发育生物学教学大纲

《发育生物学》教学大纲（供生物科学专业四年制本科使用）一、课程性质、目的和任务发育生物学被公认为是当今生命科学的前沿分支学科，是研究生物体发育过程及其调控机制的一门学科。发育生物学不同于传统的胚胎学，它是生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学等学科与胚胎学相互渗透的基础上发展形成的一门新兴的学科，是胚胎学的继承和发扬。发育生物学是生物学各专业的限选课程，是在学习一定的专业基础课的基础上进一步学习的高级专业课程。根据本科教学加强基础、注重素质、整体优化的原则，使学生将所学习的专业基础课和专业课形成一个完整的知识体系。过本课程的学习，应对各种生物体的胚胎发育过程、发育规律、发育生物学的基本研究技术，以及发育生物学的研究进展有一定的了解。二、课程基本要求本课程分为掌握、熟悉、了解三种层次要求。掌握的内容要求理解透彻，能在本学科和相关学科的学习工作中熟练、灵活运用其基本理论和基本概念。熟悉的内容要求能熟知其相关内容的概念及有关理论，并能适当应用。了解的内容要求对其中的概念和相关内容有所了解。通过本课程的学习，使学生掌握生物个体发育中生命过程发展的机制。在学习和掌握发育生物学知识的过程中，要求将所学过的其他相关学科，如分子生物学、细胞生物学、遗传学、生物化学、生理学、免疫学和进化生物学等的知识融会贯通，串联整合形成完整的知识体系，并结合当今的研究进展开拓学生的眼界。考试内容中掌握的内容约占70%，熟悉、了解的内容约占25%，5%左右的大纲外内容。本大纲的参考教材是面向21世纪教材《发育生物学》第二版（张红卫主编，北京，高等教育出版社，2006年）。三、课程基本内容及学时分配发育生物学教学总时数为72学时，其中理论为54学时，实验为18学时，共22章。本课程共分四篇，第一篇从第一到四章，主要内容为发育生物学基本原理，第二篇从第五章到第十一章，主要内容为动物胚胎的早期发育，第三篇从第十二章到第十八章，主要内容为动物胚胎的晚期发育，第四篇从第十九章到第二十二章，主要内容为发育生物学的新研究领域。绪论（3学时）【掌握】1．发育生物学的概念。2．发育生物学研究的内容与研究范围。【熟悉】1．发育生物学的发展与其他学科的关系。2．发育生物学的展望与应用。3．发育生物学的模式生物。【了解】发育生物学的发展简史。第一篇发育生物学基本原理（7学时）第一章细胞命运的决定（3学时）【掌握】1．细胞命运特化的基本概念。2．细胞命运特化的基本原理。3．形态发生决定子的分子机制，主要掌握几种重要模式动物形态发生决定子的分子特点。【熟悉】1．细胞命运的决定的两种机制，自主特化和渐进特化。2．在学习两栖类动物早期胚胎发育的渐进特化时，了解Spemann所做的相关实验及组织者理论，及后来对其理论的发展。【了解】细胞命运自主特化在典型模式动物中的具体体现。第二章细胞分化的分子机制－转录和转录前的调控（1学时）【掌握】1．染色质水平的调控。2．基因表达的时间和空间特异性。【熟悉】转录水平调控的分子机制。【了解】差异基因转录的调控机制。第三章细胞分化的分子机制－转录后的调控（2学时）【掌握】1．RNA加工水平的调控制。2．翻译水平的调控。【熟悉】从整体上认识不同水平调控模式。【了解】不同的调控方式对细胞分化的影响。第四章发育中的信号转导（1学时）【掌握】1．参与胚胎早期发育的信号通路。2．一些关键信号传递的过程。【熟悉】信号调控的机制及其对胚胎发育的影响。【了解】不同信号通路的网络关联。第二篇动物胚胎的早期发育（18学时）第五章受精的机制（2学时）【掌握】1．精子和卵子的识别。2．精子穿过卵膜。3．精子和卵子的融合。【熟悉】1．受精过程，主要把握顶体反应的过程和分子机制。2．防止多精受精的机制。【了解】精卵的识别在体外受精和体内受精的动物中有所不同，可适当了解其分子机制。第六章卵裂（2学时）【掌握】1．胚胎的卵裂方式，影响卵裂的因素。2．卵裂的分子机制。3．不同卵裂方式形成囊胚的类型。【熟悉】1．不同卵裂方式形成囊胚的类型。2．卵裂周期与一般细胞周期的异同。【了解】卵裂期间的化学变化。第七章原肠作用-胚胎细胞重组（3学时）【掌握】1．文昌鱼原肠胚的形成。2．两栖类原肠形成。3．哺乳动物的原肠形成。4．原肠形成的外形和内部的变化。【熟悉】1．不同模式动物的原肠作用过程的异同。2．活体染色方法、未来器官物质的分布。【了解】原肠作用的机制。第八章神经胚和三胚层分化（3学时）【掌握】1．神经胚的形成。2．中胚层的发育。3．内胚层的发育。【熟悉】1．器官的分化。2．胚层分化的机理，如神经外胚层与非神经外胚层分化的分子机制。【了解】中胚层和内胚层在脊椎动物胚胎发生中的变化。。第九章胚胎细胞的相互作用－胚胎诱导（3学时）【掌握】1．胚胎诱导的基本概念。2．发育过程中的胚胎诱导。【熟悉】1．胚胎诱导、次级胚胎诱导、三级胚胎诱导，以及临近组织相互作用的形式和机制；2．几个典型的胚胎诱导的实例，包括上皮和间质的诱导作用，果蝇眼发育的胚胎诱导等。【了解】胚胎诱导的分子机制。第十章果蝇胚轴形成（3学时）【掌握】果蝇胚轴形成。【熟悉】1．前后轴、背腹轴及左右轴的形成机制。2．通过果蝇和脊椎动物胚轴形成的学习，使学生理解胚轴形成的一般原理，以及胚轴形成过程基因表达调控的机制。【了解】1．果蝇胚轴形成过程中基因调控的分子机制。2．了解两栖、鱼类以及哺乳动物胚轴形成的特点。第十一章脊椎动物胚轴形成（2学时）【掌握】1．两栖类胚轴形成。2．鱼类胚轴的形成。3．哺乳动物胚轴的形成。【熟悉】1．前后轴、背腹轴及左右轴过程2．生物进化过程中胚轴的进化。【了解】胚轴形成的一般规律。第三篇动物胚胎的晚期发育（16学时）第十二章脊椎动物中枢神经系统和体节形成机制（2学时）【掌握】1．神经管的发育，重点把握神经管发育的一般模式和特点。2．神经管的形成以及中枢神经系统的形成。3．体节形成机制。【熟悉】1．神经嵴细胞的迁移和神经系统发育。2．不同的中枢神经系统发育的各自特点。【了解】神经嵴细胞的发生部位、特点和分化命运。第十三章神经系统的发育（2学时）【掌握】1．神经嵴细胞的迁移和发育。2．神经细胞的分化神经连接的形成成体神经系统的可塑性。【熟悉】1．主要熟悉神经嵴细胞的各类衍生物和迁移的大致过程。2．神经诱导作用。3．神经管的分化。4．神经元的分化、生长和死亡。【了解】1．对于成体神经系统的可塑性问题，可参阅最新研究文献做适当了解。2．关于神经细胞的分化也就是神经管中的干细胞分化成什么神经细胞的问题，目前所了解的也不太清楚，做适当了解即可。第十四章性腺发育和性别决定（3学时）【掌握】1．哺乳动物的初级性别决定与次级性别决定。2．果蝇的性别决定。【熟悉】爬行动物等的环境性别决定。【了解】性腺的发育及雌雄同体。第十五章生殖细胞发生（3学时）【掌握】1．不同物种生殖细胞的起源与分化，重点把握生殖细胞发生的两种方式。2．精子发生与卵子发生，重点把握二者的区别。【熟悉】生殖细胞定向分化的决定的机制。【了解】生殖细胞迁移。第十六章附肢的发育和再生（3学时）【掌握】1．附肢的发育，特别是鸟翅的发育是发育研究的一个经典模型。2．附肢的再生，主要掌握附肢再生的一般过程。【熟悉】附肢发育的过程中顶端外胚层嵴对附肢发育的重要作用，可以和胚胎诱导一章结合学习。【了解】再生的分子机制，目前比较热门，可参考相关文献。第十七章眼的发育（1学时）【掌握】1．脊椎动物眼的发育。2．晶状体的发育。【熟悉】晶状体的再生是一个细胞转分化的典型例子，可与附肢的再生比较学习。【了解】对于角膜的发育做适当了解即可。第十八章变态—激素调节发育和细胞分化（2学时）【掌握】1．昆虫的变态是本章内容的重点，主要掌握昆虫变态的一般过程和变态的调控激素。2．对于两栖类的变态主要掌握两栖类变态过程中的生理变化及激素。【熟悉】变态被称为是第二次胚胎发育，变态的过程非常复杂，要求熟悉其经历的基本过程。【了解】对于变态的机制，目前所知道的不多，做适当了解即可。第四篇发育生物学新热点（10学时）第十九章干细胞（3学时）【掌握】1．干细胞的定义。2．胚胎干细胞与成体干细胞的区别。【熟悉】干细胞在对发育生物学发展所起的作用。【了解】干细胞在再生医学中的应用。第二十章动物发育的环境调控（2学时）【掌握】1．不同环境因子对发育的调控。2．影响发育的环境因子类型。【熟悉】1．环境对正常发育的调控以及环境对发育的扰乱。2．遗传和环境之间的相互作用对发育的影响。【了解】环境控制发育的一些典型例子。第二十一章发育机制的进化（2学时）【掌握】1．发育和进化的关系。2．达尔文的发育和进化观。3．胚胎的起源。【熟悉】1．比较胚胎学发展经历。2．发育的制约因素。【了解】分子水平的发育和进化，进化发育生物学的形成。第二十二章植物的生长发育（3学时）【掌握】1．植物与动物发育机制的区别。2．植物的双受精。【熟悉】1．几种植物分子生物学研究中的模式生物。2．植物的营养生长。【了解】植物的生殖生长中的成花诱导。《发育生物学》实验教学大纲（供生物科学专业四年制本科使用）一、实验教学的指导思想和教学目的发育生物学是一门实验性很强的学科，实验技术对发育生物学的发展作出了突出的贡献，特别是分子生物学的兴起给发育生物学带来了活力。本课程的教学特点是以实验教学和多媒体教学相结合的方式进行教学，以期学生理解复杂的发育过程与机理，并激发学生的学习兴趣。实验教学中既让学生观察动物早期发育所经历的过程，又让学生自己动手，获得动物的胚胎进行实验。实验以模式生物海胆、文昌鱼和蛙等为实验材料，围绕从生殖细胞发身到个体形成这一发育过程进行综合实验。通过多媒体演示、显微镜观察、人工授精与孵化，了解生殖细胞发生和胚胎发育过程中各个时期的形态、组织结构变化的特点。使学生能从整体形态结构、细胞、组织和分子四个水平上综合了解在从无脊椎动物向脊椎动物进化过程中动物胚胎发育的演变过程。目的是使学生掌握某些分析发育机制的方法，熟悉相关发育生物学的研究技术，了解进化发育过程中生物的形态和组织结构的演变，为学生进入科研阶段奠定良好的基础。二、实验教学的基本要求1．遵守实验室规章，爱护实验仪器设备。2．严谨细致、认真观察、独立思考，详细记录实验结果。三、实验教材参考清华大学、北京大学、山东大学、中国海洋大学和福建师范大学发育生物学相关实验指导，自编实验讲义。四、实验考核实验成绩：实验教学过程成绩、实验报告成绩各占50%。1．实验过程表现成绩：包括学习态度是否认真、实验操作是否正确规范、基本技能掌握程度、是否具有创新意识、是否具有合作精神等方面。2．实验报告成绩：包括实验报告格式是否正确、原理是否论述清楚、实验结果分析讨论是否符合逻辑，报告字迹是否清楚等方面。五、实验项目表序号实验项目学时实验要求实验类型备注1海胆的胚胎发育观察4结合实验观察结果绘图，理解海胆胚胎发育过程及其特点。基本技能训练2文昌鱼发育各阶段胚胎及形态特征和成体结构观察5观察文昌鱼各发育时期的胚胎形态和成体形态结构特点，结合文昌鱼在发育生物学中所处的特殊的进化地位理解无脊椎动物早期发育各时期的特综合性实验点。3蛙的早期胚胎发育观察5掌握蛙的早期胚胎发育过程，并与海胆、文昌鱼等的发育过程和形态结构相比较，理解在从无脊椎动物向脊椎动物进化的过程中动物胚胎发育的演变和组织结构的复杂化。基本技能训练4鸡的胚胎发育观察4掌握鸡的胚胎发育过程，结合理论课中胚轴和附肢的形成，理解鸟类胚胎发育过程的主要事件。基本技能训练六、主要参考资料1．《生命科学实验技术》，郝福英主编，北京大学出版社，2004年第一版。2．《分子克隆实验指南》，J.萨姆布鲁克主编，科学出版社，2002年的第二版。3．《现代分子生物学实验技术》，卢圣栋主编，中国协和医科大学出版社，2001年第二版。