发育生物学 期末复习

一、发育的主要功能：产生细胞的多样性（细胞分化）；保证世代的连续（繁殖）。二、发育的基本阶段：①胚前期:配子发生、成熟、排放的时期—生殖生物学（reproductivebiology）。②胚胎期：受精、卵裂、囊胚、原肠胚、神经胚、器官发生、新个体（幼虫、幼体，变态）。③胚后期：性成熟前期、性成熟期、衰老期（老年学）、死亡。三、发育的主要特征和普遍规律：细胞增殖（celldivision）：伴随发育的整个过程中，不同时期、不同结构增殖速度不同细胞分化（celldifferentiation）：从受精卵产生各种类型细胞的发育过程称为细胞分化。或者说，细胞的形态、结构和功能上的差异性产生的过程为细胞分化。图式形成：胚胎细胞形成不同组织、器官和构成有序空间结构的过程。形态发生（morphogenesis）：不同表型的细胞构成组织、器官，建立结构的过程。卵裂：细胞分裂快、没有(或短)细胞生长的间歇期，因而新生细胞的体积比母细胞小。胚胎在基本的pattern形成之后，其体积会显著增长，原因在于细胞数量增加、细胞体积增加、胞外物质的积累。不同组织器官的生长速度也各异。Determination:指细胞特性发生了不可逆的改变，发育潜力已经单一化。Specification:指一组细胞在中性环境下离体培养，它们仍按其正常命运图谱发育。诱导信号在细胞之间传递的三种方式：扩散性信号分子、跨膜蛋白的直接互作、间隙连接信号传导特点:传递距离有限；并非所有细胞都能对某种信号发生反应；不同类型细胞可对同一信号发生不同反应,e.g.,乙酰胆碱使心肌收缩频率下降，但促使唾液腺分泌唾液。模式生物的主要特征：取材方便；胚胎具有较强的可操作性；可进行遗传学研究脊椎动物模式生物：两栖类：非洲爪蟾；鱼类：斑马鱼；鸟类：鸡；哺乳动物：小鼠。1.非洲爪蟾主要优点：1.取卵方便，不受季节限制；2.卵D=1.4cm、胚胎体积大，易于操作；3.发育速度快，抗感染力强，易于培养。4、卵母细胞减数分裂。主要缺点：异源四倍体，突变难。2.斑马鱼主要优点：1.易于饲养，性成熟短，3个月；产卵力强；2.体外受精和发育，胚胎透明，易于观察;3.易于遗传操作：如杂交、诱变；4.基因组测序已完成;5、胚胎发育机理和基因组研究。3.鸡主要优点：1.体外发育，易于实验；2.器官（肢、体节）发育的重要模型；3.基因组测序已完成。4.小鼠主要优点:1.世代周期短2个月；2.人类疾病的动物模型；3.基因组测序已完成，遗传背景清楚，实验手段完善。无脊椎动物模式生物：果蝇；线虫;其他：海胆；海鞘；文昌鱼；水螅；涡虫；拟南芥1.黑腹果蝇主要优点:1.个体小，生命周期短，易于繁殖，产卵力强，操作简便，成本低；2.染色体巨大，易于基因定位。其胚胎和成体表型特征丰富。胚胎发育图式；3.基因组测序已完成，遗传背景清楚，实验手段完善。2、线虫主要优点：1.成虫体长1mm，结构简单，细胞数目少，谱系清楚；2.性成熟短2.5-3d易于培养，便于突变筛选，两种成虫；3.基因组测序已完成。3、海胆主要优点：1.最早的发育生物学模式动物；2、早期发育的模型，受精；3、已完成紫海胆Strongylocentrotuspurpuratus基因组的破译、分析工作。希腊哲学家Aristotle在公元前第4世纪在对鸡胚和一些无脊椎动物胚胎观察后提出胚胎发育的两种假设：后成论(epigenesis)与先成论(preformation)。细胞的命运早在卵裂时，由细胞所获得的合子核信息决定——镶嵌型发育发育生物学五大未解难题（中心问题）：①分化难题：相同的基因组怎样产生不同类型的细胞？②形态发生难题：细胞是如何组建自己又如何形成恰当的排序？③生长难题：生物体内的细胞如何知道它何时该长，何时该停？④生殖难题：生殖细胞是如何发出指令形成下一代的？细胞核和细胞质中允许它们完成这一使命的指令又是什么？⑤进化难题：在发育中的变化怎样创造新体型呢？哪些变化能够起到进化的作用？第一章细胞命运的决定细胞分化：细胞表型多样化和功能多样化产生的过程。细胞命运：指正常发育情况下细胞将发育的方向，这种方向可因条件的改变而改变。细胞定型（cellcommitment）----细胞在表现出明显的形态和功能变化之前，将发生一些隐蔽的变化，使细胞命运朝特定方向发展的过程。20 （一）、定型的两个时相：1、特化（specification）----当一个细胞或组织放在中性环境(如培养皿中培养)可以自主分化时，那么这个细胞或组织被认为是命运已经特化了。此类细胞发育命运是可变的。2、决定（determination）----当一个细胞或组织放在胚胎另一个部位可以自主分化时，那么这个细胞或组织被认为是命运已经决定了。此类细胞的发育命运是不可逆的。（二）、定型的两种方式：1、自主特化（autonomousspecification）------细胞发育命运完全由内部细胞质组分决定的细胞定型方式。通过胞质隔离实现胞质隔离cytoplasmicsegregation-----受精卵内特定的细胞质，随着卵裂被分配到特定的裂球中，这些特殊细胞质将决定裂球的发育命运，与邻近细胞无关。镶嵌型发育（mosaicdevelopment），自主型发育-------以自主特化为特点的胚胎发育模式（栉水母、环节动物、线虫、软体动物、海鞘）2、渐进特化（依赖型特化dependentspecification）------细胞的定型分化依赖于周围的细胞或组织。同一种细胞可能因在不同的细胞或组织环境中，命运不同；通过胚胎诱导实现胚胎诱导Embryonicinduction-----胚胎发育中，一部分细胞或组织对其邻近的另一部分细胞或组织产生影响，并决定其分化方向（命运）的作用调整型发育----以细胞依赖型特化为特点的胚胎发育模式（海胆、两栖类、鱼类等）。海胆胚胎除了具有典型的调整型发育特点之外，也显示出某些镶嵌型的特点。细胞定型方式及其特点：自主特化依赖型特化1、多数无脊椎动物具有所有脊椎动物及少数无脊椎动物2、细胞命运由其所获得的卵内细胞命运由细胞之间相互作用决特定的细胞质组分决定定，细胞的相对位置颇为重要3、卵裂方式不可改变卵裂方式可以改变4、裂球发育命运一般不可改变裂球的命运可改变5、细胞特化发生在胚胎细胞大量的细胞重排和迁移发生在大量迁移之前细胞特化之前或与细胞特化相伴6、产生“镶嵌型”发育产生“调整型”发育注：一般两种细胞定型同时存在于胚胎发育中，但不同动物两种方式发挥作用的程度不同。一般来说，在多数无脊椎动物胚胎发育过程中，主要是细胞自主特化在发生作用，细胞有条件特化次之；而在脊椎动物胚胎发育过程中则相反，主要是细胞有条件特化在发生作用，细胞自主特化次之。胞质定域Cytoplasmiclocalization：形态发生决定子在卵细胞质中呈一定形式分布，受精时发生运动，被分割到一定区域，进而进入不同的分裂球中决定分裂球发育命运的现象。①动物极区：将发育为表皮；②灰色新月区：将发育成脊索和神经管；③黄色新月区：将发育成肌细胞；④灰色卵黄区：将发育为幼虫的消化道。极叶与软体动物中胚层形成：极叶----卵裂时细胞质向植物极迁移集中而成的细胞质突起。环节、软体动物在卵裂早期均有极叶产生。极叶中含有背-腹轴的决定子。极叶→与中胚层形成（肌肉和壳腺）密切相关。生殖质（极质，P颗粒）：含有生殖细胞决定子的细胞质，获得生殖质的卵裂球将形成原生殖细胞。（1）线虫：副蛔虫Parascarisaequorum染色体消减----卵裂时，染色体不同程度丢失在细胞质中的现象。染色质消减者—体细胞；染色质不消减者—原生殖细胞。秀丽隐杆线虫——胚胎细胞命运主要由卵内细胞质决定，而非邻近细胞间相互作用决定4、栉水母细胞质定域的重新排列有些细胞质定域并不是预先存在于合子中，而是在卵裂中重新确立。（一）、海鞘形态发生决定子（两类）：1、可以激活基因转录的物质（蛋白因子）；2、可能是以mRNA的形式存在于卵内一定区域。（二）、果蝇极质（生殖细胞决定子，生殖质）由蛋白质和RNA组成：1、gclmRNA(germcell-lessmRNA)；2、Nanos蛋白；3、oskar20 mRNA调控极质的形成和装配；4、数个母源效应基因（maternal-effectgene)与之有关。细胞命运通过相互作用渐进特化：①自主特化中的每个细胞命运由其“祖先”决定，即不同细胞内含有不同的形态发生决定子，它们决定细胞的命运，构成镶嵌型发育类型。如多数无脊椎动物发育。②依赖性特化中的每个细胞命运取决于它遇到哪些细胞，每个细胞开始都有相似的潜能，构成调整型发育，细胞命运由胚胎细胞的相互作用决定。如多数脊椎动物。总结：1、海胆胚胎存在植物极化和动物极化两个对立的梯度；其正常发育依赖于两个梯度的平衡；某些蛋白抑制剂（重金属、NaSCN和伊万斯蓝）可减弱植物极化因子的作用，而某些呼吸抑制剂（CO、KCN、NaN3、Li+）可减弱动物极化因子的作用。2、裂球的预期命运只要还未决定，都是可以调整的。裂球的发育命运一旦由于动物极细胞质和植物极细胞质彼此分裂而决定下来，便失去调整能力。即使在调整型发育的胚胎中，总会从某一时期开始，胚胎细胞的发育潜能逐渐受到限制。3、海胆胚胎在32细胞以后，多数裂球不能再形成完整胚胎。三、两栖类发育调控（一）、胚胎细胞的渐进决定两栖类早期胚胎细胞核具有遗传等同性，每个细胞核都能产生完整的有机体灰色新月区域物质的重要性在于，此区含有背唇，它具发动原肠作用的能力；胚胎发育的关键性变化就发生在原肠作用过程中，迁移到一定位置的细胞的相作用。蝾螈早期原肠胚细胞发育的预期潜能大于预期命运（命运尚未决定），即表现为依赖型发育，细胞的命运取决于其所处的位置。随着发育，细胞的潜能逐渐受限，晚期原肠胚细胞为已决定细胞，表现为自主型发育（二）、初级胚胎诱导PrimaryembryonicinductionEmbryonicinduction：胚胎发育中，一部分细胞或组织对其邻近的另一部分细胞或组织产生影响，并决定其分化方向（命运）的作用。组织者：能够诱导外胚层形成神经系统，并和其他的组织一起调整为中轴器官的胚孔背唇部分诱导者：产生影响并引起另一部分细胞或组织分化方向改变的这一部分细胞。反应组织：接受影响并改变分化方向的细胞或组织。()Primaryembryonicinduction：脊索中胚层诱导外胚层细胞分化成神经组织的过程(神经诱导)。背唇为组织者。形态发生决定子导致细胞的自主特化；细胞间相互作用产生细胞的渐进特化。如何区别细胞定型的两个阶段：特化是指一个细胞或者组织在中性环境中也能自主分化的现象，通常这类细胞的分化命运是可逆的；决定是指一个细胞或组织当改变在胚胎中的位置时，分化命运不发生改变的现象，通常这类细胞的分化命运是不可逆的。实现定型的两种方式：胞质定域（通过形态发生决定子的特异性定位，引发自主特化，如海鞘）和胚胎诱导（通过细胞相互作用，引发渐进性特化，大多数动物都有不同程度的调整型发育模式）。第二章细胞分化的分子机制——转录前和转录的调控第一节基因组相同和基因差异表达细胞分化celldifferentiation：是指同群结构与功能相同的细胞发生一系列的内外变化，成为结构与功能不同的细胞的过程。分化过程涉及基因活性状态变化、细胞内物质组成的变化和功能的变化以及形态结构的变化。细胞表型：是细胞特定基因型在一定的环境条件下的表现，是细胞的特定性状。全能细胞totipotentcell：产生有机体全部细胞表型。细胞多潜能细胞pluripotentcell：产生几种特定类型的细胞。已分化细胞differentiatedcell：多潜能细胞通过分离和分化发育成的特殊细胞表型。个体发育的过程：全能性细胞→多潜能性细胞→分化细胞，基因选择表达。细胞分化过程中基因差异性表达的条件和原因：前提条件：携带有丰富的遗传信息及复杂的表达调控机制细胞内环境：卵质不均匀分布原因细胞外环境：细胞间相互作用（位置不同，接收的信息不同）。20 差异基因表达的调控机制：差异基因转录：调节哪些核基因转录成RNA；核RNA的选择性加工：不同的拼接将导致同一条核RNA产生不同的转录子；mRNA的选择性翻译：调节哪些mRNA翻译成蛋白质；差别蛋白质加工：选择哪些蛋白质加工成为功能性蛋白质。转化（metaplasia）：已分化的细胞转分化（trandifferentiation)为其它类型细胞的现象。三、基因组相同的例外——基因组的变化1、基因删除：原生动物、线虫、昆虫、甲壳动物。2、基因扩增：爪蟾的rDNA、果蝇多线染色体。3、基因重排：免疫球蛋白基因（106~108种抗体）。第二节染色质水平基因活性的控制常染色质和异染色质化（DNA高度螺旋化）异染色质：①结构型：DNA序列的折叠状况始终不变也从不转录，但可调节基因表达；②机动型：某些情况下，DNA折叠可以改变，成为常染色质，进行转录，有些情况反之。异染色质化过程：指具有转录活性的常染色质失去转录活性（一种高度固缩状态），成为异染色质的过程（基因沉默）。蜕皮素具有调控果蝇唾液腺细胞染色体蓬松区基因活性的作用（与染色体上的特殊部位结合）。第三节基因转录水平的调控基因表达的时间和空间特异性基因种类（依其功能分为）：1、结构Gene---编码结构蛋白和酶分子结构；2、调控Gene---编码调节蛋白，调节结构基因表达；3、转录而不翻译的Gene：rRNAGene→rRNA→核仁形成区，核糖体组成。tRNAGene→tRNA→转运氨基酸。转录因子：是基因转录调控的反式作用因子，是能与启动子和增强子结合的蛋白质；它含有特异性DNA结合域，可与启动子或增强子等调节序列结合；激活或抑制基因的表达。种类:通用转录因子（TFⅡD,TFⅡB,TFⅡA,TFⅡF）和组织特异性转录因子转录因子进行调控的途经：①蛋白质和DNA相互作用；②蛋白质和配体结合；③蛋白质之间的相互作用以及蛋白质的修饰（磷酸化）。甾类激素(Steroidhormones)以两种方式激活基因的转录：A：受体在激素进入细胞前就结合在靶基因调控区上，但只有当激素与该受体结合后才激活转录。Thyroidhormones甲状腺激素；RA视黄酸。B：激素先与胞质中其受体结合，再进入核，激活转录。glucocorticoid肾上腺皮质激素。第三章细胞分化的分子机制——转录后的调控第一节RNA加工水平的调控大多数编码细胞特异性蛋白质的基因选择性表达的调控主要发生在转录水平，但转录后调控对决定蛋白质结构和功能重要。真核生物：DNA→nRNA（核）→mRNA（质）。异质性核RNA（hnRNA）：由于转录模板不同，nRNA的长度和性质差别较大。前体mRNA的加工对早期发育的调控，RNA加工水平的调控第二节翻译和翻译后的调控mRNAmasking（掩蔽）：mRNA与其它蛋白结合成ribonucleoprotein(RNP)complex,阻止与核糖体结合；卵成熟或受精后，离子强度改变或蛋白磷酸化等导致RNP解体，翻译得以进行。5’Cap（7-甲基鸟苷酸）的调控：如某些种类(moths)，其卵中的部分mRNA的5`-鸟苷酸在受精后才甲基化，然后开始翻译。mRNAsequester（隐蔽）：指mRNA被阻隔于蛋白合成装置。如海胆未受精卵的组蛋白mRNA定位于卵原核中，受精后原核破裂，mRNA才能进入胞质开始翻译。Poly(A）对翻译的调控：卵母细胞减数分裂成熟前后，mRNApolyA的长度发生变化（由3‘UTR调控）。带长polyA的mRNA具翻译活性。20 在小鼠的未成熟卵母细胞质中可以翻译的mRNA具有较长的poly(A),减数成熟分裂后poly(A)降解，翻译终止。在减数成熟分裂前不表达的mRNA的poly(A)较短(15-90A),但其3`UTR具有胞质多聚腺苷酸化信号序列(CPEs)(UUUUAUinmiceandfrogs)。减数成熟分裂后这些mRNA迅速加上一个长的polyA,开始翻译。翻译效率的调控：如将海胆卵母细胞裂解液的pH从自然状态下的pH6.9提高到pH7.4（受精后自然状态下的pH）,蛋白质合成量急剧增加。受精后pH升高的作用可能包括去除mRNA的封闭蛋白和激活翻译起始因子。4.、RNA编辑：基因转录产生的mRNA分子中，由于核苷酸的缺失，插入或置换，基因转录物的序列不与基因编码序列互补，使翻译生成的蛋白质的氨基酸组成，不同于基因序列中的编码信息，这种现象称为RNA编辑5、mRNA寿命的不同对蛋白质合成的调控——通过mRNA稳定性不同和mRNA的选择性降解调控蛋白质的合成不同基因的mRNA的半衰期不同，主要受其3`UTR控制。短寿命mRNA的3’UTR通常含有一个或多个AU富集区，其作用是促进Poly(A)降解。三、翻译后水平上的调控①蛋白质的修饰激活e.g.,多肽链断裂（胰岛素）、磷酸化;②蛋白质自身降解或与抑制性配体结合e.g.，DORSAL；③亚细胞定位而激活e.g.,membraneproteins;④与其它蛋白质装配成为功能单位e.g.,hemoglobin;⑤与离子结合而激活e.g.,calmodulin。第四章发育中的信号传导信号传导（signaltransduction）：是指靶细胞通过特异性受体识别细胞外信号分子，并把细胞外信号转变为细胞内信号，引起细胞发生反应的过程。第一节参与早期胚胎发育的信号调节途径TGFβ信号途径：分泌性信号；早期发育中起关键作用Wnt信号途径：分泌性信号；早期胚胎发育Hedgehog信号途径：分泌性信号；动物发育中起重要作用Notch信号途径：单跨膜受体蛋白；NC分化，体节发育（脊）酪氨酸激酶受体途径：细胞表面受体；早期发育JAK-STAT信号途径：膜受体结合蛋白；血细胞及骨骼生长视黄酸（retinoicacid，RA）途径：小分子脂溶性信号第二节信号活性的调控与相互关联一、信号活性的调控：对配体活性的调节如加工修饰（Wnt和Hedgehog被棕榈酰化）；配体结合因子（BMP抑制因子：Noggin、Chordin、Caronte等）；对受体活性的调节与受体蛋白正确折叠加工有关的分子伴侣；蛋白多糖（抑制FGF信号的活性）；蛋白聚糖（促进Wnt、FGF辅助受体的活性）；对信号途径中转录效应因子活性的调控浓度和稳定性的调节（泛素-蛋白酶体途径可调控Wnt中的β-catenin，TGFβ途径的Smad）；向细胞核转运的调控（MAPK可磷酸化Smad抑制其向核内转运）；信号活性的负反馈调节一个信号途径的活化激活相应信号途径的负调控因子的表达，从而抑制相应信号途径的过度活化（FGF信号途径中的Sef和Sprouty）。第五章生殖细胞的发生原生殖细胞（Primordialgermcell，PGC）----性别尚未分化的生殖细胞。二、生殖质与生殖细胞的决定生殖质Germplasm：具有一定形态结构的特殊细胞质，主要由蛋白质和RNA构成。原生殖细胞的决定从受精卵的第一次卵裂就开始了，到4次分裂以后，原生殖细胞将发生均等分裂；含P颗粒（Posteriorgranules）的细胞构成生殖系，P1，P2，P3，P4……，P4为生殖细胞的始祖细胞；P颗粒在受精过程和第一次卵裂过程中的不对称定位，26细胞期时全部P颗粒都在P4细胞中。线虫原生殖细胞的命运决定于Pie-1：Pie-120 基因的功能涉及P细胞维持生殖干细胞的属性，其编码核蛋白，仅存于生殖干细胞中。其缺失导致P1－P4也向体细胞分化。其作用可能是抑制生殖细胞中体细胞相关基因转录活性。2、果蝇(Drosophila)：生命周期短，易于繁殖，操作简便，成本低；产卵力强，其胚胎和成体表型特征丰富，遗传背景清楚。果蝇的极细胞将分化为原生殖细胞，果蝇的原生殖细胞的命运决定于后部极质。爪蟾生殖细胞命运也决定于生殖质，爪蟾生殖质定位于卵的植物极，富含RNA和蛋白质。生殖质定位依赖于微管。蛙受精的合子中生殖质成分（种质）靠近植物极。极细胞（Polarcell）中含有极质（含生殖细胞决定子，又称生殖质颗粒)，9次卵裂后，有5个细胞核移至未来胚胎的末端，分化为极细胞。三、原生殖细胞的迁移动物在生殖腺原基发生时，原生质细胞以不同的方式迁移进入生殖腺原基，在那里进行生殖细胞的分化。果蝇原始生殖细胞起源于胚胎的后端，经后中肠穿过肠壁和中胚层，形成两个分离的队列，最终聚集在生殖腺中。2、爪蟾原生殖细胞的迁移路线：植物极→囊胚腔腹侧内层细胞形成PGCs→幼虫肠后部聚集→沿肠向背部迁移至中肠背部的生殖嵴中，每个生殖嵴约有30PGCs。3、鸟类原生殖细胞：生殖新月区形成血管时，PGC进入血管，通过血液循环到达生殖嵴所在处（后肠背系膜），然后穿出血管，再迁移进入生殖嵴。4、小鼠原生殖细胞的迁移：经过内胚层、尿囊、卵黄囊到达后肠，再沿后肠背壁向前迁移到达生殖嵴，此时的PGC达2500～5000个。PGCs的迁移与其接触的上皮细胞有关，BMP，SCF；通过变形运动实现迁移。四、生殖细胞定向分化的两种决定：①生精或生卵之间的选择（性腺内微环境决定）；②有丝分裂（维持干细胞）和减数分裂（分化为配子）之间的选择影响因素：性染色体或常染色体上的基因；性腺中的微环境（性激素）；环境因子。幼虫期离开生殖腺远端的细胞进入减数分裂，产生精子；在成虫期离开生殖腺远端的生殖细胞通过减数分裂产生卵子。Fem家族基因：决定精子和卵子的定向分化，Fem表达FEM，GC→精子，反之，GC→卵子。生殖腺近端的细胞进入减数分裂，而留在远端的细胞继续有丝分裂。精子发生：雄性哺乳动物，原生殖细胞一旦迁入生殖嵴，便与生殖嵴体细胞结合形成上皮样的生殖索（性索sexcord）。在实现生殖腺的初步分化以后，生殖干细胞进入休眠状态。在个体性成熟过程中，性索中空形成生精小管（seminiferousbubule)生殖干细胞→雄配子；体细胞→支持细胞细胞间桥：D=1µm，允许离子和分子通过，使发育同步化。1、核物质浓缩、核形状改变2、细胞质：顶体：高尔基体形成顶体泡，呈双层膜囊状覆盖在精子核的头部；精子鞭毛：中心粒迁至核基部形成并延伸；线粒体：线粒体环绕在鞭毛基部;其它胞质废弃。鞭毛精子（哺乳类）由头部（顶体、细胞核）、颈部（近端中心粒、远端中心粒）和尾部（中段、主段、末段）组成。精子发生过程中基因表达分别发生在减数分裂的双线期、精子分化的启动期和单倍体精子细胞期。1、果蝇Y染色体上的转录是控制精子发生所必需的2、精子发生中被转录的基因产物，通常是精子运动以及精子与卵子结合时所必需的蛋白质。3、初级精母细胞贮存mRNA，供后期发育阶段使用。鱼精蛋白（在精子核浓缩过程中，替代染色质的组蛋白）。4、精子组蛋白发生甲基化修饰。甲基化程度高会导致被甲基化基因转录水平降低。在精子发生的后期，许多动物精子的组蛋白处于被修饰状态，如N-末端被磷酸化、甲基化修饰等。这种修饰进一步导致染色体的凝集，使转录活动急剧下降。卵子发生20 一、卵子发生的最基本特点：形成单倍体的细胞核；建立一个由酶、RNA、细胞器和代谢产物等所组成的细胞质库；初级卵母细胞有一个较长的减数分裂前期，此期卵母细胞得以充分地生长。二、精卵发生的比较不同点：⒈场所和连续性：精子发生：均在精巢内完成，连续；卵子发生：整个过程不一定都在卵巢内完成，非连续。蛔虫型：生发泡尚未破裂时成熟；贻贝型：第一次成熟分裂中期；脊椎动物型：第二次成熟分裂中期；海胆型：两次成熟分裂以后⒉精卵发生数目：精多（亿）卵少（1～百万）。产卵量多少与生殖方式有关：卵生不护卵的动物，产卵量最多（～百万个）；卵生护卵者，较少（百个～千个）；卵胎生和胎生者，产卵量最少（数个～几十个）。前期I(细线期)：染色体上出现染色粒;DNA完成复制。前期I(偶线期)：同源染色体配对；联会；二价体形成前期。I(粗线期)：二价体®四分体；非姐妹染色单体之间出现交叉。前期I(双线期)：联会复合体消失；同源染色体某些部分分离。前期I(终变期)。可分为四个阶段（图13-1）：①G1期(gap1)，指从有丝分裂完成到期DNA复制之前的间隙时间；②S期(synthesisphase)，指DNA复制的时期，只有在这一时期H3-TDR才能掺入新合成的DNA中；③G2期(gap2)，指DNA复制完成到有丝分裂开始之前的一段时间；④M期又称D期(mitosisordivision)，细胞分裂开始到结束。同源染色体：大小形态相同、结构相似、一条来自父亲一条来自母亲的一对染色体3、减数分裂均等性：精细胞均等，产生四个等大的精细胞；卵母细胞不均等，产生一个均等的卵子和2-3个极体。极体（polarbody）----卵子发生中产生的含少量细胞质的细胞。4、细胞质分化时间：精子晚，两次成熟分裂后进行；卵子早，初级卵母细胞阶段。5、辅助细胞参与：支持细胞（精子发生）；滤泡细胞（卵子发生）。6、细胞间桥持续时间：精子整个发生过程；卵原细胞阶段。孤雌生殖：二倍体的卵子不需要受精直接发育为新个体。果蝇：第二次减数分裂后，1个极体作为“精子”与卵子结合。蜥蜴：减数分裂前染色体数目加倍。蚱蜢：不经过减数分裂，而是通过连续的两次有丝分裂。蜜蜂：单倍体未受精卵发育为雄蜂，其精子发生时不经过第一次减数分裂。孕酮能促进减数分裂继续进行。哺乳动物排卵两种方式：交配刺激引起排卵:家兔、水貂等，交配活动对子宫颈的刺激导致垂体释放促性腺激素。周期性排卵:大多数哺乳动物只在一年中某特定的动情期排卵。环境因素，主要是光照种类和光照时间刺激丘脑释放促性腺激素释放因子。•哺乳类（周期性成熟排卵）FSH（促滤泡激素）→卵母细胞生长发育LH（促卵黄生成素）↓滤泡细胞释放雌激素→促进滤泡生长↓增多，指令下丘脑垂体减少FSH分泌，增加LH分泌→排卵后，残余滤泡→黄体→孕酮、雌激素↓反馈，下丘脑关闭垂体分泌。卵子未受精，黄体退化（3-10日）激素减少，解除对垂体分泌的抑制，再度引起分泌。第六章受精fertilization的机制定义：两性生殖细胞结合并创造出具备源自双亲遗传潜力的新个体的过程受精过程包括两种活动：性活动（双亲基因的组合，并传给后代）；复制活动（新生物体产生的过程，激发卵子发育）。20 受精功能：将父母的基因传递给子代；卵细胞质中激发一些确保发育正常进行的系统反应（卵子被激活）。受精包括以下几个主要过程：卵母细胞成熟、精子获能、精卵间的接触和识别、精子入卵、卵的激动并开始发育。受精可概括为两个重要的问题：受精的专一性（识别）和唯一性（皮层反应）。精核进入卵细胞以后，受精卵细胞质的重组和触发胚胎发育程序的启动：包括雌雄原核融合、代谢启动、胞质重组、胚胎发育程序开始等。第一节受精的专一性（精卵的识别）卵质外是质膜（plasmamembrane），质膜外是卵黄膜（vitellineenvelope）。质膜在受精时可以调控特定的离子在卵子内外的流动，且能与精子质膜融合。卵黄膜能识别同一物种的精子，对受精的物种特异性有非常重要的作用。在哺乳动物中特称为透明带（zonapellucida），紧靠着透明带的一层滤泡细胞称为放射冠（coronaradiata）。皮层（cortex）是质膜下一层约5um厚的胶状胞质，比内部的胞质硬，含有高浓度的肌动蛋白分子，受精时，聚合成微丝，延伸到细胞表面形成微绒毛（microvilli)，帮助精子进入卵子。皮层内有皮层颗粒（corticalgranule），含消化酶、粘多糖、黏性糖蛋白和透明蛋白，阻止多精入卵并可以为卵裂球提供支持。精子和卵子的相互作用主要分为6个步骤：1.精子获能；2.精子的趋化性；3.精子的顶体反应，释放水解酶；4.精子与卵子外围的卵黄膜（透明带）结合；5.精子穿过卵外的结构；6.精卵细胞质膜的融合。哺乳动物的精子需要在雌性生殖道中停留一个特定的时期，以获得对卵子受精的能力，这一过程称为精子获能（capacitation）。获能期间，精子的细胞膜发生了一系列变化，包括内膜分子重排、精子表面某些成分移除，但分子机制还不很清楚。哺乳动物精子获能的位置随物种的不同有很大的差异，如许多啮齿类、猪和狗在输卵管获能。动物的受精有着严格的物种特异性，这是保证其个体发育正常进行的基本条件，也是生物进化中生存选择的必然结果卵膜上物种特异性受体识别精子。胶膜具有凝集精子和诱发顶体反应的作用，胶膜中的多糖物质可诱发顶体反应。精子的顶体反应：系精子在与卵子结合前,精子将顶体中的酶系释放出来,水解卵子外围的层层保护而到达卵黄腔的过程。顶体反应是一种胞吐现象,类似于体细胞分泌颗粒排放内含物的全过程。它包括精子与卵外的卵膜接触,顶体外膜和精子的细胞质膜的多位点融合,导致顶体内含物的释放,暴露出顶体内膜及与其结合的酶类。①透明质酸酶使卵丘细胞之间的基质溶解形成一个孔道,精子运动通过卵丘;②卵冠穿透酶使精子穿过放射冠;③顶体酶水解透明带中的蛋白质,形成一条狭窄的孔道,使精子穿过透明带。这有助于精子分解并穿过卵膜，与卵质膜相融合而受精。具有顶体结构的无脊椎动物或脊椎动物中，只有发生顶体反应的精子才能进入卵子并与卵子融合，也只有精子与卵子接触时才发生顶体反应。海胆的顶体反应：精子与卵子胶膜结合后，可引起顶体反应。顶体发应包括两个主要的事件：顶体膜与精子质膜发生融合以及顶体突起的形成。哺乳动物的顶体反应：哺乳动物的顶体是一个帽状结构，覆盖于精核的前端。顶体反应时，顶体帽部分的质膜与顶体外膜在多处发生融合，使顶体内的物质从融合处释放出来。精子细胞膜上有三种受体：①sp56（56kDa，半乳糖结合蛋白）---可与ZP3分子上的半乳糖端部相结合。如果ZP3的一个半乳糖基发生丢失或改变，精子将无法与卵子结合。②半乳糖基转移酶(GalTase)—可与ZP3分子上的N-乙酰葡糖胺结合，使精子G蛋白激活并诱导顶体反应。③P95（ZP受体激酶）—(95kDa)一种跨膜蛋白，其外侧部分可与ZP3分子特异结合，而内侧部分具有酪氨酸激酶的功能。该酶被激活后，导致顶体反应。精子头部首先与ZP3结合，使透明带失去结合精子的能力（精子表面的GalTase，卵子皮层颗粒释放的N-乙酰基糖酶）；同时激活精子G蛋白触发了顶体反应。1、顶体反应的分子机制（仓鼠）：20 受体结合使精子膜上的离子通道打开;Ca2+进入精子质膜与顶体外膜之间的空隙;Ca2+激活ATP酶，导致顶体增加摄入Ca2+到顶体内;Ca2+使前顶体粒蛋白变为具有生物活性的顶体粒蛋白;顶体粒蛋白激活磷脂酶;磷脂酶使顶体外膜的卵磷脂分解为溶血卵磷脂和游离脂肪酸;溶血卵磷质的增加可干扰顶体外膜脂类成分促使质膜、顶体外膜溶解，发生胞吐作用。2、顶体反应的调控机制离子调控：精子质膜上Ca2+泵、Na+/Ca2+交换器和钙离子通道中的Ca2+转换系统均参与调控细胞内的Ca2+浓度；K+、Mg2+、Cl+、H+等也参与顶体反应的调控。脂质调控：参与调控膜的流动性和“钙泵”的活性。磷酸肌醇调控：多磷酸肌醇将在磷酯酶C的作用下，引起细胞内非线粒体贮存的Ca2+释放，激活一些顶体反应所需的关键酶，诱导顶体反应。第二节受精的唯一性精子在受精中的主要作用是激活卵子并为卵子提供单倍体的核。绝大多数动物为单精入卵（有尾两栖类、鸟类等为生理性多精入卵）。受精过程通常是一个大量精子参与的活动，在这个过程中，卵细胞凭借两套机制阻挡多余精子入卵，即快封闭反应（膜电位变化）和慢封闭反应（皮层反应）。如人为维持原有的膜电位，可诱导多精受精现象发生；如改变正常的初始膜电位，则会阻止卵细胞的受精。二、慢速封闭反应（皮层反应）——受精膜产生在精子的入卵点，通过卵膜上一系列信号传导，激活并导致Ca2+释放，激发皮层反应（皮层颗粒破裂，受精膜产生）。形成受精膜的慢速阻止：海胆卵受精后20－60秒内，质膜下的皮质颗粒与质膜融合，释放其内含物形成受精膜，阻止其它精子的进入。皮层反应：是受精作用的反应之一，主要是防止多精受精，属于多精受精的二级阻断。机理是：当精细胞与卵细胞的细胞质膜融合时，激活了卵细胞的磷脂肌醇信号转导途径，引起卵细胞局部胞质溶胶中Ca2+浓度的升高，激活了卵细胞；定位于卵细胞质外周的皮层颗粒与卵细胞质膜融合释放内含物（酶类）；释放的酶类快速分布到整个卵细胞的表面，改变透明带的结构，使之变得“坚硬”，这样，精子就不能与卵细胞结合，从而提供了一种缓慢的二级多精受精的阻断作用。从机理上说，皮层颗粒释放的酶类破坏了卵细胞透明带中与精细胞结合的受体。哺乳动物不形成受精膜，但皮质颗粒中释放的酶对透明带中的精子受体分子进行修饰，使之丧失与精子结合的能力，因此，称为透明带反应。哺乳动物（斜向入卵），整个精子入卵。哺乳动物雌雄原核的不均等性。形成合子的雌雄原核所携带的单倍体基因组并不等同。一个尚未被了解的生物学进程选择性地沉默父本或母本来源的等位基因，即印记。因此只有来自于精子和卵子的二倍体才能正常发育，而仅来自于雌核或雄核的二倍体胚胎则要在发育过程中夭亡。卵子激活（activation）----精子入卵，使卵子由原来的休眠状态（代谢降低、蛋白和核酸的合成大幅度降低，其中的DNA合成完全停止）进入活动状态的过程。这一活化过程分为两个阶段：一、早期反应（应答）：指从精卵接触到发生皮质反应的数秒钟内所发生的事件。二、晚期反应（应答）：在受精开始后数分钟内发生的事件。第一次卵裂的位置不是随机的，而是由精子的进入点和卵质的旋转方向所决定的。第七章卵裂（cleavage）卵裂期：受精卵快速有丝分裂增加细胞数目，并产生由较小的细胞构成的囊胚的过程。受精卵的早期发育可分成三个阶段：(1)卵裂期:受精卵—→囊胚初期；(2)囊胚期:囊胚初期—→晚期囊胚；(3)原肠胚形成期:晚期囊胚—→三胚层形成。卵裂的主要特点包括：①分裂周期短；几何级数增加细胞数目；随发育卵裂的速度渐慢，直到原肠后期细胞分裂速度才显著放慢；②早期卵裂只有S期和M期，没有生长期；③细胞分裂的速度及卵裂球的相互位置主要是由母本储存在卵母细胞中的蛋白质和mRNA控制的，卵裂期合子基因大多处于休眠状态，即使用化学物质抑制转录，早期胚胎也能正常发育；④分裂球的体积下降（但核质比渐大），但胚胎的总体积不变；⑤卵裂常经历由均等裂向不均等裂变化。20 三、卵裂类型①全卵裂：卵裂球完全分开——少黄卵的卵裂方式。辐射型：海鞘、海胆、两栖类；螺旋型：螺、蚌、软体动物、纽形动物、多毛类动物；旋转型：哺乳动物；②偏裂：卵裂球不完全分开，仅胞质集中处产生分裂沟——多黄卵的卵裂方式。盘状偏裂：鸟类、鱼类等端黄和极端端黄卵；表面裂：中黄卵(昆虫)。辐射型全卵裂：每个卵裂球的有丝分裂器与卵轴垂直或平行；卵裂沟将卵裂球分成对称的两半。螺旋型全卵裂：均采经线裂。形成的囊胚无囊胚腔。只经过较少次数的卵裂就开始了原肠形成。两侧对称式卵裂：主要发现于水螅中，其主要特征是：第一次卵裂平面是胚胎的唯一对称面，旋转型全卵裂：哺乳动物的早期卵裂发生在输卵管中。哺乳动物旋转型全卵裂：第1次为经线裂，其后的2个卵裂球各采不同的卵裂方式(经裂、纬裂）。特征：①卵裂速度缓慢；②卵裂球间排列方式独特；③早期卵裂不同步，早期胚胎常是由奇数细胞组成；④由母型调控向合子型调控的转变早。山羊发生在2细胞阶段，兔子发生在8细胞期。哺乳动物另外又一个重要的特征是有胚胎的压缩（compaction）现象。哺乳动物卵裂球的致密化compaction:发生在第3次卵裂后不久。小鼠8细胞胚胎compaction前后：①致密化作用（为哺乳动物发育中第一次分化），形成了内部和外部具有重大差异的细胞。②内部细胞将形成内细胞团，而外部细胞形成滋养层细胞。因此，此阶段的细胞命运取决于致密化后细胞所处的位置。③8细胞时期，小鼠细胞表面光滑，微绒毛均匀分布，压缩后微绒毛仅分布于细胞的外表面。内细胞团中的每个分裂球均能产生身体中任何细胞类型，具有全能性。当内细胞团细胞被分离，并在一定条件下生长时，它们会在培养过程中保持为分化的特征，并可持续不断地分裂，这些细胞被称为胚胎干细胞（embryostemcell）。鸡胚进入子宫后，才发生纬裂，形成5－6个细胞厚的胚盘。胚盘细胞从稀蛋白吸取液体后，与卵黄分离，形成胚盘下腔。该腔使胚盘中央区透明，叫明区；而边缘区的细胞仍与卵黄接触使其不透明，叫暗区。上胚层将形成胚胎本体；下胚层将产生胚外结构如卵黄囊柄和连接卵黄和内胚层消化管的蒂。鱼类的盘状偏裂，昆虫的表面裂。斑马鱼中囊胚(经历了10次卵裂)的三类细胞：1.卵黄多核层(YSL)：胚盘的植物极边缘细胞裂解，其核和质与卵黄细胞融合在一起而构成的一层细胞核层。在胚盘下包中，部分YSL细胞核移向胚盘下成为internalYSL，它们可能起提供营养的作用；边缘处的为externalYSL,它们可能起驱动下包的作用。2.包被层Envelopinglayer(EVL)：位于胚盘最外层已表皮化的细胞，发育后期会脱落。3.深层细胞DeepCells：介于YSL和EVL之间的细胞，它们将发育为胚胎本体。晚期囊胚的深层细胞的命运已经建立。囊胚类型:①腔囊胚(有囊胚腔):两栖类,文昌鱼,海胆等;②实心囊胚(无囊胚腔):水螅,水母某些环形软体动物;③表面囊胚:昆虫等;④盘状囊胚:硬骨鱼,爬行类,鸟类等.果蝇卵裂:前13个细胞分裂周期，由母源型胞质控制，14次以后转为合子型(核)控制。①前7次核分裂极快——排卵时，贮存于卵质中的pre-MPF的t-14、y-15被母源性的cdc25去磷酸化，持续保持MPF活性；②7-13次变缓——周期蛋白在M相开始降解，但母源性的cdc25持续存在；③14次以后——合子型string基因表达，产生合子型cdc25磷酸酶（G2相末期）；④17次以后，CyclinE成为DNA复制的限速因子，使细胞增加了G1期。第八章原肠作用：胚胎细胞的重新组合原肠作用or原肠胚形成（gastrulation）是指囊胚细胞有规则的移动，使细胞重新排列，用来形成内胚层和中胚层器官的细胞迁入胚胎内部，而要形成外胚层的细胞铺展在胚胎表面。原肠作用期的胚胎叫原肠胚(gastrula)。20 原肠作用的意义：①建立起三个胚层（腔肠动物为2胚层）；②为重新占有新位置的胚胎细胞之间相互作用奠定了基础。原肠作用中的主要细胞迁移：①内陷（invagination）：一个区域内的细胞同时向内凹入，如海胆、文昌鱼。②内移（ingression）：胚胎表面细胞单个地向内部迁移，如水。③内卷：外层细胞连续性地向内运动，并沿外层细胞内表面扩展，如两栖类。④外包（epiboly）：表面细胞整体向外周扩展，包围深层细胞的运动，如鱼。⑤插入（intercalation):两层细胞间插合并为一层细胞，如两栖类。⑥集中延伸（convergentextension）：指细胞间相互插入，使所在组织变窄、变薄，并推动组织朝一定方向移动，如两栖类。⑦分层：一层细胞分裂形成两层或多层相互平行的细胞层，如腔肠动物、哺乳动物。外胚层:神经系统、表皮等；中胚层:肌肉、结缔组织、循环,生殖系统等;内胚层:消化和呼吸道上皮、各种腺体等。v海胆原肠胚的发育包括以下变化：①植物极变平加厚②植物极小细胞移入形成初级间质细胞，形成骨针等中胚层结构③植物极细胞层内陷形成原肠，内胚层建立④原肠顶部细胞移入成为次级间质细胞，它们迁入残余囊胚腔，形成中胚层⑤原肠末端与体外通连形成胚孔初级间质细胞的内移：植物极板中央来源于小分裂球的细胞不断伸出和收缩线状伪足（filopdia），脱离表面单层细胞，进入囊胚腔，称为初级间质细胞。海胆早期原肠胚内初级间质细胞沿囊胚腔内表面运动，主动伸出伪足与囊胚腔壁连接，占据囊胚腔预定腹侧面，并形成稳固联系。初级间质细胞融合形成索状合胞体（syncytialcable），最终形成幼虫碳酸钙骨针的轴。一、初级间质细胞内移初级间质细胞（primarymesenchyecell）：植物极板中央的一小簇小细胞（来源于小分裂球），脱离表面单层细胞进入囊胚腔命运（分化）：该部分细胞将占据囊胚腔预定腹侧面，在此细胞融合形成索状合胞体，并最终构成骨针的轴2、初级间质细胞内移机制：①囊胚所有细胞的外表面都与透明层相连，内表面都与细胞分泌的基质片层相连，所有细胞两侧面都彼此相邻，囊胚腔壁细胞的细胞质和细胞表面对初级间质细胞的进入和迁移意义重大。②原肠作用时，小分裂球的后代首先与相邻细胞以及透明层之间的亲和力降低，同时与囊胚腔内部的基质片层和胞外基质之间的亲和力增加。这样在外小分裂球的后代与透明层及相邻细胞脱离③进入囊胚腔的初级间质细胞，沿着囊胚腔壁的胞外基质伸出线状伪足，向前迁移，三种蛋白可能在间质细胞的迁移过程中起重要的作用。细胞粘连作用的变化导致初级间质的内移。二、早期原肠内陷1、植物极变平：由于初级间质细胞的移入，周围的植物极细胞迁移并填补空隙，由此植物极进一步变平。2、原肠内陷的原因（动力）植物极板细胞向透明层内层分泌硫酸软骨素蛋白多糖（CSPG），后者吸水使透明层内层膨胀，结果植物极透明层弯曲;纤丝收缩使细胞变为契形，加之相邻表层细胞运动产生的推动力，加速植物极板内陷，形成原肠（archenteronorprimitivegut）。三、晚期原肠内陷原肠拉长（2/3）：通过细胞穿插重排和变形完成(集中延伸)，没有新细胞的形成。次级间质细胞作用过程：这些细胞位于原肠顶端，伸出线状伪足至囊胚腔壁的内表面并与之相连。然后伪足缩短，原肠得以拉长。次级间质细胞：为原肠顶部移入的细胞。次级间质细胞命运→20 中胚层器官：当原肠最顶端接触到囊胚腔壁时，次级间质细胞分散进入囊胚腔。次级间质细胞在囊胚腔中分裂，最终形成中胚层器官。口和肛门的形成：囊胚腔壁接触到原肠的位置最终形成口，口和原肠最顶端形成一连续相通的消化管。海胆的胚孔最终形成肛门。斑马鱼的原肠作用：中期囊胚转换和细胞运动性获得。原肠作用开始于胚盘细胞向植物极方向的卵黄下包，由YSL驱动，使胚盘变薄。胚盾(embryonicshield)：因深层细胞的内卷和会聚扩展而在胚环的某处形成的加厚区。胚盾在功能上相当于两栖类的背唇，将它移植到宿主胚胎中，能够诱导形成次级胚胎。斑马鱼第十次卵裂期间，细胞分裂不再同步，新的基因（合子基因）开始表达，且细胞获得运动性，这种现象称为中期囊胚转换。两栖类原肠作用过程（内陷、外包为主）1、外部变化（内陷、外包）：背唇（dorsallip）产生：起始于赤道下方灰色新月区，产生狭缝状的内陷；动物半球细胞下包；背唇两侧扩展—侧唇、腹唇；卵黄拴。两栖类的灰色新月精子入卵后，皮层向精子进入的方向旋转大约30º，在动物极皮层含大量色素而内层含有少量色素的物种中，这一胞质不同层次的相对运动形成了一个在精子进入点对面的新月形的灰色区域，称为灰色新月。未受精卵的极性是由沿动植物极分布的母源性mRNA和蛋白质的差异分布决定的。背腹轴和前后轴是在受精过程中由受精卵细胞质隔离决定的。受精后，质膜下方的皮层（corticallayer）向着精子入卵点的方向转动。皮层转动的结果是Nieukoop中心或信号中心的形成，这样就确定了胚胎的背方。Nieukoop中心对正常发育是必需的。胚孔发生在精子入卵点对面的灰色新月区。总之：正常情况下，由精子驱动的卵细胞内部细胞质的重新排列能够引起亚细胞因子（subcellularfactor）的的不对称分布。受精卵内亚细胞因子的不对称分布产生了背腹区分，并最终将胚孔的位置确定在精子入卵点对面的一组植物极裂球上。蛙类囊胚细胞内陷引发原肠形成。但是，蛙类的原肠作用并不是在最靠近植物极处开始内陷，而是在动物半球和植物半球汇合的赤道附近，即所谓的背部边缘区（marginalzone）开始内陷，形成瓶状细胞。原肠作用开始于瓶状细胞的形成和内突。它们的内突使囊胚表面形成一个小沟，即为胚孔(blastopore)的雏形。同时启动了细胞的内卷瓶状细胞负责形成最初的内陷沟；深层缘区细胞为细胞内卷的动力；深层细胞间的插入混合维持中胚层细胞向胚胎内部继续运动。最初构成背唇的细胞为内陷形成原肠前缘的瓶状细胞，它们随后发育为前肠咽部的细胞。随着瓶状细胞进入胚胎内部，背唇被后来内卷进入胚胎发育为头部中胚层前体的细胞代替。接下来，由胚孔背唇内卷进入胚胎的细胞为脊索中胚层细胞，它们将形成脊索。内卷进入胚胎的脊索中胚层细胞在胚胎背部集中延伸变窄变长，形成胚胎的轴性中胚层。脊索是一个临时性中胚层脊柱（backbone），对诱导神经系统的分化起重要的作用。两栖类原肠作用总结：1.边缘区瓶状细胞在准确的时间和位置内陷。2.边缘区细胞通过胚唇进行内卷形成原肠。3.内卷的中胚层细胞沿胚孔顶壁内表面迁移。4.预定脊索中胚层在胚胎背部集中延伸5.预定外胚层细胞通过细胞分裂和数层细胞合并为单层细胞而向植物极下包。一、鸟类原肠作用概述1、下胚层和上胚层的形成胚下腔（subgermiinalcavity）：胚盘与卵黄之间的腔隙明区（areapellucida）：动物极观察，胚盘处较透明暗区（areaopaque）：明区周围与卵黄接触的区域下胚层的形成：胚盘大部分区域单个细胞迁移，然后彼此连接；胚盘后端细胞向胚下腔中迁移，并于其它部分汇合；命运：参与部分胚外结构的形成。鸡胚原条(primitivestreak)的形成：由后部边缘区的上胚层细胞加厚而成，它的出现确定了胚胎的A－P轴线。原条内会形成一个凹陷，叫原沟20 ，是上胚层细胞进入囊胚腔的门户。原条的头部末端是一个加厚层，叫Hansen`snode,是一个诱导中心。原条的后退：当Node移至明区中央时，Node和原条一起后退,在此过程中长出脊索。Node退至最后端将形成肛门区。通过原条侧面进入囊胚腔的细胞的命运：A，部分迁移的上胚层细胞在中线处与下胚层细胞接触后，将下胚层细胞赶向两侧，而自身形成内胚层，将生成内胚层器官和大部分胚外膜。B，在上胚层和内胚层之间的细胞形成中胚层和少量的胚外膜。上胚层中的预定外胚层细胞将在上胚层中增殖、下包。二、鸟类原肠作用机制1、体轴的形成：①背腹轴通过胚盘上部的碱性（pH9.5）清蛋白与下部的酸性（pH6.5）胚下腔之间建立的一层屏障而确定；②前后轴由重力决定。胚盘后端开始形成下胚层的细胞可诱导原条形成。上胚层为一个细胞非均匀分布的未分化组织。3、脊索的二次形成：①前部脊索由亨氏结处内移的细胞向前迁移形成；②后端脊索通过原沟内移的中胚层细胞聚集而成，并向后延伸。哺乳类原肠作用与鸟类有很多相同点（上下胚层、原条产生等）第九章神经胚和三胚层分化神经胚形成——预定神经外胚层形成神经管的过程，是中轴器官分化的阶段一、中枢神经系统的形成：神经管(neuraltube)是中枢神经系统的原基，其方式分初级神经胚形成（primaryneurulation）和次级神经胚形成（secondaryneurulation）两种。初级神经胚形成：由外胚层细胞增殖、内陷并最终离开外胚层表面而形成中空的神经管。绝大多数脊椎动物前部神经管的形成采用此种方式。外胚层细胞的命运：背部中线区的细胞将形成脑和脊髓；中线区外侧的细胞将生成皮肤；上述二者相交处的细胞为神经嵴细胞(neuralcrest)，它们将迁移各处形成外周神经元、色素细胞、神经胶质细胞等。脊索中胚层诱导其上方的外胚层→神经板→内陷→神经褶→背部愈合成神经管，同时与表皮外胚层脱离。神经管可以理解为中枢神经系统的器官原基，由它可进一步分化为前端的脑和后端的脊髓。初级神经胚形成过程：①神经板（neuralplate）的形成：脊索诱导、细胞固有运动（集中延伸）。②神经底板形成：神经板中线处细胞。鸡-鹌鹑:亨氏结部分细胞插入神经板中线位置构成。③神经板的整形：细胞加高、变窄。④神经板的弯曲：神经板内外力量。⑤神经管的闭合：一点或多点愈合，受遗传和环境因子影响。次级神经胚形成：外胚层下陷形成实心细胞索（髓索），然后中空。神经管向中枢神经系统分化的3个层面：①解剖学水平：神经管及其管腔膨大和收缩而形成脑室和脊髓的中央管。②组织学水平：神经管壁细胞发生重排形成脑和脊髓。③细胞学水平：神经上皮细胞本身分化成身体中不同类型的神经元和神经胶质。神经嵴发生部位:神经管闭合处的神经管细胞和与神经管相接的外表层细胞，它们间质细胞化而成为神经嵴细胞。特点:具有迁移性。分化命运：因发生的部位和迁移的途径、目的地而不同。可分化为感觉、交感及副交感神经系统的神经元和胶质细胞；肾上腺髓质细胞；表皮中的色素细胞；头骨软骨和结缔组织等。神经胚期，中胚层将分化为5个区域：①胚胎背部中央的脊索中胚层---脊索；②背中胚层又称轴旁中胚层---体节（生皮节、生肌节、生骨节）；③中间中胚层---泌尿系统和生殖器官；④侧中胚层---心脏、血管、体腔壁和除肌肉以外的四肢所有中胚层；⑤头部间质---面部结缔组织和肌肉。一、脊索和体节分化1、脊索：神经管下方，从头至尾。脊索退化而成椎间盘的髓核（nucleipulposi）。2、轴旁中胚层：脊索两侧的中胚层；两栖类：神经管时分节---体节，临时性结构。（鸟类为体节板，哺乳类为不分节中胚层）；体节决定神经嵴细胞迁移路径和脊髓的神经轴突形成。3、体节形成及细胞的分化20 在体节形成的初始，各部位的细胞在发育上是等潜能性的。但很快这一状态发生改变，即不同部位的体节细胞被限定在特定的分化方向上体节特化受脊索和神经管壁细胞等产生和分泌的特异性蛋白所诱导。二、侧板中胚层首先以板状结构出现在轴旁中胚层的远端。中央裂腔---体腔（体壁中胚层somaticmesoderm；脏壁中胚层splanchnicmesoderm）体壁中胚层向腔内伸出皱褶，将体腔分成分离的腔（胸腔、围心腔、腹膜腔）。1、心脏的形成脊椎动物的心脏起源于脏壁中胚层细胞，其发育依赖于这些细胞与周围组织的相互作用。心脏原基的融合：咽腔处中胚层细胞迁移重排—心内膜管、心肌外膜、心包腔2、血管的形成：间充质→血岛→血岛周围细胞形成血管。3、血细胞的发育：鸟类和哺乳类，血细胞最早来源于卵黄囊中胚层细胞（卵黄囊壁血岛生成），构成过渡性血细胞；随发育进入肝内，造血干细胞造血；然后再进入脾内造血；胚胎后期至出生后，骨髓内造血；内胚层——消化系统、呼吸系统消化管---咽、食道、胃、小肠和大肠，内胚层形成消化道上皮，其外的结缔组织和肌肉将由中胚层间充质细胞来完成。消化腺的形成与消化道的一样---内胚层和中胚层协同完成。第十章胚胎细胞的相互作用——诱导作用初级诱导的三个阶段（爪蟾为例）：中胚层的形成和分区（卵裂期）；脊索诱导背部外胚层形成神经外胚层并进一步分化；中枢神经系统的区域化。中胚层由其下方的植物极内胚层细胞诱导形成。Nieuwkoop中心：指含有背部化决定子，可诱导组织者产生的囊胚最背部植物极细胞分布的区域。中胚层诱导模式：①最背部的植物极细胞（Nieuwkoop中心）诱导背部的中胚层（体节、脊索和组织者）；②腹部（靠近精子入卵一侧）和侧部的植物极细胞诱导腹部（间充质和血液）和中间（肌肉和肾脏）的中胚层形成神经形成诱导能力的获得：一旦边缘带被指定成为中胚层，此处便释放信号进入动物半球，使动物帽获得形成神经组织的能力。神经诱导作用的机制：组织中心产生的信号分子(如Chordin、Noggin、Follistatin----神经诱导分子)可拮抗腹部化信号(如BMP4)，从而使其附近的外胚层细胞朝预置的神经命运发育。外胚层受其下方密切接触的原肠顶的诱导形成神经板，继而形成神经管的过程称为神经诱导（即Spemman所称的“初级诱导”）。神经诱导的非特异性：大量的物质，如松节油、美蓝染料、甲醛、死的原肠和一些成体组织都能诱导出神经板。神经诱导的机制：第一套信号--使背部外胚层倾向于变为神经板：8细胞期的爪蟾神经外胚层缺少Epi-1,为腹部的动物极细胞所特有。第二套信号—来自側唇及脊索中胚层。区域性差异的决定（不同的发育时期和部位，产生的诱导不同）。区域特异差异产生的原因：①与局部起作用的物质性质有关；②与作用因子的浓度有关；③与局部地区诱导因子混合物的成分比例发生变化有关④与局部地区组织反应力不同有关。反应者必须具有感受性才能对诱导者或组织者的刺激产生反应。感受性（反应能力）：组织对一种特定刺激以一种特异方式产生反应的能力。反应组织的反应能力在不同发育时期是不同的，感受性总是和特殊的刺激及相应的反应有关。感受性的获得：①合成诱导者分子受体；②合成允许诱导者受体起作用的分子（信号通路上的某个分子）；③通过抑制某种抑制因子。（二）、感受性的特性①感受性的时间模式：神经感受性的丧失都是在神经胚开始以前，即在晚期原肠胚时期胚孔关闭时消失；因此认为随着发育的进展，神经感受性逐渐减弱；②感受性的区域模式：早期原肠胚的预定外胚层在初级感受性上不表现区域特异性，但随着发育，不同区域的表皮外胚层表现出不同感受性（晶状体、平衡器和听囊等）；③20 感受性的种间差异：不同种外胚层的感受性存在差异，无尾和有尾类对杀死的诱导者的感受性不同，前者无感受性；④遗传特异性。感受性的分级、分类：①初级感受性：指尚未决定的外胚层所具有的感受性；②次级感受性：指已决定了的组织对刺激的感受性；③神经感受性：对神经化的反应能力；④中胚层感受性：对中胚层化的反应能力。自动神经化：在没有诱导组织或不具诱导活性的化学物质存在的情况下，外胚层外植块出现神经化的现象。机制：可能是从受损伤细胞释放活性因子对存活细胞产生诱导作用的结果。异源诱导者：能诱导原肠胚外胚层形成一定的结构，并具有区域性诱导效应的组织。作用特点：具有与组织者相当的形态发生效应；无种的特异性。1、异源诱导的类型：植物极化因子（vegetalizingfactor）：中胚层诱导（形成肌肉、脊索等中胚层的结构）；神经化因子（neuralizingfactor）：诱导前脑、中脑、后脑和脊髓。影响异源诱导者作用的因素：年龄、饥饿、其他因子：组织恶化、射线等。次级诱导：通过一种组织与另一种组织的相互作用，特异地指定它的命运。三级诱导：次级诱导的产物又可作为诱导着，通过与相邻组织的相互作用进行诱导。邻近组织的相互作用据性质划分：①容许的相互作用（permissiveinteraction）：反应组织含有所有要表达的潜能，需要环境，但环境不能改变它的表达方向。纤连蛋白和层粘连蛋白基质。②指令的相互作用（instructiveinteraction）：反应组织的发育潜能不稳定，其发育方向和过程取决于接受的诱导刺激类型。脊索诱导神经管底板细胞的形成。上皮和间质的相互作用---器官原基形成时的相互作用：上皮可来源于任何一个胚层；间质通常来自中胚层或神经嵴组织。上皮细胞：细胞与细胞间紧密连接成管状或片层状结构，局部或整个结构一起运动。间质细胞：细胞与细胞间松散相连，每个细胞为一个行动单元。间质指令表皮的分化（皮肤形成的诱导作用）：皮肤的胚层组成及衍生物。组成---外胚层的表皮和中胚层的真皮；衍生物---毛发、指甲、羽毛、鳞片等。不同种类不同，同一动物不同部位也不同。同一外胚层的发育分化根据中胚层所取的区域发育，即间质对表皮的分化具指令性作用；外胚层具有分化成羽毛、鳞片或其他皮肤衍生物的潜能。器官类型的特异性（羽毛和鳞片）通常是由该种的间质控制的；种的特异性通常又是被反应的外胚层控制的（受遗传性制约）。表皮的分化依赖于异源的间质。唾液腺间质对于唾液腺的形态发生的促进作用属指令性相互作用。间质和上皮相互作用的机制：（一）、贴近诱导作用1、细胞与细胞的接触：①输尿管诱导肾小管（牙齿、下颌下腺的诱导作用）依赖于它们细胞的紧密接触；②微孔滤膜实验。2、细胞与基质的接触：角膜上皮细胞的分化（受晶状体囊的细胞外基质诱导）。3、可溶性信号的扩散：脊索中胚层诱导其上方的外胚层形成神经管（加入滤膜未见接触，诱导照常发生）。（二）、分支形成的机制：间质可能通过引起上皮管状的分支与它相互作用。第十一章果蝇胚轴形成图式形成：胚胎细胞形成不同组织、器官、构成有序空间结构的过程。图式形成涉及躯体模式的建立，包括：胚轴形成、胚层的分化、体节形成、器官原基的形成等细胞分化过程，胚轴:前后轴（anterior-posterioraxis）、背腹轴（dorsal-ventral）、左右轴（left-right）。沿背腹轴分化为4个区：背部外胚层、腹侧外胚层、中胚层和羊浆膜。沿前后轴呈有规律的分节：原头、3个胸节、8个腹节和原尾。母源效应基因（maternal-effectgene）：在卵子发生过程中表达并在卵子发生及早期胚胎发育中具特定功能的基因合子基因（zygotic20 gene）：在受精后才表达的胚胎基因如：缺口基因、成对控制基因、体节极性基因、同源异型选择者基因。有4组母体效应基因(前端系统、后端系统、末端系统和背腹系统)与果蝇胚轴形成有关。形态发生素:为母体效应基因的蛋白质产物。按浓度梯度决定胚胎分化形式的信号分子。胚胎躯体轴线的建立由母体基因决定。果蝇前后极的产生：母源基因产生的形态发生素(4种BICOID,HUNCHBACK,NANOS,CAUDAL)→合子基因（缺口基因）→成对控制基因→体节极性基因和同源异型基因。果蝇前-后轴形成：A－P轴线由三类母体基因控制：突变鉴定。前端系统(bicoid)、后端系统(nanos)、末端系统(torso)。前端组织中心：bicoid基因提供A－P轴线形态素梯度。BCD具有组织和决定胚胎极性与空间图式的功能。bcd为母源基因。在未受精卵中，bicoidmRNA定位在胞质前端；其受精后翻译出的蛋白质沿AP轴扩散，形成浓度梯度，为胚胎的后续分化提供位置信息。Nanos决定后部区的发育，它在受精后形成P－A浓度梯度。母源性的hunchbackmRNA在卵中均匀分布，受精后前区高浓度的BCD蛋白激活合子hunchback基因的表达，从而帮助形成HUNCHBACK蛋白浓度梯度。后区NANOS蛋白抑制hunchback基因的表达末端系统：TORSO信号系统，9个母体效应基因，卵膜表面受体的激活决定胚胎AP轴的两个端点。果蝇背-腹轴的形成：信号传递和浓度梯度。卵膜中的母体蛋白决定胚胎D－V极性约20个基因，dorsal、cactus主导。作用方式：通过信号系统，界定DL在背腹细胞核中的分布梯度。DL浓度梯度提供一个背腹向的位置信息，调控指导背腹部结构形成的缺口基因的表达（twist,snail;dpp,zen)。节肢动物节律分节——体节（体节基因决定）；体节为分步产生。胚胎期产生副体节（指由胚胎的一系列中胚层加厚和外胚层沟分隔而形成的区域），共14个副体节；为体节形成的过渡阶段，仅在原肠作用后一个短暂的时期内出现。晚期胚胎产生体节。体节：前一个副体节的后半部和后一个副体节的前半部。Gap基因（缺口基因）是指那些在受精后最早沿AP轴线呈区域性表达的合子基因。Gap基因的表达使胚胎沿AP轴线区域化。Gap基因的表达特点和功能：1）、受母源效应基因启动，表达图式的维持依赖于缺口基因间的相互作用（hb受BCD激活、NOS抑制，形成梯度；kr受BCD、NOS、TOR抑制，主要在中部表达）；2）、都在多核胚期开始表达;最初在胚胎中呈弱的连续表达，随着卵裂逐渐不连续表达；3）、其表达局限在一定的区域，其突变会导致胚胎在该区域及附近区域的缺失。一般每个表达区涵盖3个副体节且重叠；krüppel---4-6副体节表达、hunchback（1-3，13和14副体节前部）、knirps（7-12）；4）、其产物的半衰期一般较短，仅数分钟，因而它们的扩散距离较短。5）、缺口基因都编码转录因子。2、成对控制基因（pair-rulegenes）功能：把缺口基因确定的区域进一步分成副体节（在相互间隔的一个副体节中表达）。表达特点：1）细胞化胚盘期表达(第13次核分裂时)；2）以两个副体节为单位做周期性、交替性表达。ftz(偶数副体节)，eve(奇数副体节)。7条图式，即一条表达，一条不表达；3）受缺口基因调控；分为初级(hairy,eve,runt)和次级成对控制基因(ftz、opa、slp、prd)。缺口基因抑制成对基因表达，缺口基因既可在一定的带区活化基因表达，又可抑制其它表达带区的形成。副体节的边界由pair-rule基因活性决定。Pair-rule基因的每个表达横纹由一组Gap转录因子控制。Pair-rule基因表达的间隔性重复，无法通过单一浓度梯度来控制，而是由多个转录因子来控制。体节极性基因是指在pair-rule基因表达之后立即表达的基因，它们决定了体节的边界和体节内细胞的命运。这些基因的产物包括扩散分子、受体、转录因子等多种类型。体节的位置相对于副体节发生偏移，但副体节之间或体节之间均没有细胞的相互迁移。不同体节的发育命运决定于同源异型选择者基因(homeoticselectorgenes)。果蝇的绝大多数homeoticselectorgenes位于第三染色体上的两个区域，即20 Antp-C（触角足复合体）和BX-C（双胸复合体），这两个基因族统称为同源异型复合体(HOM-C,homeoticgenecomplex)。HOM-C由8个基因构成，其表达图式与相应基因的排列次序呈线性关系（3’-前端，5’-后端）。其中Antp-C参与头部体节的特化，BX-C参与胸部第三体节和腹部体节的分化，caudal基因在HOM-C之外，控制尾节分化。同源异型基因为体节决定基因，即它将决定产生哪一类体节（前胸部、中胸部或后胸部）。在每一个体节确定后，进一步调控结构特化。HOM-C表达区的确立需要pair-rule、gapgenes共同参与。Homeoticselectorgenes的表达受Gap和Pair-rule基因的控制。HOM-C表达图式的调节机制：①自我调节：部分HOM-Cgene产物可自身调节其基因的表达（与自己启动区结合），这种结合需蛋白质达一定浓度才进行。如：dfd、ubx。②HOM-C的相互调节（后部优势现象）：有重叠区，表达区域靠后的基因可部分和全部抑制表达区靠前的基因。如：BX-C均可抑制Antp-C基因的表达，ABD-A可部分抑制ubx表达。③正向控制和负向控制的机制：使HOM-C具有组织、时间、位置特异性。果蝇：胚轴的形成是一系列基因多层次、网络性的调控。第十二章脊椎动物的胚轴形成母源性决定子的作用；细胞间的相互作用和信号传导子的作用两栖类：由受精时卵质的重新分布决定；精子入卵点的对侧形成灰色新月，由此标志预定胚胎的背侧，其对应面为腹侧；动物极附近的背侧形成头部，对应侧形成尾部鱼类：背腹轴机制与两栖类相似，β-catenin是背部化因子，腹侧化因子为BMP2B，由脊索中胚层分泌的蛋白因子Chordino（Chordin-like旁分泌因子），抑制BMP2B。前后轴：卵子发生时启动，动物帽是前端；原肠胚期，前端神外和表外之间神经细胞分泌前端诱导因子（第一信号中心），胚盘边缘侧板脊索中胚层前体细胞分泌后端-（第二信号）鸟类：首先决定背腹极（卵裂期起始，通过胚盘上下的pH梯度建立），头尾轴则根据重力和在输卵管中的旋转决定，重力决定其两侧对称性哺乳类：根据胚胎内细胞团（innercellmass）分隔的位置决定背腹面，头尾可能是在排卵时被决定(Hoxgene)，还不完全清楚哺乳类是如何决定左右。第一类组织者分泌性蛋白因子和BMP抑制因子：BMP4是最重要的上皮分化和腹侧化诱导因子。对于神经发生而言，它是抑制因子或抗神经化因子，其功能与组织者正好相反。第二类组织者分泌性蛋白因子和WNT抑制因子：组织者分泌的CERBERUS（CBR）和内中胚层分泌的FRZB和DICKKOPF（DCK）蛋白因子可以阻止WNT信号传导途径。后端化因子：随着前端神经系统的区域性特化神经管，后端开始进行分化。后端的分化由胚胎后端产生后端化因子进行调控。成纤维细胞生长因子eFGF、WNT3a和视黄酸（RA）都是后端化因子。RA主要作用于后脑的图式形成；eFGF对于脊髓的分区最为重要；而WNT3a可以抑制前端控制基因的表达，还可以协调RA和eFGF的作用。中侧轴特化因子：脊椎动物中侧轴形成的关键事件都是原肠胚左侧侧板中胚层表达的nodal-相关基因调控。第十三章脊椎动物中枢神经系统和体节形成机制v神经外胚层的命运决定于BMP抑制因子诱导而成。v图式形成确定神经板的区域特性，使神经板沿胚体前-后轴和背-腹轴产生分化。神经板→神经管→前部（前脑、中脑、后脑原基）↘→后部（脊髓）原神经基因沿脊髓背腹轴在不同区域表达，其功能：1、抑制其周围细胞向神经元的分化；2、促进细胞向神经元方向分化而抑制其分化为神经胶质细胞；3、调节细胞周期。第十四章神经系统的发育神经管细胞的增殖的速度随着发育逐渐减慢。神经管细胞的迁移是伴随着增殖和分化进行的。停止分裂的G1期细胞迁移，即通过伸出伪足（分化）完成迁移。脊髓神经细胞迁移：内→外。①神经上皮（假复层，分裂）；②外套层（多层细胞，分裂）；③边缘层（细胞突起，无分裂）。20 外套层细胞分化出轴突和树突，并伸至边缘层；最终细胞体位于外套层（中间层）构成灰质，而含有轴树突的边缘层构成白质。外套层中，成神经胶质细胞和幼稚的神经元之间无明显的形态学差异。伴随细胞的进一步外迁，将来的神经元不再具分裂能力；神经胶质细胞则保持终生的分裂能力。神经细胞的结构和分类：2大类：人脑：神经细胞1011个；神经胶质细胞1012个神经细胞结构和功能：胞体、树突、轴突；突触，传递冲动神经胶质细胞结构和功能：中枢、周围神经胶质细胞，突起；分隔、绝缘神经细胞，以保证信息传递的专一性和不受干扰。中枢神经系统的组织分化：分层模式：最靠近管腔的一层为室管膜层()，又叫室管增殖区，其内的细胞维持了分裂能力。外套层(mantlezone)来自室管膜层的细胞分化为神经元和神经胶质细胞。边缘区(marginalzone)主要为神经轴索和胶质细胞。在不同时间产生的神经元的最终停留位置不同，最早产生的最靠近管腔。v端脑壁的神经上皮细胞将分化为大脑皮层细胞最早外迁的成神经细胞到达边缘层下面→皮层板→新皮质（最后分化为6层，即：分子层、外颗粒层、锥体细胞层、内颗粒层、神经节细胞层、多形细胞层）。皮质内各层按“堆积”模式形成，即较晚期迁移的细胞堆积于那些较早期完成迁移细胞的外面。v第四脑室脑壁的神经上皮细胞将分化为小脑皮层细胞。最后一些成神经细胞增殖、迁移至软膜下→次级增生层→外颗粒层→其中的细胞经增殖后便停止分裂，向内移动，经浦肯野细胞层移至内颗粒层→颗粒细胞。v小脑，3层：分子层、浦肯野细胞层和颗粒层。神经嵴及其衍生物发生部位：神经管闭合处的神经管细胞和与神经管相接的外表层细胞，它们间质细胞化而成为神经嵴细胞。特点:具有迁移性。分化命运：Pluripotentialitycell:可产生多种特定类型的细胞，因发生的部位和迁移目的地不同而不同。可分化为感觉、交感及副交感神经系统的神经元和胶质细胞；肾上腺髓质细胞；表皮中的色素细胞；头骨软骨和结缔组织等。躯干神经嵴细胞的迁移：①背部迁移途径:沿胚胎外胚层下面迁移至最腹部的皮肤中。分化为色素细胞。②腹部迁移途径:通过体节的前部向腹侧延伸。有的在体节中形成背根神经节，有的穿越体节的前半区分化为交感神经、肾上腺髓质细胞和施旺细胞。影响神经嵴细胞多能性的因素：在胚胎内的位置、生长因子、细胞外基质、激素。除神经管和神经嵴细胞之外，神经元还有一个重要的来源，即一些增厚的外胚层区，称为外胚层板。外胚层板仅发现于头部的和那些变为柱状上皮的外胚层区。外胚层板包括胚胎最前端的嗅基板和后端的听基板。基板产生的细胞均分化为神经元。神经元一般包括4个组成部分：细胞体,树突,轴突,生长锥。神经轴突的生长受到一些外部因素的影响。某些因素具有吸引作用，而某些具有排斥作用。这些外部因素包括其延伸途径中的组织结构、胞外基质成分、相邻细胞的表面特性。1、向触性（stereotropism）是指细胞倾向于沿着一定的表面生长，如划痕。2、基质粘连性：轴突与不同物质的粘连性不同，通常沿着可粘连物质生长。3、电向性：轴突生长方向受电场（电势梯度）影响；向阴极生长。4、化学向性：轴突的生长是根据化学的线索运行的；向高浓度区生长。5、生长路线的标记：轴突可能沿着神经生长因子标记的路线生长；不同发育时期对同一路线选择不同。控制神经系统细胞凋亡的主要因素有：靶组织、神经生长和营养因子、传入神经的调节和功能活动等v细胞凋亡（cellapoptosis）：机体内组织细胞产生的程序化的细胞死亡。同源异型框基因：可导致同源异型突变的基因称为同源异型基因。同源异型基因都具有同源异型框序列，但是含有同源异型框的基因除了同源异型基因之外，还有一些不产生同源异型现象的基因统称为同源异型框基因。1.从受精后开始卵裂到囊胚形成前，受精卵细胞发生了三个重要的细胞变化过程，它们分别是什么？哺乳动物卵裂有何主要特点？与其他卵裂的主要区别及对未来胚胎发育有何影响？答案20 ：从受精卵分裂开始到囊胚形成是动物早期发育的一个重要阶段，在这一阶段中受精卵细胞发生了以下的重要变化：（1）通过快速的细胞分裂，发育由单细胞进入多细胞的状态，细胞间的联系由此建立。(3分)（2）在早期的细胞增殖过程中，通过细胞质的不均等分配，出现了胚胎细胞的早期定向化，一些动物由此奠定了发育体制的基础，例如体轴和未来胚层的划定在这一阶段获得了最早的确定。(3分)（3）在雄原核和雌原核融合前以及早期胚胎分裂阶段，母源基因发挥作用，伴随细胞分裂和囊胚的发育，合子基因开始发挥作用。即发生母源基因向合子基因的转化。(3分)哺乳动物卵裂有几个主要特征：（1）卵裂速度缓慢。（2）为旋转卵裂，卵裂球排列方式很独特。（3）早期卵裂不同步。所以通常卵裂球数为奇数。(3分)哺乳动物卵裂与其他动物的主要区别是存在紧密化现象和囊胚腔的形成，由于紧密化现象出现内细胞团和滋养层细胞的分离，在未来发育中，内细胞团形成真正的胚体，滋养层细胞发育成为绒毛膜、胎盘等胚外器官。(3分)20．简述透明带在动物繁殖中的作用。答：透明带在繁殖中的作用主要有3个方面：（1）在精卵结合时，进行精卵特异性识别，保证受精的专一性。（2）发生透明带反应，防止多精受精。即保证受精的唯一性。（3）在早期胚胎发育中起保护作用，同时在胚胎着床中，可防止输卵管壁的粘着，防止宫外孕。16．简述卵子成熟的标志是什么？答：（1）卵母细胞成熟形态学标志为：生发泡破裂、染色体凝聚、纺锤体形成和第一极体排出。（2）在分子水平上，卵母细胞内cAMP浓度下降，Ca2+浓度上升，蛋白质合成增加，蛋白质去磷酸化或磷酸化，促成熟因子之类的活性物质出现。14.卵裂的类型有哪几种？是什么因素决定了各种动物受精卵的卵裂方式，举例说明。答：每种动物卵裂方式是由主要因素决定：（1）卵质中卵黄的含量及其分布情况，（2）卵质中影响纺锤体方位角度和形成时间的一些因子。（3）一些遗传下来的卵裂方式可能与卵黄的分裂抑制影响相叠加，也影响卵裂的方式。动物的卵裂方式主要分为完全卵裂和不完全卵裂。海鞘属两侧对称卵裂，哺乳动物属交替旋转卵裂，两栖类属辐射状对称卵裂，鸟类为端卵黄，属圆盘形不完全卵裂，果蝇为中央表面卵裂。12.试比较允许的相互作用和指令的相互作用？答案：邻近组织的相互作用可分为允许的相互作用和指令的相互作用两种类型。(1)容许的相互作用：反应组织含有所有要表达的潜能，它只需要一个环境允许它表达这些特性。虽然它的表达需要某些刺激，但这不能改变它的后生型发育方向。如许多组织的发育需要一种固体的、含有纤连蛋白和层粘连蛋白的基质。纤连蛋白和层粘连蛋白只是刺激细胞的发育，但并不改变产生的细胞的类型。（2.5分）(2)指令的相互作用：这种相互作用改变反应组织的细胞类型。反应组织的发育潜能不稳定，其发育方向和过程取决于接收的诱导刺激的类型。如在脊索诱导神经管的底板细胞的形成中，所有的神经管细胞都能对脊索的信号起反应，但只有那些邻近脊索的细胞被诱导。这些被诱导的细胞接收信号后表达一组不同于它们在未与脊索接触时表达的基因。大多数指令的相互作用的四个主要特性是：①在组织A存在的情况下，反应组织B以一定的方式发育。②在缺少组织A的情况下，反应组织B不以那种方式发育。③在缺少组织A，但组织C存在的情况下，组织B不以那种方式发育。④在组织A存在的情况下，正常将不同发育的组织D被诱导，改变得像组织B一样发育。（2.5分）9.简述组织者细胞在早期胚胎发育中的功能。答案：组织者细胞在早期胚胎发育中具有重要的功能，概括起来主要有以下几个方面：①组织者能够启动原肠作用；（1分）②组织者细胞有能力发育成背部中胚层包括前脊索板，脊索中胚层等；（1分）③组织者能够诱导外胚层背部化形成神经板，并使后者发育为神经管；（1.5分）④组织者细胞能够诱导其周围的中胚层背部化分化成为侧板中胚层而不是腹侧中胚层。1．动物界如何保证受精的专一性和唯一性？答案：（1）首先精子具有向化性，特别是水生动物，其卵母细胞在完成第二次减数分裂后，可以分泌具物种特异性的向化因子，构成卵周特有的内环境，这种内环境不仅可以控制精子类型，而且可以使其适时完成受精。（1分）（2）对于哺乳动物主要是精子和卵子表面存在特异性的一些表面蛋白，配体和受体之间通过长期进化在结构上可以相互识别，不同物种之间如果精、卵配体和受体结构差异很大，就不能结合，也就无法受精。（2分）20 （3）动物界保证受精的唯一性主要通过受精过程中卵子表面发生透明带反应、皮质反应等保证单精受精和受精卵染色体数目的恒定。（2分）20