篇发育生物学的新热点.ppt

第五篇 发育生物学的新研究领域第十九章 干细胞第一节 干细胞概述一 干细胞与个体发育二干细胞的定义与分类三胚胎干细胞研究简史第二节 胚胎干细胞一 细胞培养建系技术细胞系基本特性细胞定向诱导技术第三节 成体干细胞一成体干细胞存在和分化可塑性成体干细胞研究中的问题第四节 干细胞在再生医学中的应用一哺乳类发育的体外模型二 介导改造动物的基因三人体的基因和细胞治疗四组织工程中的细胞来源第二十章第二十章 动物发育的环境调控动物发育的环境调控第一节第一节 环境对正常发育的调控环境对正常发育的调控一、有机体发育利用的环境条件一、有机体发育利用的环境条件 水、氧气、光照、温度水、氧气、光照、温度 哺乳动物发育过程中与食物、氧气、离子密切相关。哺乳动物发育过程中与食物、氧气、离子密切相关。1g1g的重力场的重力场 和和 8.5g/L8.5g/L的生理盐水的生理盐水 利用重力场决定卵子的极性；利用重力场决定卵子的极性；利用海水中的钠离子替换氢离子来激活卵细胞。利用海水中的钠离子替换氢离子来激活卵细胞。（一）幼虫附着一）幼虫附着 海洋生物变态，食物丰富、附着基质坚固海洋生物变态，食物丰富、附着基质坚固 利用基质或固着物释放的因子利用基质或固着物释放的因子 （二）血餐（二）血餐 蚊子、吸血虫蚊子、吸血虫（三）发育共生（三）发育共生 卵块和光合藻卵块和光合藻 叶蝉与共生菌叶蝉与共生菌 肠道与菌群（糖基化酶）肠道与菌群（糖基化酶）二、表型可塑性：非遗传多型性和反应规范二、表型可塑性：非遗传多型性和反应规范 表型可塑性表型可塑性：动物在一种环境中表达一种表型，：动物在一种环境中表达一种表型，在另一种环境下表达另一种表型。在另一种环境下表达另一种表型。表型可塑性可分为：反应规范和非遗传多型性表型可塑性可分为：反应规范和非遗传多型性反应规范反应规范：在一定环境条件下，由基因型所表：在一定环境条件下，由基因型所表达的一系列连续表型。达的一系列连续表型。非遗传多型性非遗传多型性：由环境导致的非连续表型。：由环境导致的非连续表型。非遗传多型性非遗传多型性（一）季节性非遗传多型性（一）季节性非遗传多型性 蛾（春季变体：夏季变体）（食物）蛾（春季变体：夏季变体）（食物）欧洲地图蝶（春季变体：夏季变体）（日照、温度）欧洲地图蝶（春季变体：夏季变体）（日照、温度）北半球：蝴蝶（日照长短）北半球：蝴蝶（日照长短）热带：马拉维蝴蝶（潮湿、干燥）热带：马拉维蝴蝶（潮湿、干燥）（二）营养性非遗传多型性（二）营养性非遗传多型性 蜜蜂（工蜂、蜂王）蜜蜂（工蜂、蜂王）蚂蚁（工蚁、兵蚁、蚁后）蚂蚁（工蚁、兵蚁、蚁后）（三）环境依赖型性别决定（三）环境依赖型性别决定 爬行爬行三、控制动物发育的可预测的环境差异三、控制动物发育的可预测的环境差异（一）季节与性别一）季节与性别 蚜虫：生活史中染色体变化蚜虫：生活史中染色体变化 环境对发育的影响环境对发育的影响（二）滞育（二）滞育 滞育：昆虫发育的暂时停止滞育：昆虫发育的暂时停止 胚胎、幼虫、蛹或成体胚胎、幼虫、蛹或成体 四、控制动物发育的不可预测的环境因子四、控制动物发育的不可预测的环境因子 巴拿马蓝隆头鱼性别取决于所遇到的种群巴拿马蓝隆头鱼性别取决于所遇到的种群（1 1）抗拒捕食的诱导防御）抗拒捕食的诱导防御 水蚤水蚤 龟甲轮虫龟甲轮虫 荔枝螺荔枝螺 树蛙树蛙 鲤鱼鲤鱼（2 2）表型可塑性和环境变化）表型可塑性和环境变化 锄足蟾锄足蟾 棘皮动物的长腕棘皮动物的长腕五、发育的连续可塑性五、发育的连续可塑性（1 1）成人免疫系统的发育）成人免疫系统的发育 B B 淋巴细胞淋巴细胞 (2)(2)学习：环境适应性神经系统学习：环境适应性神经系统 活动是决定成年有机体神经元突触联系的关键因素。活动是决定成年有机体神经元突触联系的关键因素。鸣叫、唱歌鸣叫、唱歌 马戏团马戏团（3 3）固有视觉通路的后天变化）固有视觉通路的后天变化 哺乳动物：对侧投射、同侧投射哺乳动物：对侧投射、同侧投射第二节第二节 环境对正常发育的干扰作用环境对正常发育的干扰作用发育并非全部存在于基因、合子中，环境变化也影响发育（）。发育并非全部存在于基因、合子中，环境变化也影响发育（）。一、畸形和干扰作用一、畸形和干扰作用先天异常、胎儿死亡及早产儿都可以由体内和体外两种因素先天异常、胎儿死亡及早产儿都可以由体内和体外两种因素引起。引起。由遗传因素（突变、非整倍体、易位）引起的异常称为由遗传因素（突变、非整倍体、易位）引起的异常称为畸形畸形。由外源因素（化学物质、病毒、放射性或高温）引起的异常由外源因素（化学物质、病毒、放射性或高温）引起的异常称为称为干扰作用干扰作用二、致畸因子二、致畸因子：引起干扰作用的因子引起干扰作用的因子 表表20-2 对人类胎儿发育有破坏作用的部分致畸因子对人类胎儿发育有破坏作用的部分致畸因子药物和环境中的化学物质药物和环境中的化学物质 臭菘臭菘 独眼、脑缺陷独眼、脑缺陷 奎宁和酒精：耳聋、心理生理障碍奎宁和酒精：耳聋、心理生理障碍 尼古丁尼古丁：婴幼儿偏小、精子活力下降：婴幼儿偏小、精子活力下降 杀虫剂和有机汞化合物：神经行为异常杀虫剂和有机汞化合物：神经行为异常第第三节三节 遗传与环境之间的相互作用遗传与环境之间的相互作用同一种物质可对一些动物具有致畸性而对另一同一种物质可对一些动物具有致畸性而对另一些动物不具。些动物不具。这表明遗传因素可能决定一种物质是否可以在这表明遗传因素可能决定一种物质是否可以在正常发育中引起畸形，同时说明人群中不同等正常发育中引起畸形，同时说明人群中不同等位基因能够影响一种物质对胎儿是良性的还是位基因能够影响一种物质对胎儿是良性的还是有害的。有害的。综上所述，发育通常是在富足的环境中进行。许多动综上所述，发育通常是在富足的环境中进行。许多动物对环境因素很敏感。物对环境因素很敏感。环境能决定性别表型，并根据季节不同诱导产生非同环境能决定性别表型，并根据季节不同诱导产生非同寻常的结构和化学适应，诱导特定的形态变化以避免寻常的结构和化学适应，诱导特定的形态变化以避免个体被捕食，或诱导昆虫等级社会决定。环境能改变个体被捕食，或诱导昆虫等级社会决定。环境能改变神经元的结构和免疫细胞的特异性。神经元的结构和免疫细胞的特异性。环境也能破坏正常发育。环境也能破坏正常发育。胚胎发育是一个协调一致的胚胎胚胎发育是一个协调一致的胚胎环境共同体。环境共同体。环境调控发育（环境调控发育（+）表型可塑性：反应规范、表型可塑性：反应规范、非遗传多型性非遗传多型性环境破坏发育（环境破坏发育（-）异常发育：畸形、异常发育：畸形、干扰作用干扰作用生殖细胞生殖细胞 受精受精 卵裂卵裂 原肠原肠 神经胚神经胚 组织器官组织器官 幼体幼体变态变态成体成体 细胞分化：自主分化、胚胎诱导、激素调节细胞分化：自主分化、胚胎诱导、激素调节胚轴形成胚轴形成再生再生发育与环境关系发育与环境关系神经系统附肢眼性腺细胞分化的分子机制细胞分化的分子机制