動物的發(fā)育課程

動物的發(fā)育課程第1頁/共48頁動物的生殖

動物的生殖方式無性生殖：一切不涉及性別、沒有配子參與、沒有受精過程的生殖。分裂生殖：二分裂：眼蟲（縱二分裂）、草履蟲（橫二分裂）、變形蟲。多分裂：（裂體生殖、孢子生殖）瘧原蟲。出芽：水螅、?？?。芽球：海綿。再生：渦蟲、蚯蚓、海星。2第2頁/共48頁3第3頁/共48頁有性生殖

有性生殖：雌雄生殖細胞（精子和卵）相互結(jié)合形成受精卵（合子），由受精卵再發(fā)育成新個體的生殖方式。

接合生殖：纖毛蟲。配子生殖：1、同配：配子大小形態(tài)相同，都有纖毛，都能游泳，在形態(tài)上無法分辨雌雄。2、異配：2種配子除大小不同外，在形態(tài)上沒有區(qū)別。3、卵配：精子和卵在大小和形態(tài)上均有區(qū)別。孤雌生殖：動物卵子不經(jīng)過受精過程，而單獨發(fā)育成后代的生殖方式，如豐年蟲、輪蟲。幼體生殖：動物在幼體階段進行繁殖的生殖方式，如血吸蟲（胞蚴）、童癭蚊。4第4頁/共48頁輪蟲生活史世代交替在生物的生活史中，無性世代與有性世代有規(guī)律地交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。雌雄同體藤壺的交配5第5頁/共48頁動物的生殖系統(tǒng)無脊椎動物的生殖系統(tǒng)扁形動物：環(huán)節(jié)動物：節(jié)肢動物：節(jié)肢動物生殖系統(tǒng)6第6頁/共48頁脊椎動物的生殖系統(tǒng)男性生殖系統(tǒng)女性生殖系統(tǒng)恥骨聯(lián)合陰莖海綿體尿道球腺輸精管壺腹膀胱尿道陰莖海綿體龜頭包皮陰囊睪丸附睪輸精管前列腺射精管儲精囊直腸肛門卵巢卵巢傘漏斗輸卵管子宮膀胱恥骨聯(lián)合尿道陰蒂小陰唇大陰唇陰道陰道口肛門直腸子宮口子宮頸7第7頁/共48頁生殖周期性生殖周期（性周期）:由激素和季節(jié)調(diào)節(jié)8第8頁/共48頁動物的發(fā)育發(fā)育生物學主要研究多細胞生物的生殖細胞的發(fā)生、受精、胚胎發(fā)育、生長、衰老和死亡（即生物體個體發(fā)育ontogeny）中的發(fā)育機制。1）胚前發(fā)育2）胚胎發(fā)育3）胚后發(fā)育爪蟾9第9頁/共48頁A精子發(fā)生;B卵子發(fā)生配子的發(fā)生10第10頁/共48頁精子的結(jié)構(gòu)頭部體部尾部頂體11第11頁/共48頁次級卵母細胞透明帶放射冠初級卵泡次級卵泡濾泡細胞黃體卵子的結(jié)構(gòu)少黃卵（均黃卵）：卵黃較少，分布均勻，如文昌魚、海膽、哺乳動物。端黃卵：卵黃多，卵黃集中于植物極，如魚類、兩棲類、鳥類、爬行類。中黃卵：卵黃多，卵黃集中于卵的中央，如昆蟲。12第12頁/共48頁受精受精方式體外受精體內(nèi)受精受精過程：卵母細胞成熟、（精子獲能）、精卵接觸和識別、精子入卵、卵的激活、卵裂開始。整個過程為受激素調(diào)控下的級聯(lián)反應(yīng)。13第13頁/共48頁精卵接觸和識別大多數(shù)動物的精子能自由活動每次排出的精子的數(shù)量相當大卵子的體積較大海膽人14第14頁/共48頁頂體反應(yīng)頂體反應(yīng)：精子的頂體和卵子表面相接觸并融合的過程。具體過程是：從頂體排出內(nèi)含物(多種酶)，然后伸出長短不一的頂體絲與卵膜接觸，同時通過釋放出的酶溶解接觸處周圍的卵膜，形成一個進入通道。海膽精子頂體反應(yīng)：識別過程1）透明帶識別：紅色配體和黃色受體2）卵黃膜識別：頂體膜上的結(jié)合素（藍色）15第15頁/共48頁精子入卵海膽精子入卵：精子核垂直于卵表面16第16頁/共48頁皮層反應(yīng)具體過程：卵子的皮層內(nèi)部有一種皮層顆粒，受精時，皮層顆粒首先于接觸之點發(fā)生破裂，然后波及整個卵子的皮層，顆粒內(nèi)含物被排出，一部分與卵外的卵黃膜一起形成受精膜，另一部分留在卵子與受精膜之間的卵周隙中，吸收水分，結(jié)果使受精膜逐漸與卵子分開而舉起。海膽精子入卵過程皮層反應(yīng)17第17頁/共48頁皮層反應(yīng)過程粘多糖過氧化物酶皮層顆粒卵黃膜受精膜蛋白酶卵質(zhì)膜卵周隙蛋白系帶透明層18第18頁/共48頁海膽受精的頂體反應(yīng)和皮層反應(yīng)19第19頁/共48頁雌雄原核的結(jié)合雌、雄原核接近，融合形成一個合子核。海膽原核融合:上為雄原核，下為雌原核。20第20頁/共48頁卵的激活頂體微絲與卵黃膜的接觸觸發(fā)了一系列的事件。

卵子從休眠狀態(tài)進入活動狀態(tài)：DNA復(fù)制、RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成、細胞呼吸活動、細胞分裂開始。親吻喚醒了睡美人21第21頁/共48頁EventTimeafterPlasmaMembraneContact--------------------------------------------------------------------------------------------去極化（快速阻止多精受精）Before3s質(zhì)膜融合Before15sPIP2分解產(chǎn)生IP3和DAGBefore15s內(nèi)源Ca2+釋放40-120s皮層反應(yīng)（慢速阻止多精受精）40-100s精子進入1-2minNAD激酶激活1-2min呼吸增加1-3minNa+/H+交換，pH值上升1-5min精子染色體解聚2-10min精原核遷移至卵中心2-10min蛋白質(zhì)合成激活A(yù)fter5min雌雄原核融合20minDNA合成開始20-40min第一次有絲分裂前期60-80min第一次卵裂85-95min--------------------------------------------------------------------------------------------海膽卵受精后發(fā)生的事件

22第22頁/共48頁海膽受精后的Ca2+波海膽受精后的Ca2+波，Ca2+濃度，紅>黃>綠>藍。23第23頁/共48頁早期胚胎發(fā)育卵裂

：受精卵分裂形成一定數(shù)量分裂球的過程。

完全卵裂：少黃卵、均黃卵?？煞譃檩椛鋵ΨQ性（棘皮動物）、兩側(cè)對稱性（海鞘）、螺旋型（軟體動物）、旋轉(zhuǎn)型（哺乳動物）卵裂；又可分為均等（文昌魚）、不均等（青蛙）卵裂。

不完全卵裂：端黃卵、中黃卵。包括盤裂（頭足類、硬骨魚類、爬行類、鳥類）、表面卵裂（昆蟲）。囊胚的形成：分裂球形成一個中空的球的過程。原腸胚的形成：囊胚通過細胞遷移而分化成2胚層的過程。神經(jīng)胚（中胚層和體腔）的形成：由原腸胚中預(yù)定的神經(jīng)外胚層細胞形成神經(jīng)管的過程。器官發(fā)生

（胚層分化）：器官形成。24第24頁/共48頁卵裂海膽的卵裂：

輻射對稱型卵裂25第25頁/共48頁兩棲類的卵裂：輻射對稱型卵裂

26第26頁/共48頁軟體動物：螺旋型卵裂27第27頁/共48頁哺乳動物的卵裂：旋轉(zhuǎn)型卵裂28第28頁/共48頁果蠅的卵裂：表面卵裂斑馬魚的卵裂：盤裂29第29頁/共48頁文昌魚兩棲類鳥哺乳類動物極植物極囊胚腔內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層囊胚30第30頁/共48頁原腸胚囊胚層細胞通過細胞運動，細胞位置發(fā)生變化（即細胞發(fā)生重新安排和重新組合），形成原腸和二個胚層組成的胚胎的過程。海膽原腸和中胚層形成過程31第31頁/共48頁兩棲類的形成過程爪蟾晚期囊胚爪蟾的發(fā)育灰色新月區(qū)爪蟾原腸形成(內(nèi)部觀)32第32頁/共48頁早期原腸：灰色新月區(qū)細胞內(nèi)陷開始，接著背部細胞內(nèi)卷，形成新月形胚孔，背唇出現(xiàn)。中期原腸：胚孔向側(cè)面和腹面延伸，先后形成側(cè)唇和腹唇，側(cè)唇和腹唇細胞內(nèi)卷，使胚孔呈環(huán)狀，中間為卵黃栓（植物極內(nèi)胚層細胞）。內(nèi)卷細胞成片向前移動，形成原腸。晚期原腸：囊胚層細胞繼續(xù)下包，到達胚孔時內(nèi)卷，最終卵黃栓也包入內(nèi)部。深層小的囊胚層細胞內(nèi)卷形成原腸薄的頂部，大的植物極細胞內(nèi)陷形成原腸厚的底部。33第33頁/共48頁神經(jīng)胚初級神經(jīng)胚形成由脊索中胚層誘導(dǎo)覆蓋于上面的外胚層細胞分裂、內(nèi)陷并與表皮層脫離形成中空的神經(jīng)管。如，爪蟾大部分、鳥類前端、小鼠前端神經(jīng)管形成。神經(jīng)嵴34第34頁/共48頁中胚層和體腔形成方式端細胞法

一部分靠近原口的內(nèi)、外胚層交界處的細胞分裂并進入內(nèi)、外胚層之間形成中胚層，這種中胚層形成方法稱為端細胞法。接著中胚層裂開產(chǎn)生體腔（稱為裂體腔），這種形成體腔的方式稱為裂體腔法。以這種方法形成中胚層的動物為原口動物，如環(huán)節(jié)動物和節(jié)肢動物。體腔囊法原腸背部兩側(cè)的內(nèi)胚層向囊胚腔突出形成的囊狀突起稱為體腔囊。體腔囊與內(nèi)胚層分離后擴展成為中胚層這種中胚層形成方法稱為體腔囊法。中胚層包圍的體腔稱為腸體腔，這種形成體腔的方式稱為腸體腔法。以這種方法形成中胚層的動物多為后口動物，如海星和文昌魚。35第35頁/共48頁胚層分化和器官形成內(nèi)胚層：→消化道、消化腺、呼吸器官上皮等。外胚層：→表皮、神經(jīng)系統(tǒng)。中胚層：→肌肉、骨骼、循環(huán)系統(tǒng)等。36第36頁/共48頁胚后發(fā)育生長發(fā)育：幼體生長、生殖生長。間接發(fā)育：幼體和成體在形態(tài)和生活方式上存在較大差異的胚后發(fā)育，也叫變態(tài)發(fā)育，如昆蟲、蛙。直接發(fā)育：指幼體和成體的形態(tài)結(jié)構(gòu)基本相同，僅性成熟與不成熟之分，生活習性、生態(tài)需求都基本一致，如魚類、爬行類。衰老：身體各部分器官系統(tǒng)的功能逐漸衰退的過程，最終結(jié)果是死亡。細胞凋亡：為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡。細胞壞死：細胞因病理而產(chǎn)生的被動死亡，如物理性或化學性的損害因子及缺氧與營養(yǎng)不良等均可導(dǎo)致細胞壞死。37第37頁/共48頁發(fā)育機制

細胞分裂（Celldivision）生長(growth)分化(differentiation)模式形成（patternformation）形態(tài)發(fā)生(morphogenesis)38第38頁/共48頁胚胎的極性兩棲類胚軸的確定

1）胚胎的頭部位于卵的動物半球，尾部位于卵的植物半球。

2）精子隨機從卵的動物半球進入。精子入卵點為胚胎的腹面，對側(cè)為胚胎的背面。

3）精子入卵后，卵子內(nèi)質(zhì)在重力作用下不動，皮質(zhì)朝精子入卵點(SEP)方向向動物極旋轉(zhuǎn)30o，形成灰色新月區(qū)。由該處細胞內(nèi)陷形成原口。DorsalCorticalrotation30°第39頁/共48頁形態(tài)發(fā)生(morphogenesis)——不同表型的細胞構(gòu)成組織、器官，建立結(jié)構(gòu)的過程。包括細胞大小和形態(tài)的變化、細胞增殖、細胞運動、細胞粘附或分離、細胞凋亡等。模式形成(patternformation)——胚胎細胞形成不同組織、器官和構(gòu)成有序空間結(jié)構(gòu)的過程。即各種類型細胞按照時空模式發(fā)生的過程和規(guī)律。包括生物的形體模式（bodyplan）、細胞分配到三個胚層等。40第40頁/共48頁

細胞定型和分化細胞分化differentiation細胞定型commitment：分2個階段。

1）特化specification：放在中性環(huán)境（如培養(yǎng)皿）時，細胞或組織可以自主分化。特化細胞的發(fā)育過程還是可逆的。

2）決定determination：放在胚胎的另一個部位時，細胞或組織可以自主分化。決定的細胞的發(fā)育過程是不可逆的。41第41頁/共48頁細胞定型（特化）的3種方式1）自主特化autonomousspecification：細胞發(fā)育命運完全由內(nèi)部細胞質(zhì)組分決定?！偳缎桶l(fā)育mosaicdevelopment2）有條件特化condition