Textbook
• 张红卫等 2006 发育生物学 高等教育出版社 • Wolpert L. 2007 Principles of Development 发育的原理 科学出版社
发育 (Development)
一个细胞 (受精卵 zygote) 不断分裂和分化, 即一个 有机体从其生命开始到性成熟的变化过程称为发育。它 是从单个细胞演变成复杂的多细胞生物的过程, 是生命 现象的发展、生物有机体以遗传信息为基础的自我构建 和自我组织的过程, 是基因按照特定的时间和空间选择 性表达并逐步转化为特征表型的过程。
Total 100%
Brief history of Developmental Biology
• 发育是生物学中古老的话题，而发育生物学
是在胚胎学的基础上发展和形成的一门新型
发育生物学的发展简史
的生命科学，它揭示了生物体生命周期动态
演变的规律，是生命科学中的新主角。
• 生命科学中最活跃的发育生物学古老而又 年
三、发育的嵌合型和调整型
Mosaic development
Roux’s experiment to test Weismann’s theory：热针破坏蛙胚的一个 分裂球，存活的另一个分裂球只能发育成为半个胚胎。“蛙的胚胎发育存在嵌合 型发育机制，细胞的体征和命运是在卵裂的过程中决定的。”
三、发育的嵌合型和调整型
2010 Nobel Prize in Physiology or Medicine
Robert Edwards University of Cambridge gets nod for developing in vitro fertilization
1978, the first baby was born through IVF treatment. 2010, approximately 4 million babies will be born from the procedure.
一些动物能够再 生出失去的器官。 一种蜥蜴 （South eastern five-lined skink, 东南五线石龙子） 在防御中丢弃自 己的尾巴。
有尾两栖类蝾螈 晶状体的再生
发育生物学与其它学科关系
Impact on Society 发育工程与基因工程、细胞工程等技术相结 合，将渗入农业、畜牧养殖业、制药业、医疗保 健业和优生优育等广泛领域，对人类社会的产业 结构、经济、法律、伦理等产生深远影响。
精源学说：胚胎预先存在于 精子中
Theory of performation
17世纪，意大利胚胎学 家 Marcello Malpighi 观察到的鸡胚
卵源学说：卵子中本来 就存在微小的胚胎图形
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。
二、细胞理论改变了胚胎发育和遗传的概念
二、细胞理论对胚胎发育和遗传概念的影响
• 1840, August Weismann提出了生殖细胞论，认为后代个体 是通过精子和卵子继承亲本描述躯体特征的信息；卵子是一个细 胞，其分裂产生的细胞可分化出不同组织，从而否定了 preformation论。
• 19世纪对Sea Urchin受精卵观察发现，受精卵含两个细胞核 ，并最终合并为一个细胞核，表明细胞核含有遗传的物质基础。 • 19世纪末，染色体的发现和发现染色体数目在发育中的变化规 律，使孟德尔遗传定律有了物质基础。体细胞的染色体数保持不 变，但是在配子形成过程中，二倍体 (diploid) 的前体细胞经过 减数分裂 (meiosis) 形成单倍体 (haploid)，两性单倍体配子 通过受精形成二倍体的合子，再由合子产生胚胎。揭开了新篇章 。
Developmental Biology
Prof. Sun Fei (孙斐), MD, PhD
Rm.: 522/515 Telephone: 63600847 Email: feisun@
Spring, 2013
Biology 00811900
发育生物学
Course Description
19世纪30年代末：The cell theory: Schleiden and Schwann: cells are the basic units of life
1840：German biologist Weismann A.: 动物的细胞可以分 为体细胞（somatic cell）和生殖细胞（germ cells）他认为后代 的遗传特征不是来自体细胞，而是来自生殖细胞，生殖细胞并不 受体细胞的影响。生殖细胞和体细胞不同。
• Epigenesis: 在胚胎的发育过程中，各种结构是逐渐形成的, 这
个过程叫epigenesis 。
Aristotle：首先提出胚胎是由简单到复杂逐 渐发育形成的
Theory of performation
17世纪，精原学说的代表人物 Nicholas Hartsoeker所想像的 精子中的微型人 法国科学家Bonnet (1745) 提出 胚胎发育套装论
发育生物学
狭义: a single cell (fertilized egg) give rise to a multicellular organism
????
1 cell type
~200 different cell types
发育生物学
广义：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, 即生物个 体发育中生命现象发展的机制。也研究生物种群 系统发生的机制。
发育生物学教学大纲
第一章 绪论
§1.1 动物发育的前言及发育生物学简史 §1.2 发育生物学模式生物 §1.3 发育生物学研究技术
第二章 发育生物学基本原理 (13学时)
§2.1 发育的基本过程
§2.2 细胞命运的决定及命运图 §2.3 细胞分化的分子机制 §2.3.1 基因的转录调节 §2.3.2 转录后调控 §2.4 发育中的信号传导
发育生物学与其它学科关系
发育生物学既是重要的基础生命科学，其研究成果 又具有广阔的应用前景，已迅速跃迁为生命科学领域中 最活跃的主流学科之一。
迷 人 的 领 域
发育生物学教学内容
The principal phenomena of development as illustrated in a variety of model organisms and systems. The cellular and molecular basis of development. Both classical and modern techniques which are employed in the field. An introduction to the rapidly advancing field of developmental biology.
Developmental defects seen at birth are caused by defects in the cellular processes of development.
发育生物学与其它学科关系
Impact on Society
IVF
Teratology Cancer
三、发育的嵌合型和调整型
Mosaic development
19世纪80年代, Weismann’s theory: 合子的细胞核中含有大量特殊的信 息物质-决定子 (determinants)，在卵裂过程中这些决定子不对称分配到子 细胞中去控制子细胞的发育命运。命运在卵裂时就已由合子核信息决定，决定 子在核中的分布是分散存在的。核心：强调早期卵裂必须是不对称分裂。由于 合子成分的不均匀，其卵裂的结果产生的子细胞彼此之间完全不同。
发展基础：胚胎学、遗传学、细胞生物学。 发展过程：形态 பைடு நூலகம்理；组织器官 细胞 分子
主要内容
Draw out embryonic development from 1-cell
stage, cleavage (卵裂), blastula (囊胚), gastrula
(原肠胚), germ layer formation (胚层形成),
A knowledge base allowing for advanced study in development and related fields.
Course Requirements and Evaluation
• Participation • Assignments or quiz • Final exam 10% 30% 60%
§4.2 microRNA的调控 §4.3 考试复习
Course Goals
Literacy in the concepts, terminology and methodology of developmental biology An understanding for basic processes of development
Regulatory development
Driesch’s (Roux’s fellow countryman) experiment: 在海胆两细胞 期将两个分裂球分开，得到一个发育正常但个体较小的海胆幼体。首次证明发 育过程中存在调整型发育机制。胚胎在局部被排除或受损伤后,可产生胚胎细胞 位置的移动或重排, 胚胎仍具正常发育的能力，即胚胎发育是可调节的。
发育生物学教学大纲
第三章 动物胚胎的发育
§3.1 受精的机制 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5 §3.6 哺乳动物胚轴形成与胚层分化 脊椎动物体节形成与早期神经系统的图式形成 哺乳动物的生殖系统 生殖细胞（精子和卵子）发生 生长与胚后发育