機(jī)制方面，動(dòng)物的發(fā)育包含五個(gè)主要的相互疊合的過程：生長(zhǎng)、細(xì)胞分裂、分化、圖式形成以及形態(tài)發(fā)生。,2、生長(zhǎng)和細(xì)胞分裂 (growth and cell division) 發(fā)育是一個(gè)生長(zhǎng)和細(xì)胞數(shù)目增加的過程。細(xì)胞數(shù)量的增加對(duì)細(xì)胞特化、身體模式的組織、以及執(zhí)行不同的功能都是必須的。 在發(fā)育的早期，細(xì)胞數(shù)量的增加并不伴隨生長(zhǎng)。正是這種分裂特征建立了基本body plan形成的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。到發(fā)育的后期，生長(zhǎng)伴隨細(xì)胞分裂進(jìn)行。 生長(zhǎng)不僅由于細(xì)胞數(shù)量的增加，也由于細(xì)胞體積的增加、細(xì)胞形狀的改變以及由細(xì)胞分

4、泌物構(gòu)建的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)的增長(zhǎng)。,3、分化 ( differentiation) 細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能特化、產(chǎn)生各種特定細(xì)胞類型 分化了的細(xì)胞在遺傳上是等同的，但表達(dá)了不同的基因。 細(xì)胞啟動(dòng)表達(dá)不同基因有兩種原因：在細(xì)胞分裂時(shí)承襲了不同胞質(zhì)或者接受來自其他細(xì)胞和環(huán)境的信號(hào)作用。 分化過程因而有控制和保持差異基因表達(dá)的兩層含義。,人類胚胎可最后發(fā)育出至少250種不同細(xì)胞類型。,4、圖式形成 (pattern formation) 指胚胎發(fā)育中，細(xì)胞組織、形成body plan的基本雛形、并進(jìn)一步產(chǎn)生成體器官精細(xì)結(jié)構(gòu)的過程。 圖式形成過程是一個(gè)區(qū)域特化的過程 區(qū)域特化（regional specificat

5、ion）：細(xì)胞性質(zhì)依據(jù)它們所處的位置而發(fā)生特化的過程。 在正確的位置出現(xiàn)正確的細(xì)胞類型的分化 相同類型的細(xì)胞組織成位置適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)（如在不同的身體部位出現(xiàn)不同形狀和大小的骨骼）。,胚胎中第一個(gè)圖式化的事件是軸特化（axis specification），即建立軀體的基本軸（前后、背腹軸）。原因： 母源性基因產(chǎn)物在細(xì)胞分裂時(shí)的分配預(yù)決定 環(huán)境因素影響胚胎自身基因表達(dá)或蛋白質(zhì)活性,一旦身體主軸建立起來，通過把每個(gè)軸分為不同的發(fā)育間隔（developmental compartments），使沿著軸性分布的細(xì)胞依所在的位置不同而特化。如胚層（germ layers）的形成、體節(jié)的產(chǎn)生。 每個(gè)發(fā)育間隔發(fā)

6、生特化的原因是因其被賦予相應(yīng)的位置值（position value） 位置值：細(xì)胞在發(fā)育決定子的濃度梯度（morphogen gradient）中所處的位置。 發(fā)育后期，更多樣化的圖式形成機(jī)制包括細(xì)胞非對(duì)稱分裂、位置特異性的細(xì)胞之間相互作用、側(cè)抑制等。,5、形態(tài)發(fā)生 (morphogenesis) 身體結(jié)構(gòu)和形狀的創(chuàng)建，表現(xiàn)為為幫助組織和器官的成形而發(fā)生的多種細(xì)胞行為特征：細(xì)胞可能會(huì)改變自己的形狀、粘著或者分散、保持體眠態(tài)或者分裂、相對(duì)于其它細(xì)胞移動(dòng)、融合、甚至在一些器官發(fā)育中發(fā)生死亡。 在發(fā)育的后期，形態(tài)發(fā)生可以看作是對(duì)發(fā)育編程的反應(yīng)，例如，分化了的細(xì)胞在獲知自己在胚胎中的位置（被編程）后，

7、它的行為將是建立符合其位置特征的結(jié)構(gòu)； 而在發(fā)育早期，形態(tài)發(fā)生則是驅(qū)動(dòng)發(fā)育編程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，例如通過把細(xì)胞組合在一起而發(fā)生誘導(dǎo)作用。,6、基因控制發(fā)育過程 所有發(fā)育必須的過程細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)、分化、圖式形成、形態(tài)發(fā)生等，最終都由蛋白質(zhì)調(diào)控（直接作用或作為酶催化產(chǎn)生另一分子）。而蛋白質(zhì)由基因編碼，所以說發(fā)育在很大程度上被基因表達(dá)控制。 發(fā)育當(dāng)中起重要作用的許多基因編碼兩種蛋白：轉(zhuǎn)錄因子和信號(hào)傳導(dǎo)通路成分。轉(zhuǎn)錄因子的重要性表現(xiàn)在它直接控制基因的表達(dá)；而作為發(fā)育過程的調(diào)節(jié)著，信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞接受來源于其它細(xì)胞或環(huán)境的外界信號(hào)是必須的。,二、動(dòng)物發(fā)育的基本模式,1、 動(dòng)物胚胎期發(fā)育的基本階段 受精（fert

8、ilization）：產(chǎn)生二倍體合子（diploid zygote）。 卵裂（cleavage）：大的受精卵分成許多更小的細(xì)胞，稱為卵裂球（blastmeres）。 卵裂的結(jié)果就是形成球形或者盤狀的卵裂球，并包裹一個(gè)液體腔，這個(gè)時(shí)期的胚胎稱為囊胚（blastula/blastocyst）。,囊胚之后進(jìn)入原腸作用（gastrulation）期，通過復(fù)雜的細(xì)胞運(yùn)動(dòng)，胚胎被重新組織為三個(gè)基本的細(xì)胞層：外胚層（ectoderm）、中胚層（mesoderm）、內(nèi)胚層（endoderm）。 下一個(gè)發(fā)育階段稱為神經(jīng)胚形成（neurulation）， 即中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育。 當(dāng)以上基本的發(fā)育過程完成后，單個(gè)器

9、官根據(jù)自身的編程開始發(fā)育，即進(jìn)入器宮發(fā)生期（organogenesis）。,2、三胚層及其發(fā)育命運(yùn),三、主要模式動(dòng)物,本課程涉及的主要模式動(dòng)物有六種，分別是線蟲、果蠅、斑馬魚、爪蟾、雞和小鼠,果蠅（Drosophila melanogaster）,Insect model,1. 體積小，易于繁 殖；2. 產(chǎn)卵力強(qiáng)；3. 性成熟短；4. 易于遺傳操作： 如誘變；5. 基因組序列已全 部測(cè)出 (Science, Mar. 24, 2000)。(120Mb encodes 13,601 proteins),秀麗隱桿線蟲（Caenorhabditis elegans）,Worm model,1. 易于

10、養(yǎng)殖：成蟲 體長(zhǎng)1mm，易冷 凍保存；2. 性成熟短：2.5-3 天，兩種成蟲；3. 細(xì)胞數(shù)量少，譜 系清楚；4. 易于誘變；5. 基因組序列已全部測(cè)出 (Science, Dec. 11, 1998)。(97MB encodes 19,099 proteins.),爪蟾（Xenopus laevis）,Amphibian model,1. 性成熟短； 2. 卵體大，易于操作；3. 抗感染力強(qiáng)，易于組織移植；,斑馬魚（Zebrafish，Danio rerio）,1. 體積小，易于飼 養(yǎng)殖；2. 產(chǎn)卵力強(qiáng)；3. 性成熟短；4. 易于遺傳操作： 如誘變；5. 體外受精和發(fā)育，易于觀察；6. 基因組序列已全 部測(cè)出。,雞（Gallus gallus）,卵生羊膜動(dòng)物,小鼠（Mus musculus）,是胎生哺乳動(dòng)物,從受精卵到性成熟只有9周的時(shí)間，這是它被選為哺乳動(dòng)物發(fā)育研究模式動(dòng)物的重要原因。 卵直徑100 m，輸卵管受精，妊娠期19天，,海膽（Sea Urchin）,雌雄異體，繁