肌肉的生长发育及其调控PPT课件

外部投入：外部投入： 营养营养 管理管理 内部投入：内部投入： 品种品种 性别性别 畜牧业的宗旨畜牧业的宗旨 通过畜禽的生命活动将饲料等相对廉价的投入 品转换为具有更高营养价值或经济价值的动物产品 。 1 动物肌肉生长发育及其调控动物肌肉生长发育及其调控 2 肌肉的生理功能肌肉的生理功能 : 运动运动 器官的形态器官的形态 产热产热 肌肉的三种类型肌肉的三种类型 : 心肌心肌 平滑肌平滑肌 骨骼肌骨骼肌 一、肌肉的组织结构一、肌肉的组织结构 3 Smooth muscle cells 4 Cardiac Muscle Cells (Cardiomyocytes) 短圆柱状 ,有分支显横纹。核 :1-2个 ,位于中央。 连接处染色深 闰盘 (intercalated disc) 5 Skeletal Muscle Cells Myoblasts and Satellite Cells 1. Non-striated 2. Spindle or non-spindle 3. Mononucleated 4. Non-Contractile 5. Non-terminally differentiated 6 Skeletal Muscle Cells Myotube and Myofibers 1. Striated 2. Very large spindle (tube) shaped cells 3. Multinucleated 4. Contraction controlled by neural input; Voluntary 5. Terminally differentiated (Permanently withdrawn from cell cycle) 7 1、肌肉系统的来源 二、肌肉的生长发育 骨骼肌、平滑肌和心肌的肌肉系统均来自中胚层组织。骨骼肌、平滑肌和心肌的肌肉系统均来自中胚层组织。 （ 1） 骨骼肌来自体节球和自枕部直至骶部的体节骨骼肌来自体节球和自枕部直至骶部的体节 脊椎动物的轴旁中胚层分化 为体节，成对排列于胚胎中 央神经管的两侧 ; 8 随着体节的进一步发育，其背侧部分可形成生皮肌节（ dermomyotome） ; 生皮肌节的中部又可进一步形成生肌节（ myotome） 生肌节细胞很快分化为成肌细胞（ myoblast），进而融 合形成肌管（ myotube），最终形成骨骼肌。 9 （ 2） 平滑肌来自原始消化管及其衍生结构周围平滑肌来自原始消化管及其衍生结构周围 的脏壁中胚层；的脏壁中胚层； （ 3）心肌来自心管周围的脏壁中胚层）心肌来自心管周围的脏壁中胚层 。 10 2、肌肉生长和发育的一般规律 p 出生前和出生后平滑肌生长主要靠细胞增殖，细胞 肥大的能力有限； p 哺乳动物出生前心脏生长主要靠细胞增殖 ,但出生 后主要靠细胞肥大 ,没有新的细胞形成； p 成肌细胞在出生前后均可以分裂增殖，但一旦融合 形成肌管和肌纤维，即失去增殖能力，出生后骨骼肌 的生长只能靠预先形成的肌纤维的肥大。 11 （ 1）骨骼肌的发育 p 中胚层的间充质干细胞分 化 肌肉祖细胞 单核的 成肌细胞 p 单核的成肌细胞融合形成 梭形的多核细胞肌管 p 肌管分化形成肌纤维 p 肌纤维生长并最终达到成 熟 12 （ 2）出生后骨骼肌的生长 肌肉的增大称 “肥大 ”。 肥大的途径： （ 1）增加新的肌原纤维，使生理直径增大； （ 2）表现为长度增加，增加肌节而变长。 13 三、肌肉生长调控三、肌肉生长调控 改变基因型 “internal” l 遗传育种 l 转基因 优化环境 “external” l 优化营养供应，满足不同基因型动物在不同生产条件下的 营养需求 l 优化管理制度，最大程度地降低环境中影响动物生产性能 的负面因素，包括各种应激因子和致病因子 “黑箱 ” 调控 “intermediate” l 调控动物机体内部的 生理生化过程 ，协调基因型与环境之 间的相互作用，最大程度地发挥的动物遗传潜能 14 1、肌肉生长的基因调控、肌肉生长的基因调控 Pax7 15 肌肉生长抑制素 (Myostatin) 16 17 18 2、机体、机体 “黑箱黑箱 ”内的整合机制内的整合机制 基因型 营养生理生化过程生理生化过程 ? 表现型 19 神经内分泌生长轴神经内分泌生长轴 Hypothalamus Pituitary Liver TRH GHRH SRIF (SS) GH GHR Muscle & Other Target Tissues GHR IGF-I Direct Indirect (-) (-) (-) (-) 发育 生长 繁殖 免疫 20 生长激素生长激素 - 生长轴中心环节生长轴中心环节 化学性质 分泌模式 发育规律 生理功能 21 生长激素生长激素 化学性质化学性质 由腺垂体合成和分泌的一种蛋白质，由 191 个氨基酸组成，分子量为 22KD。 pGH基因 定位于 12号染色体， 全长为 2231bp。 22 生长激素生长激素 分泌模式分泌模式 泌乳二花脸猪和大白猪生长激素脉冲式释放 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 分钟 GH(ng/l) 大白猪 (2号 ) 二花脸猪 (2号 ) 呈脉冲式释放 大白猪 GH总体 水平高于二花脸 猪 主要由于基础分 泌和峰值较高 23 生长激素生长激素 发育规律发育规律 垂体 GH基因表达在出 生时较高，随后有所 下降 0-180天大白猪 GH基 因表达丰度高于二花 脸猪 垂体 GH表达的发育性 变化与生长曲线不相 关 24 生长激素生长激素 生理功能生理功能 促进细胞增殖，促生长作用（骨骼、肌肉等） 促进脂肪分解，改善胴体质量（体脂） 促进泌乳（乳腺组织） 促进性腺发育，延缓衰老（性器官等） 直接作用，或间接作用（通过其他激素或酶起作用） 25 生长激素受体生长激素受体 GH靶机制靶机制 分子特性 发育规律 组织特异性 26 生长激素受体生长激素受体 分子特性分子特性 猪 GHR（ pGHR） cDNA全长为 1952 bp，编码 638个 AA。猪 GHR cDNA序列与人和兔的同源性均为 89% ， pGHR与 hGHR氨基酸序列同源性 89% ，与兔 GHR（ rGHR）氨基酸序列同源性 83% 。 GHR是一种跨膜蛋白，属于生长激素 /催乳激素 /细胞 因子 /造血因子受体超家族成员。 27 生长激素受体生长激素受体 发育规律发育规律 猪肝脏 GHR 和 IGF-I 基因表达的 发育模式相同 猪肝脏 GHR 和 IGF-I 表达与生长 速度呈显著正相关 大白猪肝脏 GHR 和 IGF-I表达高于 二花脸猪 猪生长速度取决于 GH作用的靶机制 28 生长激素受体生长激素受体 组织特异性组织特异性 背最长肌 GHR 的表 达模式与肝脏不同 背最长肌 GHR 和 IGF-1之间相关不显 著，提示肝脏以外 的 IGF-1的表达可能 不依赖 GH GHR广泛分布于几 乎所有组织，但表 达模式各异，显示 组织特异性的调控 机制 29 Manipulating rGH l USA approved, China not l Injection or implantation l Species-specific Bata-agonist nutrient repartitioning l residues l Side effects l Banned in China 30 Manipulating CT2000 improve endogenous GH secretion l Approved in China l New feed additive l No Species specificity 31 3、肌肉生长的营养调控、肌肉生长的营养调控 日粮中营养成分 能量、蛋白质、氨基酸、矿物质等 日粮中生物活性物质 半胱胺、活性肽等 32 Muscle growth & meat quality 33 Meat quality parameters: Meat colour Tenderness Water holding capacity Taste Involved physiological and biochemical indices: Myofibre type composition Intramuscular fat content Chemical composition Flavour-bearing substances Muscle growth & meat quality 34 四、骨骼肌的类型及调控 35 Breast & upper wing Flight Muscle (fast fibers) “white meat” Leg & thigh Postural Muscle (slow fibers) “dark meat” 36 1. 肌纤维的分类肌纤维的分类 性状 I型 a型 b型 颜色 收缩特性 代谢特性 直径 线粒体 ATPase活性 脂质含量 糖原含量 红 慢、持久 有氧氧化 细 多、大 低 高 低 红 快、易疲劳 有氧、酵解 中等 中等 高 中等 高 白 快、易疲劳 无氧酵解 粗 少、小 高 低 高 肌纤维类型的转化及其意义 37 2. 肌纤维的分类方法 a或 x型 型 b型 （ 1） ATPase染色法 38 （ 2） 琥珀酸脱氢酶（ SDH）染色法 b型 a或 x型 型 39 Fast, reliable, sensitive, quantitative, collective biopsy tissue （ 3） 分子生物学方法 肌球蛋白重链异构体（ MyHC、 MyHC、 MyHC、 MyHC）分别特征性的对应型、 型、型和型种不同类型的肌纤维。 40 MyHC I 型纤维比例的发育性变化型纤维比例的发育性变化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2x I 型 41 2x