(發(fā)育生物學(xué))03-05第三-五章

1、( (發(fā)育生物學(xué)發(fā)育生物學(xué))03-05)03-05第三第三- -五章五章56哺乳動物精子獲能的模型78哺乳動物精子的獲能，牛精子在到達(dá)輸卵管壺腹部之前與輸卵管上皮細(xì)胞的接觸。91011海膽的精卵識別 海膽精子發(fā)生頂體反應(yīng)后釋放頂體酶，使卵細(xì)胞外的膠膜降解，精子穿越膠膜，其突起與卵黃膜(vitelline membrane)相互識別，與之融合，然后與卵細(xì)胞膜融合，導(dǎo)致精核進(jìn)入卵細(xì)胞中。 121314加入10nM呼吸活化肽（resact）1納升后，海膽精子的聚集。A、B、C和D示加入呼吸活化肽1、20、40、90秒后的觀察結(jié)果ABCD152. 頂體反應(yīng)（acrosomal reaction） 頂體

2、反應(yīng)是指受精前精子在同卵子接觸時，精子頂體產(chǎn)生的一系列變化。 具有頂體結(jié)構(gòu)的無脊椎動物或脊椎動物中，只有發(fā)生頂體反應(yīng)的精子才能進(jìn)入卵子并與卵子融合，也只有精子與卵子接觸時才發(fā)生頂體反應(yīng)。 16 哺乳動物的頂體反應(yīng) 哺乳動物的頂體是一個帽狀結(jié)構(gòu)，覆蓋于精核的前端。頂體反應(yīng)時，頂體帽部分的質(zhì)膜與頂體外膜在多處發(fā)生融合，使頂體內(nèi)的物質(zhì)從融合處釋放出來。17海膽精子的頂體反應(yīng)過程海膽精子的頂體反應(yīng)過程181920212223242526海膽精子頂體突起與卵子微絨毛的接觸27海膽精子頂體突起上Bindin的定位2829海膽卵子表面的Bindin受體30哺乳動物的精卵識別哺乳動物精卵的特異性識別發(fā)生在卵細(xì)

3、胞的透明帶（zona pellucida）部分。 小鼠 透明帶中含有ZP3 糖蛋白 ，它與ZP1、ZP2以網(wǎng)狀的骨架結(jié)構(gòu)存在于透明帶中。 ZP3能結(jié)合精子，并引發(fā)頂體反應(yīng)。31精子細(xì)胞膜上有三種受體：精子細(xì)胞膜上有三種受體：1. sp56（56kDa，半乳糖結(jié)合蛋白）-可與ZP3分子上的半 乳糖端部相結(jié)合。如果ZP3的一個半乳糖基發(fā)生丟失或改變，精子將無法與卵子結(jié)合。2. 半乳糖基轉(zhuǎn)移酶 (GalTase)可與ZP3分子上的N-乙酰葡糖胺結(jié)合 ，使精子G蛋白激活并誘導(dǎo)頂體反應(yīng)。3. P95 （ZP受體激酶）(95kDa)一種跨膜蛋白，其外側(cè)部分可與ZP3分子特異結(jié)合，而內(nèi)側(cè)部分具有酪氨酸激酶的

4、功能。該酶被激活后，導(dǎo)致頂體反應(yīng)。3233ZP3在小鼠精子與透明帶的結(jié)合中的作用。3435小鼠透明帶絲狀串珠樣結(jié)構(gòu)示意圖3637金色倉鼠精子入卵過程 ：A，精卵融合的掃描電鏡照片 B，精子與透明帶的結(jié)合 C，精子頭部穿過透明帶。3839D，精子與卵子質(zhì)膜的融合 E，精子頂體與帶有微絨毛的卵子質(zhì)膜融合的示意圖40414243海膽雙精受精卵（dispermic egg）第一次卵裂的中期。44人類雙精受精卵的第一次有絲分裂。45464748海膽卵受精前后的膜電位變化49B：control 490 nM Na C：120 nM Na導(dǎo)致多精入卵的比率升高50降低卵外Na濃度導(dǎo)致多精受精比率的升高515

5、253海膽皮層顆粒反應(yīng)示意圖卵黃膜卵黃膜卵細(xì)胞膜卵細(xì)胞膜微絨毛微絨毛皮質(zhì)顆粒皮質(zhì)顆粒釋放蛋白水解酶和粘多糖釋放蛋白水解酶和粘多糖透明層透明層54未受精卵（左）和受精卵（右）的皮層55皮質(zhì)顆粒內(nèi)含物中含有的蛋白質(zhì)：1）蛋白水解酶可以使卵黃膜與質(zhì)膜間的聯(lián)系分離；剪除卵膜上bindin的受體及與之結(jié)合的精子。2）粘多糖：進(jìn)入卵周隙吸水膨脹，使卵黃層向外隆起，形成受精膜（fertilization envelope ）舉起。563）過氧化物酶：皮層顆粒分泌的過氧化物酶通過交聯(lián)相鄰蛋白質(zhì)的酪氨酸殘基使受精膜變硬。 受精膜最先在精子入卵的位置形成，并向外擴(kuò)張至整個卵細(xì)胞，從而阻止多精入卵。4）透明質(zhì)素（h

6、yalin）：在卵外形成透明質(zhì)層(hyalin layer)，它與卵裂中對分裂球的支持作用有關(guān)。卵細(xì)胞質(zhì)膜突起的微絨毛深入到其基部。57海膽受精膜的形成及多余精子的移除58哺乳動物不形成受精膜哺乳動物不形成受精膜，但皮質(zhì)顆粒中釋放的酶，但皮質(zhì)顆粒中釋放的酶對透明帶中的精子受體分子進(jìn)行修飾，使之喪失對透明帶中的精子受體分子進(jìn)行修飾，使之喪失與精子結(jié)合的能力，因此，稱為與精子結(jié)合的能力，因此，稱為透明帶反應(yīng)透明帶反應(yīng)。( (半乳糖基轉(zhuǎn)移酶半乳糖基轉(zhuǎn)移酶 (GalTase)(GalTase)可與可與ZP3ZP3分子上的分子上的N-N-乙酰葡乙酰葡糖胺結(jié)合糖胺結(jié)合 ，使精子，使精子G G蛋白激活并誘導(dǎo)

7、頂體反應(yīng)。卵激活時蛋白激活并誘導(dǎo)頂體反應(yīng)。卵激活時皮質(zhì)顆粒釋放出來的皮質(zhì)顆粒釋放出來的N-N-乙酰葡糖酶乙酰葡糖酶能對能對ZP3ZP3上的上的GalTaseGalTase結(jié)結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行修飾，由此阻斷透明帶外圍的精子與受精卵結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行修飾，由此阻斷透明帶外圍的精子與受精卵結(jié)合。）合。）5960616263646566676869707172圖示：濾泡的發(fā)育圖示：濾泡的發(fā)育73747576海膽精子入卵過程77海膽精子入卵過程7879801. 1. 卵裂卵裂81蛙的早期卵裂。 A 第一次卵裂， B 第二次卵裂， C 第四次卵裂，動物極和植物極細(xì)胞出現(xiàn)差異。82Displacement of mit

8、otic spindle83中心體行為的差異造成不同的細(xì)胞具有不同的卵裂平面 動物細(xì)胞的卵裂平面是主要由中心體而不是由紡錘體決定的。 8485868788899091Cyclin B/ACyclin B/ACDK1Thr14Tyr15Thr161PPPCDK1Thr14Tyr15Thr161PCDK1Thr14Tyr15Thr161圖示：圖示：CDK1激酶活性綜合調(diào)控示意圖激酶活性綜合調(diào)控示意圖92果蠅胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞周期調(diào)控的發(fā)育變化（數(shù)字示卵裂次數(shù)）。1-781314932. 2. 伴隨分裂進(jìn)行，細(xì)胞分化開始伴隨分裂進(jìn)行，細(xì)胞分化開始94爪蟾囊胚期的發(fā)育命運(yùn)圖爪蟾囊胚期的發(fā)育命運(yùn)圖959

9、6斑馬魚囊胚期的發(fā)育命運(yùn)圖斑馬魚囊胚期的發(fā)育命運(yùn)圖97斑馬魚囊胚期的發(fā)育命運(yùn)圖斑馬魚囊胚期的發(fā)育命運(yùn)圖9899小鼠桑椹胚的壓縮現(xiàn)象 8細(xì)胞時期，小鼠細(xì)胞表面光滑，微絨毛均勻分布，壓縮后微絨毛僅分布于細(xì)胞的外表面，細(xì)胞之間的聯(lián)系加強(qiáng)了。100細(xì)胞壓縮決定囊胚腔的大小101蛙卵囊胚腔的形成 A，第一次卵裂平面形成的小裂隙以后擴(kuò)大發(fā)育為囊胚腔；B，8細(xì)胞時期的囊胚腔。102抗E-cadherin的抗體能夠阻止胚胎壓縮現(xiàn)象的發(fā)生103104105106圖示：濾泡的發(fā)育圖示：濾泡的發(fā)育107哺乳動物受精卵在體外進(jìn)行的卵裂哺乳動物受精卵在體外進(jìn)行的卵裂 ABC 2，4，8細(xì)胞期；細(xì)胞期；D 壓縮的壓縮的8

10、細(xì)胞期；細(xì)胞期；E 16細(xì)胞桑椹胚；細(xì)胞桑椹胚；F 32細(xì)胞囊胚期細(xì)胞囊胚期108早期胚胎細(xì)胞發(fā)育的全能性早期胚胎細(xì)胞發(fā)育的全能性人類同卵雙胞胎的形成與胚胎外膜相關(guān)的時序示意圖。A，滋養(yǎng)層形成之前； B，滋養(yǎng)層形成之后，羊膜形成之前； C，羊膜形成之后。1091101111121.海膽的原腸胚發(fā)育（海膽的原腸胚發(fā)育（輻射式卵裂輻射式卵裂）113圖示：海膽的卵裂 B 2細(xì)胞期，C 4細(xì)胞期，D 32細(xì)胞期114海膽第四次分裂卵裂球的形成115海膽的早期囊胚和晚期囊胚116117118119胞外基質(zhì)纖維胞外基質(zhì)纖維囊胚腔囊胚腔基質(zhì)片層基質(zhì)片層透明帶透明帶纖毛纖毛120121122123124125

11、果蠅胚胎的表面卵裂126127128129130果蠅胚層的核伸長核細(xì)胞化的示意圖131果蠅合胞體胚層中細(xì)胞核周圍細(xì)胞骨架的定位132133兩棲類的灰色新月兩棲類的灰色新月 精子入卵后，皮層向精子進(jìn)入的方向旋轉(zhuǎn)大約30，在動物極皮層含大量色素而內(nèi)層含有少量色素的物種中，這一胞質(zhì)不同層次的相對運(yùn)動形成了一個在精子進(jìn)入點(diǎn)對面的新月形的灰色區(qū)域，稱為灰色新月?；疑略?。134135爪蟾的晚期囊胚，示邊緣區(qū)被內(nèi)胚層細(xì)胞覆蓋。136胚孔處形成瓶狀細(xì)胞137移植的胚孔背唇細(xì)胞將在內(nèi)胚層細(xì)胞層上下陷（sink），形成一個胚孔狹縫。瓶狀細(xì)胞的內(nèi)陷啟動原腸作用。138瓶狀細(xì)胞的收縮拉動邊緣區(qū)細(xì)胞向植物極運(yùn)動，同時

12、將植物極的內(nèi)胚層細(xì)胞推向胚胎的內(nèi)部。邊緣區(qū)細(xì)胞的運(yùn)動導(dǎo)致外胚層細(xì)胞向植物極外包，預(yù)定前端中胚層細(xì)胞沿囊胚腔內(nèi)表面延伸。139胚孔形成和原腸作用過程中爪蟾背部區(qū)域細(xì)胞的運(yùn)動140爪蟾早期胚孔背唇的表面觀，示動、植物極細(xì)胞大小的差異。141動物極細(xì)胞通過胚孔背唇內(nèi)卷區(qū)域表面的特寫。142143內(nèi)卷邊緣區(qū)細(xì)胞沿外層細(xì)胞的內(nèi)表面向動物極運(yùn)動，示構(gòu)成胚孔背唇的細(xì)胞的不斷更新。144145146隨著背唇、側(cè)唇和腹唇的連續(xù)形成，胚孔區(qū)域的變化。147通過胚孔進(jìn)入胚胎內(nèi)部的細(xì)胞的運(yùn)動148囊胚腔頂壁細(xì)胞形狀的改變和細(xì)胞重排，合并成單層細(xì)胞。149150兩棲類原腸作用時細(xì)胞的運(yùn)動。151152153154155

13、156人工方法誘導(dǎo)的兩個原腸作用開啟點(diǎn)。157兩個原腸作用開啟點(diǎn)導(dǎo)致聯(lián)體雙胞胎蝌蚪的形成。158159160161162163164165166167由動物極（胚胎將來的背部）觀察的雞卵的盤狀卵裂168卵黃囊尿囊169雞胚雙層囊胚的形成170171172173雞胚原條形成時細(xì)胞的運(yùn)動。A，34h；B，56h；C，78；D，1012h174移植亨氏節(jié)能夠誘導(dǎo)一個次生胚胎的形成。175176A，進(jìn)入囊胚腔的細(xì)胞頂端伸長形成瓶狀細(xì)胞；B，雞胚原腸作用立體圖解，示原條、正在遷移的細(xì)胞和原有兩胚層之間的關(guān)系。177雞原條期胚胎的背面觀，示原始生殖細(xì)胞發(fā)生的生殖新月區(qū)、暗區(qū)、明區(qū)和亨氏節(jié)。178179上圖

14、，1516h；原溝和亨氏節(jié)的形成。下圖，1922h；內(nèi)移的細(xì)胞向上推舉上胚層前端中線區(qū)域，形成頭突（head process）。1801812428h雞胚的原腸作用。A，延伸到全長的原條，24h；B，2體節(jié)時期，25h；C，4體節(jié)時期，27和；D，原條回縮到胚胎的尾部，28h。E，原條回縮，脊索沿著原條的痕跡形成。182伴隨原條回縮，脊索和體節(jié)逐漸形成。上圖，2324h；下圖，4體節(jié)時期。183184185186187188189190191人類胚胎從受精到植入的發(fā)育過程192哺乳動物胚泡植入子宮的過程小鼠胚泡在小鼠胚泡在Strypsin蛋白蛋白酶的作用下從透明帶中酶的作用下從透明帶中孵化出來孵化出來193原腸作用前的胚泡，示內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞。194195下胚層細(xì)胞從內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中分離出來形成卵黃囊，滋養(yǎng)層細(xì)胞分裂形成細(xì)胞滋養(yǎng)層和合胞體滋養(yǎng)層；細(xì)胞滋養(yǎng)層形成絨毛，合胞體滋養(yǎng)層融入子宮組織。196197上胚層分裂形成羊膜外胚層（包繞羊膜腔）和胚胎上胚層，哺乳類胚胎由胚胎上胚