发育生物学 Developmental Biology

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1 发育生物学 Developmental Biology
李裕强

2 教材及参考书 发育生物学，张红卫主编，高等教育出版社，2005 年10 月，第二版
发育生物学原理，樊启昶、白书农编著，高等教育出版社，2002 年11 月，第一版 Developmental Biology， Scott Gilbert，7th Editions，online available Instant Notes in Developmental Biology，R . M . Twyman, BIOS Scientific Publisher Limited, 2001 Essential Developmental Biology，Jonathan Slack , Blackwell Science Ltd , 2001       发育生物学，W . A . Muller 著，黄秀英、劳为德等译，高等教育出版社，1998

3 发育生物学相关期刊 Developmental Biology Cell Developmental Dynamics Nature
Genes and Development Mechanisms of Development Seminars in Development Society for Developmental Biology Journals Page Cell Nature Science Annual Review of Cell and Developmental Biology Biology of Reproduction Current Opinion in Genetics and Development Development

4 Developmental Biology Web Resources
Developmental Biology OnLine (Univ. of Wis.) The Virtual Embryo (Univ. of Alberta, Canada) The Visible Embryo (U. C. San Fran.) The Human Embryo (Univ. Penn.) Developmental Markers (Univ. of Texas) Society for Develop. Biology (Purdue Univ.) Develop. Biology Resources (Purdue Univ.) Drosophila WWW Library (Stanford Univ.) Randall Moon's Lab (U. Washington) Paul Macdonalds Lab (Stanford Univ.) FlyBase Drosophila Database (Indiana Univ.) Sea Urchin Embryology (Stanford Univ.) FishScope (Univ. of Washington) Zygote (Swarthmore) Zebrafish Develop. Database (Univ. of Oregon)

5 本课程内容 第一部分： 概论（Introduction）
第二部分： 受精与早期发育（Fertilization & early development） 第三部分： 胚层建立和图式形成（Establishment of germ layer & pattern formation） 第三部分： 细胞命运决定与分化机制（Cell fate & differentiation） 第四部分： 器官、系统和附肢发生（Development of organs, system & appendages） 第五部分： 胚后发育（postembryonic development） 第六部分：发育与进化（Development & evolution）

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7 第一部分 概论（Introduction）
第一章 发育生物学 第二章 动物发育的一般规律

8 第一章 发育生物学 发育及发育生物学 发育生物学的发展 发育生物学对社会的影响

9 一、发育及发育生物学 1、发育 有机体以遗传信息为基础进行的自我组织和自我构建。

10 2、发育生物学 发育生物学是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、胚胎发生、生长到衰老、死亡规律及其机制的科学。

11 发育生物学是胚胎学的继承和发展。 胚胎学和发育生物学的主要区别在于：
① 胚胎学基本是对发育过程形态演变的追踪，如动物胚胎学建立了三胚层的概念，以及囊胚、原肠胚、神经胚、器官发生的基本发育模式，而发育生物学则侧重探索发育的分子生物学过程和机制。 ② 胚胎学基本将发育过程限制在从受精卵到幼体建立的阶段，而发育生物学将发育扩展为从生殖细胞的形成到个体衰老死亡的全过程。 ③ 胚胎学对各物种发育现象的研究突出的是形态比较，缺乏相互间的内在联系，而发育生物学明确将各种多细胞生物的个体发育放在了生物进化总背景下来进行考查。

12 发育生物学研究的基本问题： 细胞分化（Cell differentiation） 形态发生（Morphogenesis）
区域特化（Regional specification） 器官发生（ organogenesis） 生长（Growth） 繁殖（Reproduction） 进化（Evolution） 与环境的关系（Environmental integration ）

13 二、发育生物学的发展 发育生物学是一门新的综合科学。
Developmental biology is a great field for scientists who want to integrate different levels of biology. We can take a problem and study it on the molecular and chemical levels (e.g., How are globin genes transcribed, and how do the factors activating their transcription interact with one another on the DNA?), on the cellular and tissue levels (Which cells are able to make globin, and how does globin mRNA leave the nucleus?), on the organ and organ system levels (How do the capillaries form in each tissue, and how are they instructed to branch and connect?), and even at the ecological and evolutionary levels (How do differences in globin gene activation enable oxygen to flow from mother to fetus, and how do environmental factors trigger the differentiation of more red blood cells?).

14 进入上世纪80年代以后，发育生物学成为整个生物学研究中最活跃的领域之一，取得了飞速的发展。 对发育现象的深入了解主要源于三个领域的进展：
实验胚胎学（experimental embryology）：证明胚胎诱导（embryonic induction）的存在 发育遗传学（developmental genetics）：果蝇遗传图谱的绘制 分子生物学（molecular biology）：在基因水平研究发育

15 Milestones in development

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17 三、发育生物学对社会的影响 己经产生的影响：
体外受精（in vitro fertilization，IVF ）技术、人工授精（artificial insemination by donor , AID）、卵子捐献、受精卵的冷冻保存。 畸形学（teratology ) 旁氏综合症（Down‘s Syndrome） 对未来的影响： 是功能基因组学（functional genomics）核心 新药开发：发现潜在的治疗靶点（therapeutic target） 新的疾病诊疗方法的开发 出生前遗传检测（prenatal screening） 器官移植 对农业的影响

18 1978年7月25日，世界上第一例试管婴儿路易斯·布朗在英国诞生。
2007年1月10日，她顺利分娩，生下一名男孩，自然方式受孕。 路易丝是世界上第一个试管婴儿，不过第一个做母亲的试管婴儿并不是她，而是她的妹妹纳塔莉。1999年，纳塔莉生下一个女儿，创下第一个试管婴儿生孩子的纪录

19 １９８８年３月１０日，中国大陆首例试管婴儿在北京医科大学第三医院成功进行接生手术。这个健康女婴出生时体重３９００克，身长５２厘米。她的诞生表明了中国大陆现代医学技术完成了一次重大突破。
妇产科专家张丽珠教授和试管婴儿在一起

20 细胞分化

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23 How can the stripes be established?
Regional specification Viva la France! How can the stripes be established?

24 Induction and Regulative Development Occur Through Signaling

25 History Matters 器官发生

26 Growth and Its Regulation – A Largely Mysterious Area Of Developmental Biology

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