第1章 绪论 1
1.1 什么是发育生物学？ 1
1.2 用于发育生物学研究的主要模式生物 1
1.2.1 线虫 2
1.2.2 果蝇 3
1.2.3 斑马鱼 3
1.2.4 爪蟾 3
1.2.5 鸡 3
1.2.6 小鼠 4
1.3 发育生物学的发展简史 4
1.3.1 先成论与渐成论 4
1.3.2 冯贝尔定律 6
1.3.3 生物发生律 6
1.3.4 发育的遗传基础 7
1.4 发育生物学的现状和发展趋势 8
1.4.1 发育生物学的发展机遇 8
1.4.2 从分析式思维逐步向整体式思维过渡 9
1.4.3 发育工程的美好前景 10
问题与思考 12
主要参考文献 12
第2章 配子发生及发育前的准备 14
2.1 配子发生 14
2.1.1 原始生殖细胞的起源与决定 14
2.1.2 雌雄配子的发生过程 24
2.2 发育前的准备 25
2.2.1 灯刷染色体与RNA转录 26
2.2.2 核仁扩增与rRNA储备 27
2.2.3 滋养细胞与母体效应基因的活动 28
2.3 亲缘印迹 29
2.3.1 亲缘印迹的发现 29
2.3.2 发育需要两个不同的基因组版本 30
2.3.3 亲缘印迹的机制 31
问题与思考 32
主要参考文献 32
第3章 受精、卵裂和胚胎发育 35
3.1 受精 35
3.1.1 精子获能 35
3.1.2 顶体反应与受精 36
3.1.3 阻止多精授精及异种精子入卵的机制 38
3.1.4 卵的激活 39
3.2 卵裂与囊胚形成 41
3.2.1 卵裂时的细胞周期 41
3.2.2 卵裂类型 43
3.2.3 囊胚形成 44
3.3 胚层分化 46
3.3.1 两栖类胚胎体轴的决定 47
3.3.2 原肠胚的形成 47
3.3.3 神经胚的形成 48
3.3.4 三个胚层的分化 50
3.3.5 胚细胞的发育潜能 51
3.3.6 定域图的绘制 52
3.4 器官系统的形成及其调控 52
3.4.1 肾的发生 52
3.4.2 乳腺的发生 55
3.4.3 眼的发生 56
3.4.4 脊椎动物神经系统的发生 58
问题与思考 63
主要参考文献 64
第4章 早期发育的遗传控制 66
4.1 母体效应 66
4.1.1 短暂的母体效应 66
4.1.2 持久的母体效应 66
4.2 果蝇的胚胎发育与遗传控制 68
4.2.1 果蝇的卵子发生和胚胎发育 68
4.2.2 母体效应基因与体轴的决定 70
4.2.3 分节基因与体节的形成 74
4.2.4 基因互作与图式形成 77
4.3 同源异形基因与发育途径的选择 79
4.3.1 同源异形基因突变 79
4.3.2 同源异形基因的作用 79
4.3.3 同源异形基因的调控 80
4.4 同源异形基因与进化 81
4.4.1 同源异形基因与物种形成 81
4.4.2 同源异形基因复合体的相似性 82
4.4.3 同源异形框结构的保守性 82
4.4.4 同源异形基因的排位与时空表达的一致性 83
4.4.5 同源异形基因与执行基因 83
4.5 脊椎动物早期发育的遗传控制 84
4.5.1 脊椎动物前-后轴和背-腹轴的分化 85
4.5.2 脊椎动物左-右轴的分化 86
4.5.3 同源异形基因对哺乳动物体节分化的影响 88
问题与思考 89
主要参考文献 90
第5章 图式形成与胚胎诱导 92
5.1 图式形成 92
5.1.1 成形素与位置信息 92
5.1.2 位置信息的起源 94
5.1.3 相邻细胞之间的相互作用 96
5.1.4 肢体的形成模式 97
5.1.5 位置记忆 99
5.2 胚胎诱导的机制 100
5.2.1 Spemann组织者与Nieuwkoop中心 101
5.2.2 诱导信号的发送与接收 105
5.2.3 胚胎诱导是一级联反应过程 107
问题与思考 108
主要参考文献 108
第6章 细胞凋亡与发育 110
6.1 细胞凋亡与细胞坏死 110
6.2 细胞凋亡的形态学特征 111
6.3 细胞凋亡的生物化学特征 112
6.4 细胞凋亡的检测方法 112
6.4.1 形态学方法检测细胞凋亡 112
6.4.2 生物化学方法检测细胞凋亡 113
6.5 细胞凋亡的生物学意义 114
6.5.1 细胞凋亡在机体生长发育过程中的作用 114
6.5.2 细胞凋亡在机体防御反应过程中的作用 117
6.5.3 细胞凋亡在医学中的作用 118
6.6 细胞凋亡的发生机制 118
6.6.1 参与细胞凋亡的主要基因及其作用机制 118
6.6.2 细胞凋亡的信号转导途径 125
问题与思考 128
主要参考文献 129
第7章 细胞分化 131
7.1 细胞分化的基本概念 131
7.2 细胞特化的方式及其特征 132
7.2.1 自主特化 132
7.2.2 条件特化 132
7.2.3 合胞特化 133
7.3 影响细胞分化的因素 133
7.3.1 细胞质对细胞分化的诱导 133
7.3.2 基因的差别表达 134
7.3.3 细胞间相互作用对细胞分化的影响 135
7.3.4 信号分子对细胞分化的影响 135
7.3.5 位置信息对细胞分化的影响 136
7.4 细胞分化的分子生物学机制 136
7.4.1 细胞分化与基因组变化 136
7.4.2 细胞分化的实质是基因在时空上的选择性表达 137
7.5 肌细胞的决定和分化 139
7.6 分化细胞基因组的可逆性和全能性 140
7.6.1 再生与去分化 140
7.6.2 细胞分化的可逆性 141
7.6.3 分化细胞基因组的全能性 142
7.7 干细胞研究进展 142
7.7.1 干细胞的特点及分类 142
7.7.2 干细胞的研究现状 143
7.7.3 干细胞的临床应用 144
问题与思考 148
主要参考文献 148
第8章 性别决定与分化 150
8.1 性别决定的多样性 150
8.1.1 性别的染色体决定 150
8.1.2 其他类型的性别决定 151
8.2 雌雄同体和雌雄嵌合体 153
8.2.1 雌雄同体 153
8.2.2 雌雄嵌合体 153
8.3 果蝇的性指数与性别决定 154
8.3.1 性指数 154
8.3.2 性别决定与分化中的基因互作 155
8.4 哺乳动物的性别决定及性别发育畸形 159
8.4.1 性别的初级决定 159
8.4.2 性别的次级决定 159
8.4.3 性腺的发育 160
8.4.4 性别决定与分化的遗传基础 162
8.4.5 性别发育畸形 168
问题与思考 168
主要参考文献 168
第9章 变态与多型现象 171
9.1 动物变态的基本特征 171
9.2 昆虫的变态 171
9.2.1 昆虫变态类型 171
9.2.2 昆虫变态的形态学特征 172
9.2.3 变态时的代谢特点 172
9.2.4 成虫盘的发育 172
9.2.5 激素对蜕皮和变态过程的控制 174
9.2.6 microRNA对蜕皮和变态过程的控制 178
9.3 两栖动物的变态 179
9.4 节肢动物的多型现象 180
9.5 蝗虫多型现象的神经内分泌调控 181
9.5.1 蝗虫概述 181
9.5.2 咽侧体和保幼激素 182
9.5.3 前胸腺和蜕皮激素 184
9.5.4 神经分泌细胞、心侧体和神经激素 185
问题与思考 187
主要参考文献 187
第10章 滞育 191
10.1 滞育的基本概念 191
10.2 环境因子和滞育的关系 192
10.2.1 光周期 192
10.2.2 温度 192
10.2.3 食物 193
10.3 昆虫滞育的基本类型及其激素调控方式 193
10.3.1 卵滞育 193
10.3.2 幼虫滞育 195
10.3.3 蛹滞育 198
10.3.4 成虫滞育 201
问题与思考 204
主要参考文献 204
第11章 发育异常与癌 207
11.1 癌的类群 207
11.2 癌细胞的主要特征 207
11.3 癌的起因 209
11.3.1 环境致癌因素 209
11.3.2 病毒因素 210
11.3.3 其他有关因素 212
11.4 癌基因与抑癌基因 212
11.4.1 癌基因 213
11.4.2 抑癌基因 220
11.5 致癌的可能机制 225
11.5.1 细胞癌变多阶段假说 225
11.5.2 原癌基因的激活 225
11.5.3 DNA甲基化异常对于肿瘤发生的影响 226
11.5.4 端粒酶、ALT和肿瘤发生 227
11.5.5 核糖体与肿瘤发生 228
11.5.6 基因组“巨变”与肿瘤发生 229
问题与思考 229
主要参考文献 229
第12章 衰老 231
12.1 衰老的基本特征 232
12.1.1 在分子水平上 232
12.1.2 在细胞水平上 232
12.1.3 在组织、器官水平上 233
12.1.4 在整体水平上 233
12.1.5 人体器官开始衰老的时间 233
12.2 机体与细胞的寿限 234
12.2.1 动物寿命 234
12.2.2 细胞的寿命 235
12.3 影响人类寿命的各种因素 236
12.3.1 遗传因素 236
12.3.2 后天因素 236
12.4 衰老的机制 237
12.4.1 遗传程序学说 238
12.4.2 差误灾难学说 238
12.4.3 交联学说 239
12.4.4 自由基学说 239
12.4.5 端粒学说 240
12.4.6 免疫学说 241
12.4.7 DNA甲基化与衰老关系的学说 242
12.4.8 线粒体衰老学说 243
12.4.9 脂褐素累积学说 244
12.4.10 神经内分泌功能减退学说 244
12.4.11 细胞凋亡学说 244
12.5 延缓衰老的措施或方法 244
12.5.1 体育运动 245
12.5.2 合理饮食 246
12.5.3 中草药 247
12.5.4 抗氧化剂 247
12.5.5 抗交联剂 248
12.5.6 免疫调节剂 248
12.5.7 膜稳定剂 249
12.5.8 艾灸 249
12.5.9 针刺和按摩 249
12.6 去衰老技术 250
12.6.1 移植疗法 250
12.6.2 自身器官干细胞分离培养技术 251
问题与思考 251
主要参考文献 252