发育生物学课件8

1、Developmental Biology第八章第八章 胚后生长及衰老胚后生长及衰老Post-embryonic Growth and AgingDevelopmental Biology动物生长的动物生长的 主要特点主要特点 胚胎发育早期生长不明显或缓慢；胚胎发育早期生长不明显或缓慢； 生长主要发生在个体的雏形建立之后；生长主要发生在个体的雏形建立之后； 不同组织器官的生长速度不同。不同组织器官的生长速度不同。一、组织、器官、个体的生长一、组织、器官、个体的生长Developmental Biology生长的策略生长的策略Axon of neurone.g., bone, cartilage

2、e.g., many tissues损伤或刺激可诱导细胞增殖或生长：损伤或刺激可诱导细胞增殖或生长：如将大鼠肝脏切除如将大鼠肝脏切除2/3,剩余部分增殖剩余部分增殖使肝脏恢复原来的大小；切除肾的一使肝脏恢复原来的大小；切除肾的一部分，剩余部分主要通过细胞增大而部分，剩余部分主要通过细胞增大而增大。增大。在正在生长的组织中，生长速度决在正在生长的组织中，生长速度决定于细胞的增殖和凋亡的速度。定于细胞的增殖和凋亡的速度。Developmental Biology细胞增殖受内外因素的控制细胞增殖受内外因素的控制During cleavage of fertilized eggs, there are

3、 virtually no G-phase. Developmental Biology果蝇受精卵含母体磷酸化果蝇受精卵含母体磷酸化蛋白蛋白string，使，使113次卵次卵裂只发生细胞核的分裂，裂只发生细胞核的分裂，无无G期。其后期。其后,母体母体string蛋白消失，合子蛋白消失，合子string基基因按时空特异性表达，其因按时空特异性表达，其表达受表达受gap、pair-ruled等等基因产物的控制，只有表基因产物的控制，只有表达达string的细胞才能进入的细胞才能进入有丝分裂。由于有丝分裂有丝分裂。由于有丝分裂不同步，不同组织有不同不同步，不同组织有不同数量的细胞。数量的细胞。果蝇胚

4、胎早期发育中细胞的分裂特点果蝇胚胎早期发育中细胞的分裂特点Developmental Biology人的生长速率因发育阶段而异人的生长速率因发育阶段而异Developmental Biology人躯体的不同部分有不同的生长速率人躯体的不同部分有不同的生长速率Developmental Biology营养对生长的影响营养对生长的影响胚胎在子宫中发育期间营养不良，一般会产胚胎在子宫中发育期间营养不良，一般会产生较小、但各部分比例正常的个体。生较小、但各部分比例正常的个体。出生后营养不良可影响某些器官的正常生长。出生后营养不良可影响某些器官的正常生长。如断奶后营养不良的大鼠骨架生长正常，但如断奶后营

5、养不良的大鼠骨架生长正常，但肝和肾会很小。肝和肾会很小。出生时个体较小的婴儿，长大后易患心血管出生时个体较小的婴儿，长大后易患心血管疾病和非胰岛素依赖性糖尿病。疾病和非胰岛素依赖性糖尿病。Developmental Biology生长受激素的调控生长受激素的调控缺失缺失IGF-2基因的小鼠出生时的重量基因的小鼠出生时的重量仅为正常鼠的仅为正常鼠的60%，表明，表明IGF-2是早是早期胚胎生长所必需的。期胚胎生长所必需的。IGF-1主要在主要在出生后起作用。出生后起作用。Developmental Biology不同的器官具有不同的内在生长程序不同的器官具有不同的内在生长程序Developmen

6、tal BiologyDevelopmental BiologyGH, IGF-1长骨的生长依赖生长板中细胞数量的增加长骨的生长依赖生长板中细胞数量的增加Developmental Biology肌肉组织的生长来自单个肌肉组织的生长来自单个肌纤维的加长和膨大肌纤维的加长和膨大Developmental Biology条纹肌肌原节数的增加依赖于骨的压迫力条纹肌肌原节数的增加依赖于骨的压迫力Developmental Biology成年哺乳动物的皮肤表皮细胞不断更新成年哺乳动物的皮肤表皮细胞不断更新干细胞分裂产生一个新的干细干细胞分裂产生一个新的干细胞和一个将要分化的细胞。干胞和一个将要分化的细胞

7、。干细胞命运与其表达细胞命运与其表达integrin并通并通过其与基底层的过其与基底层的laminin和和collagen相连有关。相连有关。Developmental Biologycrypt小鼠小肠的每个小鼠小肠的每个隐窝含有隐窝含有1个干细个干细胞和胞和30-40个潜在个潜在的干细胞，约的干细胞，约150个分裂的细胞、个分裂的细胞、每天分裂每天分裂2次，每次，每天产生约天产生约300个细个细胞。胞。成年哺乳动物的肠上皮细胞也不断更新成年哺乳动物的肠上皮细胞也不断更新Developmental Biology生长失控导致肿瘤生长失控导致肿瘤 连续分裂的细胞最可能连续分裂的细胞最可能致癌，如

8、致癌，如85的癌症发生的癌症发生在表皮细胞，白细胞过多在表皮细胞，白细胞过多导致白血病。导致白血病。Proto-oncogene突变为突变为oncogene是癌症的诱因，多为显性是癌症的诱因，多为显性突变。突变。原癌基因与细胞增原癌基因与细胞增殖、分化和迁移有关，编殖、分化和迁移有关，编码生长因子和信号分子及码生长因子和信号分子及与信号传导有关的蛋白质。与信号传导有关的蛋白质。 抑癌基因的突变也导抑癌基因的突变也导致癌症，但属隐性突变。致癌症，但属隐性突变。如调控细胞周期的如调控细胞周期的Rb突变突变可导致视网膜细胞瘤。人可导致视网膜细胞瘤。人的的patched基因也是一个抑基因也是一个抑癌基

9、因，其突变导致各种癌基因，其突变导致各种皮肤癌。皮肤癌。 Developmental Biology极少数肿瘤不涉及遗传物质的改变极少数肿瘤不涉及遗传物质的改变畸胎瘤畸胎瘤teratocarcinomas常见于卵巢常见于卵巢和睾丸，起源于生殖细胞。在小鼠和睾丸，起源于生殖细胞。在小鼠卵巢中，未受精卵的偶然激活使其卵巢中，未受精卵的偶然激活使其发育到上胚层形成期，然后形成肿发育到上胚层形成期，然后形成肿瘤。将小鼠胚胎的上胚层移植到成瘤。将小鼠胚胎的上胚层移植到成年小鼠体内的任何部位，都将形成年小鼠体内的任何部位，都将形成畸胎瘤。畸胎瘤。Developmental Biology植物的生长受激素的

10、控制植物的生长受激素的控制Developmental Biology植物的生长主要通过细胞体积的增加植物的生长主要通过细胞体积的增加Developmental Biology二、蜕皮二、蜕皮(molting)和变形和变形(metamorphosis)H 变形变形是指从某些动物幼虫转变为结构上大是指从某些动物幼虫转变为结构上大为不同的成年个体的过程。如毛虫变为成年蝴蝶、为不同的成年个体的过程。如毛虫变为成年蝴蝶、蛆变为飞蛾、蝌蚪变为青蛙。蛆变为飞蛾、蝌蚪变为青蛙。H 在节肢动物上，幼虫期及成年前体积的增在节肢动物上，幼虫期及成年前体积的增加伴随角质的退化脱落加伴随角质的退化脱落(角质阻碍体积的增

11、加角质阻碍体积的增加)，而形态结构未发生大的改变，该过程为而形态结构未发生大的改变，该过程为molting。Developmental Biology不同不同蜕皮期的个体体积都显著增加蜕皮期的个体体积都显著增加Developmental Biology蜕皮过程蜕皮过程个体生长个体生长激活牵长感应器激活牵长感应器(stretch receptor)大脑分泌促前胸腺激素大脑分泌促前胸腺激素(PTTH)激活前胸腺激活前胸腺蜕皮素蜕皮素(ecdysone)molting幼年素幼年素(juvenile hormone)咽侧体咽侧体(corpus allatum)Developmental Biology

12、昆虫的变形受环境和激素的调控昆虫的变形受环境和激素的调控Developmental Biology两栖动物的变形过程两栖动物的变形过程促甲状腺素释放激素促甲状腺素释放激素促甲状腺素促甲状腺素甲状腺素对不同甲状腺素对不同组织的作用不同。组织的作用不同。如它们促进肢体如它们促进肢体的发育和生长，的发育和生长，但引起尾巴细胞但引起尾巴细胞的凋亡而使尾巴的凋亡而使尾巴退化。退化。Developmental Biology果蝇幼虫期的唾液腺细胞发生果蝇幼虫期的唾液腺细胞发生染色体复制，但不发生有丝分染色体复制，但不发生有丝分裂，导致形成巨形多线染色体。裂，导致形成巨形多线染色体。染色体转录活跃区疏涨，其

13、位染色体转录活跃区疏涨，其位置受蜕皮素的调控。置受蜕皮素的调控。昆虫变形过程中基因活性变化昆虫变形过程中基因活性变化Developmental Biology三、个体衰老三、个体衰老显著特征是死亡概率增高显著特征是死亡概率增高损伤积累？损伤积累？遗传决定？遗传决定？Developmental Biology不同物种的寿命不同：遗传控制不同物种的寿命不同：遗传控制Disposable soma theoryDevelopmental Biology影响衰老的基因影响衰老的基因 食物摄取量影响寿命：食物摄取量影响寿命：处于最低营养水平的大鼠的寿命比高处于最低营养水平的大鼠的寿命比高摄食量的大鼠长摄

14、食量的大鼠长40，可能是因为食物分解中产生的自由基，可能是因为食物分解中产生的自由基对对DNA和蛋白质起破坏作用。和蛋白质起破坏作用。 线虫的线虫的daf-2基因：基因：刚孵化的线虫在宽爽的空间、丰富的食物刚孵化的线虫在宽爽的空间、丰富的食物条件下存活条件下存活2周，但在拥挤、缺食条件下进入不摄食、不生周，但在拥挤、缺食条件下进入不摄食、不生长的长的dauer larval state, 可长达数月。可长达数月。Daf-2基因突变的线虫即基因突变的线虫即使在有丰富的食物时仍进入使在有丰富的食物时仍进入dauer state，其寿命比正常线虫，其寿命比正常线虫长长2倍。倍。 线虫的线虫的clk-1基因：基因：该基因突变个体的细胞周期变长，寿命比该基因突变个体的细胞周期变长，寿命比正常胚胎长正常胚胎长70。Daf-2、clk-1及另外及另外2个个clk基因都突变的个基因都突变的个体的寿命延长体的寿命延长5倍。倍。 人的人的Werner Syndrome: 患者青春期生长缓慢，患者青春期生长缓慢，20余岁白发、余岁白发、易患心脏病，绝大多数死于易患心脏病，绝大多数死于50