胚后生長及變態(tài)課件

1、Developmental BiologyDevelopmental Biology一、組織、器官、個(gè)體的生長一、組織、器官、個(gè)體的生長Developmental Biology生長的策略生長的策略Axon of neurone.g., bone, cartilagee.g., many tissues損傷或刺激可誘導(dǎo)細(xì)胞增殖或生長：損傷或刺激可誘導(dǎo)細(xì)胞增殖或生長：如將大鼠肝臟切除如將大鼠肝臟切除2/3,剩余部分增殖剩余部分增殖使肝臟恢復(fù)原來的大??；切除腎的一使肝臟恢復(fù)原來的大??；切除腎的一部分，剩余部分主要通過細(xì)胞增大而部分，剩余部分主要通過細(xì)胞增大而增大。增大。在正在生長的組織中，生長速度

2、決在正在生長的組織中，生長速度決定于細(xì)胞的增殖和凋亡的速度。定于細(xì)胞的增殖和凋亡的速度。Developmental Biology細(xì)胞增殖受內(nèi)外因素的控制細(xì)胞增殖受內(nèi)外因素的控制During cleavage of fertilized eggs, there are virtually no G-phase. Developmental Biology果蠅受精卵含母體磷酸化果蠅受精卵含母體磷酸化蛋白蛋白string，使，使113次卵次卵裂只發(fā)生細(xì)胞核的分裂，裂只發(fā)生細(xì)胞核的分裂，無無G期。其后期。其后,母體母體string蛋白消失，合子蛋白消失，合子string基基因按時(shí)空特異性表達(dá)，其因按

3、時(shí)空特異性表達(dá)，其表達(dá)受表達(dá)受gap、pair-ruled等等基因產(chǎn)物的控制，只有表基因產(chǎn)物的控制，只有表達(dá)達(dá)string的細(xì)胞才能進(jìn)入的細(xì)胞才能進(jìn)入有絲分裂。由于有絲分裂有絲分裂。由于有絲分裂不同步，不同組織有不同不同步，不同組織有不同數(shù)量的細(xì)胞。數(shù)量的細(xì)胞。果蠅胚胎早期發(fā)育中細(xì)胞的分裂特點(diǎn)果蠅胚胎早期發(fā)育中細(xì)胞的分裂特點(diǎn)Developmental Biology人的生長速率因發(fā)育階段而異人的生長速率因發(fā)育階段而異Developmental Biology人軀體的不同部分有不同的生長速率人軀體的不同部分有不同的生長速率Developmental Biology營養(yǎng)對生長的影響營養(yǎng)對生長的影響

4、胚胎在子宮中發(fā)育期間營養(yǎng)不良，一般會產(chǎn)胚胎在子宮中發(fā)育期間營養(yǎng)不良，一般會產(chǎn)生較小、但各部分比例正常的個(gè)體。生較小、但各部分比例正常的個(gè)體。出生后營養(yǎng)不良可影響某些器官的正常生長。出生后營養(yǎng)不良可影響某些器官的正常生長。如斷奶后營養(yǎng)不良的大鼠骨架生長正常，但如斷奶后營養(yǎng)不良的大鼠骨架生長正常，但肝和腎會很小。肝和腎會很小。出生時(shí)個(gè)體較小的嬰兒，長大后易患心血管出生時(shí)個(gè)體較小的嬰兒，長大后易患心血管疾病和非胰島素依賴性糖尿病。疾病和非胰島素依賴性糖尿病。Developmental Biology生長受激素的調(diào)控生長受激素的調(diào)控缺失缺失IGF-2基因的小鼠出生時(shí)的重量基因的小鼠出生時(shí)的重量僅為正常

5、鼠的僅為正常鼠的60%，表明，表明IGF-2是早是早期胚胎生長所必需的。期胚胎生長所必需的。IGF-1主要在主要在出生后起作用。出生后起作用。Developmental Biology不同的器官具有不同的內(nèi)在生長程序不同的器官具有不同的內(nèi)在生長程序Developmental BiologyGH, IGF-1長骨的生長依賴生長板中細(xì)胞數(shù)量的增加長骨的生長依賴生長板中細(xì)胞數(shù)量的增加Developmental Biology肌肉組織的生長來自單個(gè)肌肉組織的生長來自單個(gè)肌纖維的加長和膨大肌纖維的加長和膨大Developmental Biology成年哺乳動物的皮膚表皮細(xì)胞不斷更新成年哺乳動物的皮膚表皮

6、細(xì)胞不斷更新干細(xì)胞分裂產(chǎn)生一個(gè)新的干細(xì)干細(xì)胞分裂產(chǎn)生一個(gè)新的干細(xì)胞和一個(gè)將要分化的細(xì)胞。干胞和一個(gè)將要分化的細(xì)胞。干細(xì)胞命運(yùn)與其表達(dá)細(xì)胞命運(yùn)與其表達(dá)integrin并通并通過其與基底層的過其與基底層的laminin和和collagen相連有關(guān)。相連有關(guān)。Developmental Biologycrypt小鼠小腸的每個(gè)小鼠小腸的每個(gè)隱窩含有隱窩含有1個(gè)干細(xì)個(gè)干細(xì)胞和胞和30-40個(gè)潛在個(gè)潛在的干細(xì)胞，約的干細(xì)胞，約150個(gè)分裂的細(xì)胞、個(gè)分裂的細(xì)胞、每天分裂每天分裂2次，每次，每天產(chǎn)生約天產(chǎn)生約300個(gè)細(xì)個(gè)細(xì)胞。胞。成年哺乳動物的腸上皮細(xì)胞也不斷更新成年哺乳動物的腸上皮細(xì)胞也不斷更新Develo

7、pmental Biology不同物種的壽命不同：遺傳控制不同物種的壽命不同：遺傳控制Disposable soma theoryDevelopmental Biology影響衰老的基因影響衰老的基因 食物攝取量影響壽命：食物攝取量影響壽命：處于最低營養(yǎng)水平的大鼠的壽命比高攝食量處于最低營養(yǎng)水平的大鼠的壽命比高攝食量的大鼠長的大鼠長40，可能是因?yàn)槭澄锓纸庵挟a(chǎn)生的自由基對，可能是因?yàn)槭澄锓纸庵挟a(chǎn)生的自由基對DNA和蛋白和蛋白質(zhì)起破壞作用。質(zhì)起破壞作用。 線蟲的線蟲的daf-2基因：基因：剛孵化的線蟲在寬爽的空間、豐富的食物條件下剛孵化的線蟲在寬爽的空間、豐富的食物條件下存活存活2周，但在擁擠、

8、缺食條件下進(jìn)入不攝食、不生長的周，但在擁擠、缺食條件下進(jìn)入不攝食、不生長的dauer larval state, 可長達(dá)數(shù)月。可長達(dá)數(shù)月。Daf-2基因突變的線蟲即使在有豐富的食物基因突變的線蟲即使在有豐富的食物時(shí)仍進(jìn)入時(shí)仍進(jìn)入dauer state，其壽命比正常線蟲長其壽命比正常線蟲長2倍。倍。 線蟲的線蟲的clk-1基因：基因：該基因突變個(gè)體的細(xì)胞周期變長，壽命比正常胚該基因突變個(gè)體的細(xì)胞周期變長，壽命比正常胚胎長胎長70。Daf-2、clk-1及另外及另外2個(gè)個(gè)clk基因都突變的個(gè)體的壽命延長基因都突變的個(gè)體的壽命延長5倍。倍。 人的人的Werner Syndrome: 患者青春期生長緩

9、慢，患者青春期生長緩慢，20余歲白發(fā)、易患心余歲白發(fā)、易患心臟病，絕大多數(shù)死于臟病，絕大多數(shù)死于50歲前。其成纖維細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)只能分裂歲前。其成纖維細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)只能分裂幾次就死亡。其被突變的基因編碼的蛋白與幾次就死亡。其被突變的基因編碼的蛋白與 DNA解螺旋有關(guān)，而解螺旋有關(guān)，而DNA解螺旋是解螺旋是DNA復(fù)制、修復(fù)、基因表達(dá)所必需的。復(fù)制、修復(fù)、基因表達(dá)所必需的。Developmental Biology生長失控導(dǎo)致腫瘤生長失控導(dǎo)致腫瘤 連續(xù)分裂的細(xì)胞最可能連續(xù)分裂的細(xì)胞最可能致癌，如致癌，如85的癌癥發(fā)生的癌癥發(fā)生在表皮細(xì)胞，白細(xì)胞過多在表皮細(xì)胞，白細(xì)胞過多導(dǎo)致白血病。導(dǎo)致白血病。

10、Proto-oncogene突變?yōu)橥蛔優(yōu)閛ncogene是癌癥的誘因，多為顯性是癌癥的誘因，多為顯性突變。突變。原癌基因與細(xì)胞增原癌基因與細(xì)胞增殖、分化和遷移有關(guān)，編殖、分化和遷移有關(guān)，編碼生長因子和信號分子及碼生長因子和信號分子及與信號傳導(dǎo)有關(guān)的蛋白質(zhì)。與信號傳導(dǎo)有關(guān)的蛋白質(zhì)。 抑癌基因的突變也導(dǎo)抑癌基因的突變也導(dǎo)致癌癥，但屬隱性突變。致癌癥，但屬隱性突變。如調(diào)控細(xì)胞周期的如調(diào)控細(xì)胞周期的Rb突變突變可導(dǎo)致視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤。人可導(dǎo)致視網(wǎng)膜細(xì)胞瘤。人的的patched基因也是一個(gè)抑基因也是一個(gè)抑癌基因，其突變導(dǎo)致各種癌基因，其突變導(dǎo)致各種皮膚癌。皮膚癌。 Developmental Biology

11、極少數(shù)腫瘤不涉及遺傳物質(zhì)的改變極少數(shù)腫瘤不涉及遺傳物質(zhì)的改變畸胎瘤畸胎瘤teratocarcinomas常見于卵巢常見于卵巢和睪丸，起源于生殖細(xì)胞。在小鼠和睪丸，起源于生殖細(xì)胞。在小鼠卵巢中，未受精卵的偶然激活使其卵巢中，未受精卵的偶然激活使其發(fā)育到上胚層形成期，然后形成腫發(fā)育到上胚層形成期，然后形成腫瘤。將小鼠胚胎的上胚層移植到成瘤。將小鼠胚胎的上胚層移植到成年小鼠體內(nèi)的任何部位，都將形成年小鼠體內(nèi)的任何部位，都將形成畸胎瘤?；チ?。Developmental BiologyDevelopmental BiologyDevelopmental BiologyDevelopmental Bio

12、logy 昆蟲變態(tài)昆蟲變態(tài)的激素控制由的激素控制由WigglesworthWigglesworth(1934)(1934)的著名的著名實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。表明血液提供表明血液提供的激素負(fù)責(zé)變的激素負(fù)責(zé)變態(tài)的誘導(dǎo)作用。態(tài)的誘導(dǎo)作用。咽側(cè)體產(chǎn)生一咽側(cè)體產(chǎn)生一種激素，抑制種激素，抑制進(jìn)行變態(tài)的作進(jìn)行變態(tài)的作用。用。（二）昆蟲變態(tài)的激素調(diào)控（二）昆蟲變態(tài)的激素調(diào)控Developmental Biology1.1.昆蟲變態(tài)相關(guān)激素及其作用昆蟲變態(tài)相關(guān)激素及其作用 與昆蟲變態(tài)直接相關(guān)的激素與昆蟲變態(tài)直接相關(guān)的激素主要有兩大類：一類是由前胸腺主要有兩大類：一類是由前胸腺分泌的蛻皮激素，它負(fù)責(zé)幼蟲新分泌的

13、蛻皮激素，它負(fù)責(zé)幼蟲新殼的泌成和硬化、蛹化、蛹?xì)ば螝さ拿诔珊陀不?、蛹化、蛹?xì)ば纬梢约芭c蛻皮相關(guān)的生長和分化成以及與蛻皮相關(guān)的生長和分化等。另一類是由咽側(cè)體分泌的保等。另一類是由咽側(cè)體分泌的保幼激素，它主要抑制上述蛻皮激幼激素，它主要抑制上述蛻皮激素負(fù)責(zé)的各種活動，協(xié)調(diào)控制蛻素負(fù)責(zé)的各種活動，協(xié)調(diào)控制蛻皮的特征發(fā)育。昆蟲的變態(tài)是由皮的特征發(fā)育。昆蟲的變態(tài)是由腦神經(jīng)分泌的肽激素所控制的，腦神經(jīng)分泌的肽激素所控制的，并由蛻皮激素和保幼激素調(diào)節(jié)的并由蛻皮激素和保幼激素調(diào)節(jié)的Developmental Biology 蛻皮過程是在腦中起始的，腦中的神經(jīng)分泌細(xì)蛻皮過程是在腦中起始的，腦中的神經(jīng)分泌細(xì)胞對神

14、經(jīng)的、激素的和環(huán)境的因子起反應(yīng)中釋放促胞對神經(jīng)的、激素的和環(huán)境的因子起反應(yīng)中釋放促前胸腺激素前胸腺激素(PTTH)(PTTH)。在某些情況下，環(huán)境條件能控。在某些情況下，環(huán)境條件能控制蛻皮過程。如天蠶蛾在蛹形成以后制蛻皮過程。如天蠶蛾在蛹形成以后PTTHPTTH的分泌停的分泌停止。蛹在整個(gè)冬季保持這種暫停狀態(tài)，稱為滯育。止。蛹在整個(gè)冬季保持這種暫停狀態(tài)，稱為滯育。Developmental BiologyDevelopmental BiologyDevelopmental BiologyDevelopmental BiologyDevelopmental BiologyDevelopmenta

15、l BiologyDevelopmental BiologyDevelopmental Biology2. 2. 生物化學(xué)的變化生物化學(xué)的變化 一是在變態(tài)頂峰期，由蝌蚪期視網(wǎng)膜上的視紫一是在變態(tài)頂峰期，由蝌蚪期視網(wǎng)膜上的視紫質(zhì)變?yōu)槌审w的視紫紅質(zhì)。前者是一種蛋白質(zhì)，視蛋質(zhì)變?yōu)槌审w的視紫紅質(zhì)。前者是一種蛋白質(zhì)，視蛋白與維生素白與維生素A2A2的醛基之間結(jié)合形成的的醛基之間結(jié)合形成的種復(fù)合物。種復(fù)合物。而后者是由維生素而后者是由維生素A1A1的醛基與視蛋白組成的。的醛基與視蛋白組成的。 Developmental BiologyDevelopmental Biology（四）兩棲類變態(tài)的激素控制（四

16、）兩棲類變態(tài)的激素控制 兩棲類變態(tài)期間發(fā)生的形形色色的變化，兩棲類變態(tài)期間發(fā)生的形形色色的變化，都是由甲狀腺分泌的激素，甲狀腺素都是由甲狀腺分泌的激素，甲狀腺素(T4)(T4)和三和三碘甲腺原氨酸碘甲腺原氨酸(T3)(T3)引起的。引起的。T3T3是極活躍的一種是極活躍的一種激素，它以比激素，它以比T4T4低得多的濃度，在切除甲狀腺低得多的濃度，在切除甲狀腺的蝌蚪中引起變態(tài)的變化。的蝌蚪中引起變態(tài)的變化。 Developmental Biology 催乳激素是一種幼蟲生長激素，促進(jìn)幼蟲催乳激素是一種幼蟲生長激素，促進(jìn)幼蟲的生長，但它又通過抑制甲狀腺激素而抑制兩的生長，但它又通過抑制甲狀腺激素而

17、抑制兩棲類的變態(tài)。棲類的變態(tài)。 在綠紅東美螈中，甲狀腺激素在發(fā)育晚期在綠紅東美螈中，甲狀腺激素在發(fā)育晚期被催乳激素所抑制，所以引起成體動物返回水被催乳激素所抑制，所以引起成體動物返回水中產(chǎn)卵。因此在一些蠑螈中存在兩次變態(tài)：第中產(chǎn)卵。因此在一些蠑螈中存在兩次變態(tài)：第一次是由甲狀腺激素刺激的；第二次則是由催一次是由甲狀腺激素刺激的；第二次則是由催乳激素誘導(dǎo)的。乳激素誘導(dǎo)的。Developmental Biology 另外，另外，T3T3的釋放還處的釋放還處于下丘腦合于下丘腦合成的激素的成的激素的控制之下。控制之下。在幼蟲變態(tài)在幼蟲變態(tài)前的生長期，前的生長期，腦的這一部腦的這一部分是發(fā)育不分是發(fā)育不

18、完全的，所完全的，所以下丘腦對以下丘腦對腺垂體不產(chǎn)腺垂體不產(chǎn)生控制。生控制。 Developmental Biology 兩棲類的變態(tài)過程實(shí)際上是甲狀腺受垂體兩棲類的變態(tài)過程實(shí)際上是甲狀腺受垂體和下丘腦的抑制和反抑制之間不斷出現(xiàn)新平衡和下丘腦的抑制和反抑制之間不斷出現(xiàn)新平衡的過程，不管甲狀腺激素和催乳素是在高水平的過程，不管甲狀腺激素和催乳素是在高水平或是低水平上進(jìn)行，變態(tài)總是受正負(fù)兩種因素或是低水平上進(jìn)行，變態(tài)總是受正負(fù)兩種因素的動態(tài)平衡所調(diào)控。的動態(tài)平衡所調(diào)控。Developmental BiologyDevelopmental Biology （五）在乳腺發(fā)育中多種激素的相互作用（五）在乳腺發(fā)育中多種激素的相互作用 l. l. 胚胎期胚胎期 在雌性小鼠的正常發(fā)育中，在妊在雌性小鼠的正常發(fā)育中，在妊娠娠1l1l天兩條隆起的表皮組織帶出現(xiàn)在小鼠腹中線天兩條隆起的表皮組織帶出現(xiàn)在小鼠腹中線的兩