【正文】 細(xì)胞的性質(zhì)是由細(xì)胞中所包含的蛋白質(zhì)決定的 ， 而這些蛋白質(zhì)由基因編碼 。 基因型是有機(jī)體從雙親獲得的遺傳信息所賦有的特性 .有機(jī)體 在不同發(fā)育時(shí)期表現(xiàn)出來的形態(tài) 、 結(jié)構(gòu) 、 生化等特征稱為表型 。 Weismann進(jìn)一步提出 后代所具有的雙親遺傳特性來自于生殖細(xì)胞 ， 來自于兩性配子所攜帶的遺傳特性 。 由于胚孔背唇組織 具有調(diào)控和組織一個(gè)幾乎完整的胚胎產(chǎn)生的特殊能力 ,故稱 組織者 。 Driesch的實(shí)驗(yàn)結(jié)果第一次證明發(fā)育過程中存在 調(diào)整型發(fā)育 機(jī)制 。 胚胎學(xué)家 Roux(1887) 用燒熱的針破壞兩細(xì)胞期蛙胚的一個(gè)分裂球 ， 結(jié)果存活的另一個(gè)分裂球只發(fā)育為半個(gè)胚胎 。 細(xì)胞的命運(yùn)實(shí)際上是由卵裂時(shí)所獲得的合子核信息早已預(yù)定的 。 Roux)和 調(diào)整型發(fā)育 (regulative development。 后成論直到 19世紀(jì)才為人們所接受 。 精源學(xué)說認(rèn)為胚胎預(yù)先存在于精子中 ，卵源學(xué)說則認(rèn)為卵子中本來就存在微小的胚胎雛形 。 (metamorphosis)： 有些動(dòng)物 ， 如兩棲類和昆蟲 ， 在發(fā)育過程中經(jīng)歷一個(gè) 幼蟲 （ larva） 階段 ， 然后經(jīng)過 “ 脫胎換骨 ” 的變化發(fā)育為成體的過程 。 2. 受精 (fertilization)： 為精子和卵子相遇并結(jié)合的過程 。 由已分化的細(xì)胞形成組織和器官的過程稱為 形態(tài)發(fā)生 （ morphogenesis)。 二、發(fā)育的基本模式 （ 一 ） 發(fā)育的基本特點(diǎn) : 多細(xì)胞有機(jī)體的產(chǎn)生是一個(gè)相對(duì)緩慢和漸進(jìn)的變化過程 ， 我們將其稱為 發(fā)育 （ development)。 珠蛋白基因的轉(zhuǎn)錄和青蛙鰓的形成對(duì)發(fā)育生物學(xué)家來說是同樣正當(dāng)?shù)膯栴} 。 它是 20世紀(jì) 50年代在 胚胎學(xué) （ embryology)的基礎(chǔ)上 ， 隨著 分子生物學(xué) 、 遺傳學(xué) 、細(xì)胞生物學(xué)和生物化學(xué)等 學(xué)科的發(fā)展以及它們與胚胎學(xué)的相互滲透而興起的一門新的前緣學(xué)科 。 2. 發(fā)育生物學(xué)研究 從生殖細(xì)胞發(fā)生 、 受精 、 胚胎發(fā)育 、 生長(zhǎng) 、成熟 、 衰老和死亡 ， 即個(gè)體發(fā)育中生命現(xiàn)象發(fā)展的機(jī)制 ， 以及 異常發(fā)育如腫瘤 、 畸形 等 。 發(fā)育生物學(xué)的研究并不局限于有機(jī)體的任一系統(tǒng) 、組織或器官 。 其特征是具有嚴(yán)格的時(shí)間和空間的次序性 ， 這種次序性是由發(fā)育的遺傳程序控制 ， 發(fā)育是有機(jī)體的各種細(xì)胞協(xié)同作用的結(jié)果 ,也是一系列基因網(wǎng)絡(luò)性調(diào)控的結(jié)果 . 發(fā)育完成兩大功能： 。 發(fā)育的過程還包括 生長(zhǎng) （ growth)， 這是一個(gè)量變的過程 。 (cleavage)和 囊胚 (blastula)： 受精卵連續(xù)分裂 ， 產(chǎn)生的細(xì)胞稱為 卵裂球 （ blastomeres)， 然后由它們形成多細(xì)胞的囊胚 。 三、發(fā)育生物學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 發(fā)育生物學(xué)是由于細(xì)胞生物學(xué) 、 遺傳學(xué) 、 生物化學(xué)及分子生物學(xué)等其他生命學(xué)科的發(fā)展和與胚胎學(xué)的相互滲透 ， 在胚胎學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展和形成的一門新興的生命科學(xué) 。 其共同點(diǎn)都 認(rèn)為胚胎是成體的雛形 ， 是配子中本來固有的結(jié)構(gòu) ,胚胎發(fā)育僅僅是原有結(jié)構(gòu)的增大 。 （ 二 ） 胚胎學(xué) (embryology) 1. 描述胚胎學(xué) (descriptive embryology) 較胚胎學(xué) (parative embryology): 重演學(xué)說 (recapitulation theory)或 生物發(fā)生律 (biogeic law)和 進(jìn)化論 (evolution theory)。 Driesch) 胚胎是由一個(gè)單細(xì)胞的合子經(jīng)過一系列的分裂和分化產(chǎn)生的 。 這一類型發(fā)育稱為 嵌合型發(fā)育 。 由此他 認(rèn)為蛙的 胚胎發(fā)育存在嵌合型發(fā)育機(jī)制 ， 細(xì)胞的特征和命運(yùn)是在卵裂的過程中決定的 。 作用 (embryonic induction)和 組織者 (anizer。 發(fā)育中的誘導(dǎo)和細(xì)胞之間相互作用的重要性才因此得到充分的重視 。 之后 對(duì)海膽等 的研究進(jìn)一步顯示 ， 在受精初期 受精卵中包含兩個(gè)細(xì)胞核 ， 其中一個(gè)來源于卵子 ， 另一個(gè)來源于精子 ， 在受精過程中兩個(gè)細(xì)胞核融合 。 由基因型控制發(fā)育 ， 同時(shí)有機(jī)體的表型又受到環(huán)境因子與基因型的共同影響 。 基因通過其編碼產(chǎn)物 — 蛋白質(zhì)的變化控制發(fā)育分化中細(xì)胞的性質(zhì)和習(xí)性 .遺傳和發(fā)育是個(gè)體發(fā)生過程的兩個(gè)方面 。 為回 答發(fā)育的遺傳程序是以何種方式編碼在基因組 DNA上 ， 編碼在 DNA上的遺傳信息又如何控制生物體的發(fā)育等 問題 ， 人們開始采用分子生物學(xué)方法和各種新興的生物學(xué)技術(shù) ， 進(jìn)行發(fā)育機(jī)制的研究 . 目前對(duì)于 果蠅和線蟲發(fā)育的分子控制機(jī)制已基本闡明 。 在實(shí)驗(yàn)室條件下 ， 這些動(dòng)物常年可產(chǎn)卵 ， 隨時(shí)可獲得胚胎材料 ， 飼養(yǎng)管理簡(jiǎn)單 ， 維持費(fèi)用低 。 上述物種中果蠅 、 線蟲和斑馬魚均可用于大規(guī)模遺傳突變研究 ， 小鼠的基因敲除技術(shù)已相當(dāng)完善 ， 非洲爪瞻的轉(zhuǎn)基因技術(shù)較有優(yōu)勢(shì) 。只需要注射激素，雌體第 2天 就可產(chǎn)卵 產(chǎn)卵量大 ,卵可通過人工授精獲得受精卵 。 非洲爪瞻的 成熟卵子具有明確的動(dòng)物極和植物極 之分 。 在這一過程中原來位于植物半球的背部決定因子被轉(zhuǎn)運(yùn)至精子人卵處的對(duì)側(cè) ， 即未來胚胎的背側(cè) 爪蟾 胚胎經(jīng)過卵裂 、 囊胚 （ h） 、 原腸胚 (11 h)、 神經(jīng)胚 (18 h)及尾芽期 (25 h)等階段孵化成為幼蟲 (66 h)。 主要是由于其 生命周期過長(zhǎng) ， 同時(shí) ，X. laevis是異源四倍體 ， 多數(shù)基因都存在 4個(gè)拷貝 ， 很難進(jìn)行遺傳突變實(shí)驗(yàn) 。 X. tropicalis的卵直徑 mm，足以進(jìn)行顯微操作實(shí)驗(yàn) 。 ：斑馬魚 (Danio rerio) 20世紀(jì) 60年代 ， 美國 Oregon大學(xué) Streisinger G就開始了對(duì)斑馬魚的研究 。 斑馬魚作為發(fā)育生物學(xué)模式生物有兩個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)： 一是世代周期短 (約 3個(gè)月 ) ， 二是胚胎透明 ，易于觀察，同時(shí) 飼養(yǎng)管理較為簡(jiǎn)單，容易進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn) 。 到囊胚期 ，這些細(xì)胞與卵黃細(xì)胞融合 ， 形成一個(gè)合胞體層 ， 稱為 卵黃合胞體層 (yolkl syncytial layer， YSL)。斑馬魚胚胎在受精后 48 h左右開始孵化為自由游動(dòng)的幼體。 雞卵在輸卵管內(nèi)完成受精 ， 在排卵過程中逐漸包被上卵清 、 殼膜和蛋殼 。 上胚層后部細(xì)胞向中間遷移 ， 使中央部分加厚形成 原條 ， 原條逐漸向前延伸 ， 其最前端細(xì)胞變得更密集 ， 稱為 亨氏結(jié) (Hensen‘s node)。 卵黃囊為胚胎的發(fā)育提供營養(yǎng) ，而尿囊是胚胎的呼吸器官并貯存代謝廢物 。 最大 缺點(diǎn)是其胚胎在母體內(nèi)發(fā)育，胚胎個(gè)體很小，很難實(shí)驗(yàn)操作 . 小鼠成熟卵外包被 透明帶 (zona pellucida )， 受精和卵裂均在輸卵管內(nèi)進(jìn)行 .在 8細(xì)胞時(shí) 胚胎發(fā)生緊密化 (paction)形成實(shí)心球體 ，至 32細(xì)胞時(shí)稱 桑椹胚 (morula).此后出現(xiàn) 囊胚腔 .胚胎分化為 滋養(yǎng)外胚層 (trophectoderm )和 內(nèi)細(xì)胞團(tuán) (inner cell lPass)— 胚泡 (blastocyst)。 而位于 內(nèi)部的內(nèi)胚團(tuán)細(xì)胞與雞胚的上胚層相當(dāng) .卵柱中央的腔將來成為羊膜腔 . 在 時(shí) ， 在 上胚層 一側(cè)出現(xiàn) 原條 , 原條向前延伸 ， 其前端出現(xiàn)原節(jié) (node.)。 但作為發(fā)育生物學(xué)研究模型 ， 在早期并未受到重視 。 果蠅在 25 0C下 由卵至成蟲約需 11天 ， 經(jīng)過卵 、 幼蟲 、 蛹和成蟲 4個(gè)階段 。 隨后這部分細(xì)胞與表層組織分離 ， 形成 中胚層管 。 而 集中于胚胎腹側(cè)的細(xì)胞帶 稱為 胚帶(germ band)。 在中腸細(xì)胞內(nèi)陷時(shí) ， 在其前后部 同時(shí)帶人一部分外胚層細(xì)胞內(nèi)陷 ， 分別形成前腸和后腸 。 副體節(jié)與后來的體節(jié)在位置上并不對(duì)應(yīng) ， 每一體節(jié)包含前一副體節(jié)的后 2/3與后一副體節(jié)的前 1/3。 幼蟲表皮具有規(guī)則分布的 齒狀突起帶 (denticle belt)， 這些突起帶的形狀和大小具有體節(jié)特異性 ， 這些是研究果蠅胚胎前一后軸和背 腹軸發(fā)育的重要表型依據(jù) 。 成蟲盤是在胚胎發(fā)育階段由特定區(qū)域的表皮細(xì)胞群內(nèi)陷形成的囊狀結(jié)構(gòu) 。 線蟲的基因組測(cè)序已在 1998年完成 (共含 19 099個(gè)基因 ) ， 是第一個(gè)完成全基因組測(cè)序的多細(xì)胞動(dòng)物 . 線蟲 分雌雄同體 和 雄性 兩性別 ， 雌雄同體為主要形式 .雌雄同體個(gè)體的性染色體為 xx型 ， 而雄性個(gè)體為 xo型 ， 只一條性染色體 .雄體是減數(shù)分裂過程中由于染色體丟失造成的 。 消化系統(tǒng)包括咽和腸道 。 卵子細(xì)胞核產(chǎn)生于性腺遠(yuǎn)端 ， 通過減數(shù)分裂形成 ， 它們 最初以合胞體狀態(tài)存在 ， 直到受精前才形成完整的細(xì)胞膜 。 胚胎的前后軸是由精子人卵處決定的 ， 精子入卵的部分成為胚胎的后端 。 P4 細(xì)胞是生殖細(xì)胞前體 。 隨后由 C和 D細(xì)胞產(chǎn)生的肌細(xì)胞 和由 ABa細(xì)胞產(chǎn)生的咽 細(xì)胞也依次由腹裂 (ventral cleft)卷入胚胎內(nèi)部 。 線蟲 胚胎發(fā)育過程中的細(xì)胞分裂方式一成不變 ， 其細(xì)胞譜系已被完全確定 (圖緒 .11).幼蟲經(jīng) 4次蛻皮成為成體 ， 然后在 3天內(nèi)產(chǎn)下300多個(gè)卵 ， 并在 2周后死亡 . 五、發(fā)育生物學(xué)研究技術(shù) (一 )常用發(fā)育生物學(xué)研究技術(shù) 由于胚胎個(gè)體通常很小，顯微鏡和解剖鏡仍是發(fā)育生物學(xué)研究的必備工具。 當(dāng)電子束技射到密度大 、 吸附重金屬多的結(jié)構(gòu) (如溶酶體 )時(shí) ， 電子被散射得多 ， 因此 ， 射落到熒光屏上的電子少而呈暗像 ， 電鏡照片上呈黑或深灰色 ， 習(xí)慣稱該結(jié)構(gòu)為 高電子密度 ；反之呈淺灰色 ， 稱低電子密度 。 傳統(tǒng)的熒光顯微鏡的最大缺點(diǎn)是成像質(zhì)量差 。 石蠟切片術(shù) (paraffin sectioning)： 取材 、 固定 、 脫水 、 包埋 、 切片 (5～ 10181。 肽和蛋白質(zhì)均具有抗原性 。 標(biāo)記物有熒光素 （ 熒光顯微鏡觀察 ） 、 辣根過氧化物酶 （ 光鏡或電鏡觀察 ） 、 膠體金 （ 多用于電鏡觀察 ） 免疫組織化學(xué) (辣根過氧化物酶標(biāo)記 ) 胰島 B細(xì)胞呈胰島素陽性 免疫組織化學(xué) (熒光素標(biāo)記 ) 毛血管內(nèi)皮細(xì)胞呈 vWF陽性 ? 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) (polymerase chain reaction， PCR) ， 反轉(zhuǎn)錄 PCR (RT ： PCR) ， Northern印跡雜交 ， Western 印跡雜交 ，免疫共沉淀技術(shù)等都常用于發(fā)育生物學(xué)研究，如