發(fā)育復(fù)習(共12頁)

1、發(fā)育(fy)生物學 第一篇： 發(fā)育(fy)生物學基本原理第二篇： 動物(dngw)胚胎的早期發(fā)育第三篇： 動物胚胎的晚期發(fā)育第四篇： 發(fā)育生物學的新研究領(lǐng)域發(fā)育生物學（developmental biology）是一門研究生物體從精子和卵子發(fā)生、受精、發(fā)育、生長到衰老、死亡規(guī)律的科學。發(fā)展基礎(chǔ)：胚胎學、遺傳學、細胞生物學。預(yù)成論Preformation ：生物個體的一切組成部分都早就存在于胚胎中，各個部分隨著胚胎的發(fā)育而長大。漸成論Epigenesis ：在胚胎的發(fā)育過程中，各種結(jié)構(gòu)是逐漸形成的。小鼠( mus musculus,Mouse):哺乳動物模型1. 最小的哺乳動物之一 (25-40

2、g)，世代周期短；2. 生物進化上與人類接近 (60 - 75 百萬年)；3. 胎盤形成和早期胚胎發(fā)育與人類相近；4. 組織器官結(jié)構(gòu)和細胞功能與人類相似，有高級神經(jīng)活動;5. 小鼠基因組測序計劃已完成,人類99%的基因存在于小鼠，基因同源性高達78.5% ,基因組93%的區(qū)域基因排列順序與人類相同；6. 基因組改造的技術(shù)手段成熟；受精(Fertilization )：指兩性細胞（精子及卵子）融合并創(chuàng)造出具備雙親遺傳潛能的新個體的過程。受精過程:1、準備階段：卵母細胞成熟、精子獲能、精卵間的接觸和識別；2、實質(zhì)性階段：精子入卵、受精卵的激活并開始發(fā)育。精子的發(fā)生：1、場所：睪丸（生精小管）；2、

3、時期：從初情期開始直到生殖功能衰退。哺乳動物精子形成的主要變化1、頂體的形成：頂體是由高爾基復(fù)合體構(gòu)建成的囊狀結(jié)構(gòu)，似一頂“帽子”覆蓋于精子核頂部；2、精子核發(fā)生旋轉(zhuǎn)：隨著“帽子”的形成，精子核發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使頂體面向生精小管的基膜；3、鞭毛的形成：由中心粒構(gòu)成鞭毛；4、細胞器的變化：在精子形成的最后階段細胞核染色質(zhì)凝集(nngj)，大部分細胞質(zhì)成分被拋棄，線粒體環(huán)繞鞭毛基部形成環(huán)狀。精子和卵子(lunz)發(fā)生的比較：比較精子發(fā)生(fshng)與卵子發(fā)生的異同點：1、共性：精子發(fā)生與卵子發(fā)生統(tǒng)稱為配子發(fā)生，都是由原始生殖細胞分化產(chǎn)生配子的過程。其發(fā)育也共享有一些共同的特征。概括起來，其共性主要有3

4、點：（1）兩者都涉及減數(shù)分裂，因而成熟的卵子和精子都是單倍體，當精核與卵核在受精時融合后，一個物種正常的二倍體數(shù)被恢復(fù)；（2）兩者都涉及廣泛的形態(tài)學分化以利受精，精子的形態(tài)適應(yīng)包括鞭毛生長、核凝縮、細胞質(zhì)外排和頂體泡形成，卵子的形態(tài)適應(yīng)包括其大小劇增、營養(yǎng)積聚、外殼保護層形成、皮層顆粒組裝和控制胚胎發(fā)育胞質(zhì)決定子的重新分布等；（3）卵子與精子在受精未發(fā)生之前，都不能過長時間存活。2、差異：精子與卵子發(fā)生的減數(shù)分裂事件基本相似，但也存在一定差異。一個精原細胞經(jīng)精子發(fā)生過程形成4個精子，而1個卵原細胞經(jīng)卵子發(fā)生僅產(chǎn)生1個卵子。卵子發(fā)生耗時較長，卵子成熟是漸進的，在其分裂過程中，要被阻擋在一個或較多

5、個階段，在減數(shù)分裂過程中要被凍結(jié)很長時間。與卵子發(fā)生過程中卵母細胞的分化發(fā)生在減數(shù)分裂前期較長的時間相比，精子成熟是快速的，精子的特化主要發(fā)生在減數(shù)分裂后期由精子細胞變態(tài)成為精子這一較短的過程中。在這一變態(tài)過程中，單倍體精子細胞的核內(nèi)物質(zhì)高度濃縮，生出鞭毛，并排除多余的細胞質(zhì)。受精過程：1)頂體反應(yīng)：頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細胞。2)透明帶反應(yīng)：透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障；3)卵黃膜封閉作用：卵黃膜封閉作用是防止多精入卵受精的第二道屏障；4)雌、雄原核形成：雄原核形成和雌原核形成；5)原核(yun h)融合形成合子：雌雄原核融合形成合子(受精卵)。受精作用(zuyn

6、g)知識點概述：精子(jngz)獲能成熟的精子并不代表具有受精能力，必須在雌性生殖道內(nèi)獲能后才具備受精能力。卵子的準備動物排出的卵子并未成熟且成熟程度因動物種類不同而異，但只有達到減數(shù)第二次分裂中期時，才具備與精子受精的能力。卵子受精的標志是在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體。受精過程的三大反應(yīng)與防止多精入卵的兩道屏障:a.頂體反應(yīng)頂體反應(yīng)可使頂體內(nèi)的酶釋放出來，以溶解放射冠卵丘細胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通路。b.透明帶反應(yīng)（第一道屏障）透明帶反應(yīng)是精子借頂體酶作用穿越透明帶后與卵黃膜接觸瞬間產(chǎn)生的，阻止后來精子進入透明帶的生理反應(yīng)，是防止多精子入卵受精的第一道屏障。c.卵黃膜

7、封閉作用（第二道屏障）卵黃膜封閉作用則是精子入卵后卵黃膜發(fā)生的拒絕其他精子入卵的生理反應(yīng)，此為防止多精子入卵的第二道屏障。精子入卵后的變化：a.精子尾部脫離，原核膜解體形成比原細胞核大的雄原核；b.次級卵母細胞完成減數(shù)第二次分裂形成雌原核；c.最后兩核經(jīng)充分發(fā)育相互融合，形成合子。卵母細胞成熟形態(tài)學標志：1. 生發(fā)泡破裂（GVBD)；2. 第一極體排出；3.紡錘體形成；4.卵丘細胞擴展。受精促進肽（fertilization promoting peptide，F(xiàn)PP）：由前列腺分泌到精液的三肽(pGlu-Glu-ProNH2) ，可使小鼠或人的精子獲能和提高受精能力，還能抑制頂體丟失。卵裂（

8、 cleavage）: 是在特殊時間、以特定的形式、發(fā)生在特殊細胞中的有絲分裂。卵裂階段的細胞被稱之為卵裂球。卵裂目的：1. 使卵裂球的大小達到正常體細胞的水平；2. 使卵裂球產(chǎn)生差異從而分化為不同的細胞。卵裂期的特點：細胞分裂方式為有絲分裂細胞(xbo)數(shù)目增加(zngji)胚胎(piti)總體積不增加或略有縮小每個細胞體積減小DNA總數(shù)目增加哺乳動物卵裂的特點：(1)卵裂速度很慢，每次卵裂需12-24 小時；(2)旋轉(zhuǎn)式卵裂；(3)卵裂為不同步進行；(4)具有緊密化過程(compaction)；(5)與其他動物相比，合子基因表達時間早；(6)胚胎在囊胚期（即胚泡期）就已分化為內(nèi)細胞團 （

9、inner cell mass)及滋養(yǎng)層(trophoblast or trophectoderm)。胚胎緊密化（compaction）：哺乳動物在8-細胞階段前的卵裂球之間呈松散型排列。在第三次卵裂后，卵裂球突然擠在一起，卵裂球之間的接觸面增大，形成一個緊密的細胞球體。細胞表面致密化的機制：緊密化（campaction）為哺乳動物發(fā)育中第一次分化（滋養(yǎng)層與內(nèi)細胞團的分離）的外部條件。相鄰細胞表面之間的相互作用是導致胚胎壓縮的原因。有些專一性的細胞表面分子在胚胎緊密化過程中扮演著重要的角色。其中，在2細胞合成的糖蛋白E-cadherin主要集中于卵裂求相互接觸的表面上。內(nèi)細胞團的形成：內(nèi)細胞團

10、的產(chǎn)生是哺乳動物早期發(fā)育的關(guān)鍵步驟之一。通過對活體胚胎的觀察研究，發(fā)現(xiàn)這種重要決定作用僅僅依賴于細胞于某一正確時間出現(xiàn)在某一正確的位置。緊密化后位于外層的細胞將形成滋養(yǎng)層細胞，而內(nèi)部的細胞將發(fā)育成胚胎。一個細胞是否成為胚胎或滋養(yǎng)層細胞，完全取決于緊密化作用后細胞所處的位置是位于外周還是內(nèi)部。胚胎干細胞來源：人類的同卵雙生的發(fā)生(占出生總數(shù)的0.25%)發(fā)生在滋胚層形成前(約受精后5天前)的分割，有獨立的絨毛膜和羊膜。占同卵雙生的33%。發(fā)生在滋胚層形成后但羊膜形成前(約受精后59天)的分割，共用絨毛膜，有獨立的羊膜。占同卵雙生的66%。發(fā)生在羊膜形成后(約受精9天后)的分割，共用絨毛膜和羊膜，

11、易出現(xiàn)連體兒。干細胞的概念：干細胞是指那些具有自我更新能力，在一定的條件下又能產(chǎn)生各種高度分化的子代細胞的增殖性細胞。目前公認的干細胞所應(yīng)具備的幾點主要的細胞生物學特點：全能性無限(wxin)增殖性胚胎干細胞具有(jyu)種系傳遞的功能胚胎干細胞易于進行基因改造(gizo)操作胚胎細干胞保留了正常二倍體的性質(zhì)且核型正常胚胎干細胞來源：1體內(nèi)體外發(fā)育的早期胚胎：它是建立ES細胞系的主要途徑，絕大多數(shù)的ES細胞系都是通過該途徑建立的。2、通過體細胞核移植建立ES細胞系。3、利用孤雌胚胎建立ES細胞：分離孤雌囊胚ICM可建立ES細胞系。4、原始生殖細胞克隆轉(zhuǎn)化而來的胚胎干細胞。5、其他來源：羊水細胞

12、、上胚層細胞、性腺？高度的分化潛能三胚層的分化潛能：體外分化實驗、體內(nèi)分化實驗即畸胎瘤實驗、定向分化實驗 、嵌合體實驗（1）體內(nèi)分化潛能。將ES細胞注射于同源動物或SCID小鼠則形成復(fù)雜的混合組織瘤。取瘤作組織切片觀察，一般可見到三個胚層的不同組織細胞。（2）體外分化潛能。ES細胞在懸浮培養(yǎng)或在視黃酸等分化誘導劑或聚集堆疊培養(yǎng)時，會自發(fā)分化，形成神經(jīng)、血液細胞、軟骨、心肌、上皮細胞等組織細胞類型，部分形成類胚體（含有三個胚層的不同細胞）。（3）嵌合體試驗。嵌合體試驗是驗證ES細胞全能性的最穩(wěn)定實驗，即ES細胞與正常胚胎嵌合，如能產(chǎn)生包括生殖系在內(nèi)的各個組織器官且能產(chǎn)生功能性配子的嵌合體（種系嵌

13、合體）個體，即可證實的確分離到具發(fā)育全能性的ES細胞系。（4）核移植。用ES細胞作核供體進行核移植可獲得克隆后代，Wakaynma等（1999）自小鼠ES細胞核移植得到克隆小鼠150。Campell(1996)和trelchenko(1998)等分別得到類ES細胞核移植綿羊、牛。骨髓間充質(zhì)干細胞(bone marrow-derive Mesenchymal stem cells， 骨髓MSCs) ，因其比較容易貼壁和形成成纖維樣的克隆,因此有的文獻也把MSCs稱做成纖維細胞集落形成單位(Colony forming unit fibroblast,CFU-F)。又由于它們來自骨髓的支持結(jié)構(gòu),并

14、作為滋養(yǎng)層支持造血(zo xu)干細胞的生長,因此也有人稱其為骨髓基質(zhì)干細胞(Bone marrow stromal cells, BMSCs)。iPS細胞(xbo)(誘導式多能干細胞 inducedpluripotentstemcell )：是指體細胞經(jīng)過基因(jyn)重編程，回歸到胚胎干細胞的狀態(tài)，從而具有類似胚胎干細胞的分化能力。iPS技術(shù)(jsh)的價值所在：突破一：實現(xiàn)了人類成熟體細胞的重編程為類似(li s)胚胎干細胞的多能干細胞；突破二：開辟了人類干細胞(xbo)來源的新途徑（人類之前的ES細胞研究，都需要人類卵細胞作為來源。來源有限）；突破三：成功繞開了卵細胞以及胚胎操作這些有

15、關(guān)倫理的障礙（人類之前的ES細胞研究，要破壞胚胎。受倫理譴責。）；突破四：采用基因工程的手段來研究細胞工程，提供了一種新的思路和方法，也是研究發(fā)育生物學、疾病發(fā)生發(fā)展機制、基因與蛋白質(zhì)功能分析等的十分重要的實用模型。缺陷：1、效率低下：5K到10K個細胞才能有一個iPS細胞系；2、載體的安全性：采用了穩(wěn)定轉(zhuǎn)化的病毒載體，病毒載體本身的序列都有可能致瘤；3、候選基因的安全性：c-myc是一種轉(zhuǎn)錄因子，也是一種可使細胞無限增殖，獲永生化功能，促進細胞分裂的基因，與多種腫瘤發(fā)生發(fā)展有關(guān)；4、候選基因的范圍：各自的4個候選基因有兩個重復(fù)，可見還可進一步縮小范圍；5、重編程的分子機制：尚不清楚；6、不同

16、基因誘導獲得的iPS，再生出特定組織能力也有所不同。細胞核移植（nuclear transfer）是指將早期胚胎細胞、胎兒細胞或成體動物的細胞核移植到去核的卵母細胞中，重新組成重構(gòu)胚（reconstructed embryo）或克隆胚（cloned embryo）并使之發(fā)育成成體動物的過程。核供體：胚胎細胞、胎兒細胞、體細胞（somatic cell）核受體：早期胚胎細胞、受精卵、MII期卵母細胞克隆效率低下(dxi)的原因：供核基因組完全沒有(mi yu)進行重編程重構(gòu)胚很快死亡；（2）部分(b fen)重編程,重構(gòu)胚在不同的發(fā)育階段死亡 ； （3）完全重編程,產(chǎn)生正常的克隆動物。體細胞核移

17、植技術(shù)(somatic cell nuclear transplantation)是指，將分化程度較高的體細胞移植入去核的卵母細胞中構(gòu)建新合子的生物技術(shù)。轉(zhuǎn)基因動物 transgenic animal概念 :指用人工方法將外源基因?qū)牖蛘系交蚪M內(nèi)，并能穩(wěn)定傳代的一類動物。特點：分子及細胞水平的操作，組織和整體水平的表達。目的：培育新種，獲取人類所需的生物產(chǎn)品，或進行基因功能的研究。外源基因的導入方法：1）顯微注射法-微注射法（microinjection）：它是創(chuàng)造轉(zhuǎn)基因動物的有效途徑。2）逆轉(zhuǎn)錄病毒介導法：3）胚胎干細胞法生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物的流程圖4）精子載體法生殖細胞（germ cell）

18、又稱配子（gamete），包括(boku)精子和卵細胞，均為單倍體細胞，如人類有23條染色缽，其中一條是性染色體。生殖質(zhì)（germ plasm）：在有些動物的卵母細胞中已經(jīng)有生殖質(zhì)的存在，具有(jyu)生殖質(zhì)的細胞將分化為原生殖細胞PGCs。生殖質(zhì)由蛋白質(zhì)和RNA組成，定位于卵質(zhì)的特殊區(qū)域，具有生殖質(zhì)的細胞將分化成為原生殖細胞。1. 上一代(y di)留給卵子的”嫁妝”，2. 是新一代生殖細胞的發(fā)源處，3. 是維持種系延續(xù)的基地。4. 決定胚胎細胞分化成生殖細胞的細胞質(zhì)成分線蟲的P顆粒：線蟲的生殖質(zhì)通常被稱為P顆粒，對它的分配是通過一種不對稱分裂實現(xiàn)的，這種分裂方式把它只分配到生殖細胞中，而不

19、分配到注定要成為體細胞的姊妹細胞中。受精卵的第一次分裂產(chǎn)生一個含P顆粒的種系細胞P1和一個體細胞AB。pie-1基因參與P分裂球干細胞特性的維持PIE-1蛋白只在生殖細胞譜系的分裂球中出現(xiàn)，但 PIE-1蛋白并非P顆粒的成分。PIE-1蛋白抑制P分裂球中合子基因的轉(zhuǎn)錄，這種轉(zhuǎn)錄的抑制作用會保護生殖細胞免受促進體細胞發(fā)育的那些轉(zhuǎn)錄因子的影響。X染色體失活：哺乳動物兩性個體擁有的X 染色體數(shù)目不等,為保持兩性個體的劑量平衡, 在胚胎發(fā)生早期雌性兩條X染色體中的一條發(fā)生一系列表觀遺傳修飾事件形成無活性的異染色質(zhì)并在隨后的細胞增殖分化過程得以維持和傳遞, 這一現(xiàn)象被稱為哺乳動物的X 染色體失活( X

20、chromosom inactivation, XCI)。原腸作用（gastrulation）:是胚胎細胞劇烈的、高速有序的運動過程，通過細胞運動實現(xiàn)囊胚細胞的重新組合。原腸形成期間，囊胚細胞彼此之間的位置發(fā)生變動，重新占有新的位置，并形成由三胚層細胞構(gòu)成的胚胎結(jié)構(gòu)。原腸胚(gastrula): 原腸作用期的胚胎。原腸作用(zuyng)中的主要細胞遷移：外包(epiboly)內(nèi)陷(ni xin)(invagination)內(nèi)卷(involution)內(nèi)移(ingression)分層(delamination)集中(jzhng)延伸(convergent extension)概念內(nèi)細胞群：上胚層

21、、下胚層、羊膜腔、卵黃囊。滋養(yǎng)層：合體滋養(yǎng)層、細胞滋養(yǎng)層、胚外中胚層、胚外體腔、體蒂、初級干絨毛與絨毛膜板。羊膜腔：上胚層與滋養(yǎng)層之間的腔隙。卵黃囊（初級）：下胚層及其來源內(nèi)貼于胚泡腔之細胞圍成之腔。上胚層：下胚層：合體滋養(yǎng)層：在植入的過程中，與內(nèi)膜接觸的滋養(yǎng)層細胞迅速增殖，滋養(yǎng)層增厚，并分化為內(nèi)外兩層。外層細胞互相融合，細胞間界限消失，稱合體滋養(yǎng)層（syncytiotrophoblast)。細胞滋養(yǎng)層：內(nèi)層細胞界限清楚，由單層立方細胞組成，稱為細胞滋養(yǎng)層（cytotrophoblast)。變態(tài)（metamorphosis)：很多動物均經(jīng)歷一個幼蟲期，幼蟲具有與成體非常不同的特點，其形態(tài)和構(gòu)造

22、經(jīng)歷明顯的階段性變化，其中有一些器官退化消失，有些得到改造，有些是新生出來的，從而結(jié)束幼蟲期，建成成體的結(jié)構(gòu)。這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為變態(tài)。如毛蟲變?yōu)槌赡旰?、蝌蚪變?yōu)榍嗤?。蛻?molting):在節(jié)肢動物中，幼蟲期及成年前體積的增加伴隨角質(zhì)的退化脫落(tulu)，而形態(tài)結(jié)構(gòu)未發(fā)生大的改變，稱為蛻皮。原變態(tài)：少數(shù)低等的昆蟲類，如跳蟲和雙尾蟲等的幼體雖經(jīng)歷多次蛻皮，但不具(b j)明顯的幼蟲期而是直接發(fā)育成成蟲。半變態(tài)：不經(jīng)過蛹期的變態(tài)形式，故又稱為簡單(jindn)變態(tài)或不完全變態(tài)。直翅類和半翅類，如蝗蟲和臭蟲等；若蟲，稚蟲。蛻皮激素:由前胸腺分泌,負責幼蟲新殼的泌成和硬化、蛹化、蛹殼的形成以及蛻皮相

23、關(guān)的生長和分化等?；蚪M印記（Genomic imprinting），又稱為遺傳印記（Genetic imprinting），是近年來發(fā)現(xiàn)的一種不遵從孟德爾定律的依靠單親傳遞某些遺傳學性狀的現(xiàn)象，是指在配子或合子發(fā)生期間，來自親本的等位基因或染色體在發(fā)育過程中產(chǎn)生專一性的加工修飾，導致后代體細胞中兩個親本來源的等位基因有不同的表達活性，具有這種現(xiàn)象的基因稱為印記基因（imprinted gene）。印記基因中只表達父方、母方關(guān)閉的基因稱為母源印記基因，如Igf2( insulin-like growth factor 2)；只表達母方、父方關(guān)閉的基因稱為父源印記基因，如H19。印記基因已成為表觀遺傳理論的重要組成部分。印記基因的特征1. 每一個