第四章生殖與個體發(fā)育

第四章生殖與個體發(fā)育第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)生物繁殖的基本類型生物體長到一定階段時，能夠產(chǎn)生與自身相似的新個體，這個過程稱為生殖，也稱繁殖。生殖是生物增加個體數(shù)量、保障物種延續(xù)和完成進化過程的一個生物學特征。生物的生殖方式分為兩大類：無性生殖和有性生殖。醫(yī)學生物學第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二一、無性生殖㈠概念無性生殖——不發(fā)生生殖細胞的結(jié)合，由母體直接產(chǎn)生子代的生殖方式。在低等生物和植物中最為常見。㈡無性生殖的類型⒈分裂生殖⒉出芽生殖⒊孢子生殖⒋營養(yǎng)生殖醫(yī)學生物學第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⒈分裂生殖由成熟親體縱裂或橫裂成為兩個子體的生殖方式。染色體復(fù)制→細胞核一分為二→胞質(zhì)均勻分成兩部分，形成兩個與親代類似的個體。例如，細菌、支原體、藍藻、渦蟲等。第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⒉出芽生殖由親體在一定的部位長出芽體，芽體逐漸長大并與親體分離，形成獨立生活的新個體的生殖方式。例如，酵母菌、水螅等。醫(yī)學生物學第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡無性生殖的類型⒊孢子生殖孢子是生物產(chǎn)生的一種有繁殖或休眠作用的單細胞，是能直接發(fā)育成新個體的特殊細胞。孢子生殖是指孢子成熟后脫離母體，遇到適宜環(huán)境可發(fā)育形成新個體的生殖方式。例如，原生動物中的孢子蟲綱；青霉、苔蘚類、蕨類植物等。醫(yī)學生物學第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡無性生殖的類型⒋營養(yǎng)生殖即由根、莖、葉等高等植物營養(yǎng)器官發(fā)育成新個體的生殖方式。如：草莓橫生莖、葡萄扦插或壓條，植物中的分根，果樹的嫁接等。香蕉地下莖的不定芽，“無心插柳柳成蔭”第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二醫(yī)學生物學第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二二、有性生殖㈠概念有性生殖——通過兩性生殖細胞（雌配子與雄配子）的結(jié)合，發(fā)育成新個體的生殖方式。㈡有性生殖的類型⒈同配生殖⒉異配生殖⒊卵式生殖⒋單性生殖醫(yī)學生物學第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡有性生殖的類型⒈同配生殖兩個形態(tài)、大小相似的性細胞（即同形配子）相互結(jié)合的有性生殖方式。常見于低等植物，特別是藻類和真菌。醫(yī)學生物學第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡有性生殖的類型⒉異配生殖兩個形態(tài)相似而大小不同的性細胞（即異形配子）相互結(jié)合的有性生殖方式。如石球藻，其配子形態(tài)相同，一大一小。醫(yī)學生物學第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡有性生殖的類型⒊卵式生殖卵與精子結(jié)合的有性生殖方式。大多數(shù)動植物的有性生殖都屬于卵式生殖。醫(yī)學生物學第13頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡有性生殖的類型⒋單性生殖在有性生殖的動植物中，卵細胞不經(jīng)過受精而單獨發(fā)育成子代的一種生殖方式，亦稱孤雌生殖。如蜜蜂（雄蜂）、螞蟻（雄蟻）、蚜蟲、蒲公英等。醫(yī)學生物學第14頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈠偶發(fā)性孤雌生殖：偶發(fā)性孤雌生殖是指某些昆蟲在正常情況下行兩性生殖，但雌成蟲偶爾產(chǎn)出的未受精卵也能發(fā)育成新個體的現(xiàn)象。常見的如家蠶、一些毒蛾和枯葉蛾等。㈡經(jīng)常性孤雌生殖：永久性孤雌生殖?？煞譃閮煞N情況：⒈在膜翅目的蜜蜂和小蜂總科的-些種類中，雌成蟲產(chǎn)下的卵有受精卵和未受精卵兩種，前者發(fā)育成雌蟲，后者發(fā)育成雄蟲。⒉有的昆蟲在自然情況下，雄蟲極少，甚至尚未發(fā)現(xiàn)雄蟲，幾乎或完全行孤雌生殖。如一些竹節(jié)蟲、粉虱、蚧、薊馬等。㈢周期性孤雌生殖：循環(huán)性孤雌生殖。昆蟲通常在進行1次或多次孤雌生殖后，再進行1次兩性生殖。這種以兩性生殖與孤雌生殖交替的方式繁殖后代的現(xiàn)象，又稱為異態(tài)交替或世代交替。如棉蚜從春季到秋末，行孤雌生殖10一20余代，到秋末冬初則出現(xiàn)雌、雄兩性個體，并交配產(chǎn)卵越冬。醫(yī)學生物學孤雌生殖第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)生命的個體發(fā)育一、胚胎發(fā)育過程胚胎發(fā)育：受精卵在卵膜內(nèi)或母體內(nèi)的發(fā)育過程。脊椎動物的胚胎發(fā)育都需進過幾個共同時期：卵裂期、囊胚期、原腸胚期、神經(jīng)胚期和器官發(fā)生期。㈠卵裂期卵裂：受精卵進行的快速的、特殊的有絲分裂。醫(yī)學生物學第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈠卵裂期動物級：原生質(zhì)集中、含卵黃少、密度小，卵裂較快的一端。植物級：含卵黃多、密度大，卵裂較慢的一端。第一次卵裂是縱裂，經(jīng)動物極到植物極。2細胞期。第二次卵裂是縱裂。卵裂溝與第一次的縱裂面相垂直，也稱經(jīng)線裂。4細胞期。醫(yī)學生物學第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二從此，細胞的分裂不再規(guī)則，由于動物極細胞總比充滿卵黃的植物極細胞分裂的速度快，因此動物極細胞不但小而且數(shù)目多，植物極細胞則大而少。醫(yī)學生物學第三次卵裂是橫裂。也稱緯線裂。8細胞期。第四次卵裂是縱裂。有兩個相互垂直的分裂面。16細胞期。第五次卵裂是橫裂。也有兩個分裂面，分別在第三次分裂面的兩側(cè)，并與其平行。32細胞期。第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡囊胚期動物極細胞在不斷分裂的同時，開始向外遷移，并沿球體表面排列。這樣，在球體的內(nèi)部形成了一個充滿液體的空腔，稱囊胚腔，此時的胚胎稱為囊胚。醫(yī)學生物學第19頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二囊胚的體積并不比受精卵增大多少。這說明在胚胎的發(fā)育過程中，卵裂只是調(diào)整了細胞核與細胞質(zhì)間的比例關(guān)系，奠定了胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)。第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈢原腸胚期⒈外包：動物極細胞數(shù)目增多，并向植物極方向移動，外包在植物極的表面。⒉內(nèi)陷：胚體表面形成一個小的新月形凹陷。隨著內(nèi)陷和外包，凹陷不斷加深，最后在腹面會合成為一個圓環(huán)形的胚孔。胚孔中央處露出的植物極細胞稱為卵黃栓。被包在內(nèi)部的植物極細胞向上生長，形成一薄層細胞板，即內(nèi)胚層，最后封閉其中的腔為原腸腔。醫(yī)學生物學第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈢原腸胚期⒊內(nèi)卷：在囊胚的動物極細胞，一部分沿胚孔區(qū)遷移并卷入內(nèi)部。⒋內(nèi)移：卷入內(nèi)部的細胞，在動物極的下方向胚體的前端移動，居中部分形成一條棒狀的細胞索，即脊索。⒌分層：脊索的兩側(cè)為中胚層。未卷入內(nèi)部的動物極細胞，包在整個胚體的外面，即外胚層。從原腸的形成開始，到構(gòu)建成三個胚層的胚胎，稱為原腸胚。醫(yī)學生物學第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二醫(yī)學生物學第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈢原腸胚期的特點一：一個胚孔二：兩個腔。逐漸擴大的原腸腔；逐漸縮小的囊胚腔三：三個胚層。內(nèi)胚層、中胚層、外胚層原腸胚期是動物發(fā)育過程中細胞分化和形態(tài)構(gòu)建劇烈變動的階段。醫(yī)學生物學第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈣神經(jīng)胚期原腸胚后期，胚胎逐漸沿縱軸伸長，在胚體背部位于脊索上方的外胚層細胞進行迅速的分裂，形成厚而扁的細胞層，稱神經(jīng)板。神經(jīng)板的兩側(cè)逐漸向上隆起，形成神經(jīng)褶。神經(jīng)板的中部凹陷形成神經(jīng)溝，神經(jīng)溝兩側(cè)突起的神經(jīng)褶繼續(xù)向上生長，相互愈合形成神經(jīng)管。醫(yī)學生物學第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈣神經(jīng)胚期神經(jīng)管向下沉入胚胎內(nèi)，而神經(jīng)管背面為外胚層所覆蓋。將來神經(jīng)管的前端膨大形成腦，后部的其余部分形成脊髓，繼而發(fā)育成中樞神經(jīng)系統(tǒng)。從神經(jīng)板的出現(xiàn)到神經(jīng)管形成的胚胎，稱為神經(jīng)胚。至此，初步構(gòu)建了胚體的形態(tài)發(fā)生過程。醫(yī)學生物學第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈤器官發(fā)生期此期之前，胚胎的未來器官區(qū)域雖已基本確定，但組成三胚層的細胞，形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上并未出現(xiàn)區(qū)別，有待于進一步分化、發(fā)育，以形成具有特殊類型特征的細胞。器官發(fā)生：是由內(nèi)、中、外三個胚層分化發(fā)育為胚體各個器官系統(tǒng)的發(fā)生過程，三個胚層分別形成的各種組織和器官。已知蛙的三胚層分化形成的組織、器官和系統(tǒng)同樣適合于其他脊椎動物。醫(yī)學生物學第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈤器官發(fā)生期第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈤器官發(fā)生期高等脊椎動物三胚層形成的組織和器官第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二二、發(fā)育的機制有性生殖生物的個體發(fā)育始于精子與卵子的融合，再由受精卵開始復(fù)雜而有序的演變過程發(fā)育成為新個體，這其中包括細胞增殖、遷移、分化、相互識別、聚集組合等多種細胞活動方式，經(jīng)歷由細胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體的各層次變化完成胚胎發(fā)育，通過生長、成熟、衰老、死亡，完成個體發(fā)育。在胚胎發(fā)育過程中，每一步都是受到嚴格調(diào)控的。醫(yī)學生物學第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈠細胞分化和細胞決定

細胞分裂和細胞分化是受精卵發(fā)育為個體的關(guān)鍵，是胚胎發(fā)育的核心和基礎(chǔ)。經(jīng)過細胞分裂，細胞數(shù)量得以增加，伴隨著細胞分化，產(chǎn)生不同類型的細胞，由各種類型的細胞組成組織、器官、系統(tǒng)和生物體。醫(yī)學生物學第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡胚胎發(fā)育中細胞之間的相互作用⒈誘導胚胎發(fā)育過程中，一部分細胞對鄰近細胞產(chǎn)生影響，并決定其分化方向的作用。中胚層首先獨立分化→誘導內(nèi)胚層和外胚層分化。胚孔的背唇→脊索和中胚層的原料

醫(yī)學生物學第32頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二初級誘導：第二條脊索誘導受體細胞→神經(jīng)板次級誘導：視杯誘導外胚層→晶狀體三級誘導：晶狀體誘導外胚層→角膜移植細胞改變了周圍受體細胞的正常發(fā)育過程，使得受體細胞被誘導而誤入歧途。

醫(yī)學生物學第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⒉抑制在胚胎發(fā)育中，通過胚胎鄰近細胞相互作用而產(chǎn)生的負反饋調(diào)節(jié)作用。例：蛙胚胎→成體蛙心組織培養(yǎng)液這說明，完成分化的細胞可以產(chǎn)生一種有抑制作用的化學物質(zhì)，它可有效地抑制鄰近同類細胞再進行同類型的分化，這就避免了已有器官的無限增生。胚體的正常發(fā)育是在分化誘導和分化抑制的共同作用下完成的。醫(yī)學生物學第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⒊細胞識別和細胞黏著細胞識別：細胞與細胞之間的辨認能力。細胞黏著：細胞經(jīng)過識別而選擇性地與其他細胞相聚合的現(xiàn)象。細胞黏附分子：存在于細胞表面的一類糖蛋白，在細胞識別中起主要作用。有它的存在可使細胞群呈現(xiàn)一定形狀。癌細胞由于缺少這種細胞表面的黏著性，造成細胞間不能互相識別，失去正常細胞的調(diào)節(jié)和控制功能，致使其不斷地無序分裂和遷移。醫(yī)學生物學第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二醫(yī)學生物學第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈢形態(tài)發(fā)生

形態(tài)發(fā)生——胚胎發(fā)育進程中組織器官和機體形態(tài)結(jié)構(gòu)形成的過程。形態(tài)發(fā)生是和細胞分化同時進行以使胚體形態(tài)結(jié)構(gòu)異樣化的另一種發(fā)育形式。這一過程首先經(jīng)歷細胞的生長和不斷分裂，再由原腸胚期形成的三個胚層細胞通過展開、陷入、隆起及細胞遠距離遷移等過程，使整個胚體和內(nèi)部各器官系統(tǒng)的構(gòu)型建立起來。醫(yī)學生物學第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二三、胚后發(fā)育胚后發(fā)育——動物從卵膜孵出或從母體分娩后，經(jīng)過幼年、成年直到衰老死亡的過程。㈠生長即生物體重量增加，體積增大。個體大小與細胞數(shù)目有關(guān)，與細胞大小無關(guān)。醫(yī)學生物學第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈡再生生物體在其身體某部分受損、脫落或截除之后重新生成的過程。生理性再生——皮膚表皮、消化道黏膜上皮的不斷脫落補充；紅細胞的新舊更替；動物羽毛隨季節(jié)變化的脫換等。病理性再生——也稱創(chuàng)傷后再生或補償性再生。人的肝臟受到損傷后，處于休眠期的細胞可迅速分裂而對其進行修復(fù)；壁虎尾巴斷落后的重新生成。自體移植同種移植異種抑制醫(yī)學生物學第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈢衰老絕大多數(shù)生物性成熟后，機體形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生退行性老化的過程。⒈衰老的形體變化毛發(fā)灰白并脫離、皮膚皺褶粗糙、耳聾眼花、牙齒脫落、脊柱彎曲、肺活量降低、心輸出量減少、血管硬化、代謝率降低、免疫力下降、易于發(fā)生各種病癥。⒉衰老的機制⑴遺傳決定說⑵自由基與衰老學說⑶神經(jīng)內(nèi)分泌-免疫調(diào)節(jié)學說醫(yī)學生物學第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二早老癥特征表現(xiàn)病童出生時看似正常，一歲多后出現(xiàn)加速衰老癥狀，脂肪迅速流失，皮膚出現(xiàn)皺紋，頭發(fā)掉落，身材矮小，皮下脂肪減少，患上老年人常見的心血管疾病、關(guān)節(jié)僵硬，脫臼等；病童體內(nèi)器官亦快速衰老，造成各種生理機能下降，平均在13歲左右因心臟病發(fā)作或中風等而死亡。病童衰老速度相當于正常兒童的5至10倍，貌如老人，但病童的心智年齡大多與同齡兒童無異。專家指出，病童一般只能活到7至20歲，并大多死于心血管疾病等衰老病。目前沒有有效治療早老癥的方法。

第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⑴遺傳決定說醫(yī)學生物學第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⑵自由基與衰老學說自由基——在原子軌道外層具有不成對電子的分子或原子基團?；瘜W性質(zhì)非常非?；顫?，可與細胞中多種物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，損害細胞的正常結(jié)構(gòu)與功能。醫(yī)學生物學第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二自由基可以是生物氧化和酶促反應(yīng)的副產(chǎn)品，也可以是外界因素誘發(fā)細胞產(chǎn)生的。線粒體是自由基產(chǎn)生的主要細胞器。第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二醫(yī)學生物學第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二炸油條、炸薯片和烤肉等剩余的舊油中積累著脂質(zhì)自由基，烤黃的饅頭和面包皮中也有。醫(yī)學生物學第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⑵自由基與衰老學說機體中存在清除自由基的保護機制：⒈線粒體是相對獨立的結(jié)構(gòu)，減少對其他結(jié)構(gòu)的損害。⒉一些酶和分子，可以清除自由基。例如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶、維生素E等。有人認為，約90%的機體衰老是由于自由基造成的，因而，清除自由基可延緩衰老。醫(yī)學生物學第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二富含維生素E的食物有：果蔬、堅果、瘦肉、乳類、蛋類、壓榨植物油等。醫(yī)學生物學第48頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⑶神經(jīng)內(nèi)分泌-免疫調(diào)節(jié)學說下丘腦下部是人體衰老的生物鐘，其衰老是導致神經(jīng)內(nèi)分泌失調(diào)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于下丘腦下部-垂體內(nèi)分泌腺軸系的功能衰退，致使生物體的內(nèi)分泌功能降低、免疫功能減退。例如，新生兒胸腺10-15g，青春期30-40g，而老年人胸腺實體幾乎被脂肪組織代替。所以老年人免疫功能降低，易患各種疾病。醫(yī)學生物學第49頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二其他衰老學說端粒與衰老學說錯誤成災(zāi)學說：DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯過程中產(chǎn)生各種酶類和調(diào)節(jié)蛋白，出現(xiàn)錯誤會有累積效應(yīng)。年輕人的修復(fù)酶可以及時修復(fù)受損DNA，而老年個體中細胞修復(fù)酶功能減弱，錯誤信息得不到及時修正，積累到一定程度會損害細胞，引起機體衰老。線粒體DNA突變學說：衰老是氧自由基攻擊線粒體DNA引起的一個生物過程。各組織線粒體氧化磷酸化功能下降（線粒體是自由基產(chǎn)生的主要細胞器）。醫(yī)學生物學第50頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二端粒理論*端粒是位于染色體兩端的重復(fù)DNA序列，細胞分裂時部分端粒丟失，被細胞感知為DNA損傷。亮點顯示端粒部分DNA復(fù)制結(jié)束時新鏈5’端縮短第51頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二*端粒的長度決定細胞的壽命，端粒的縮短導致細胞的衰老和死亡。*端粒酶可補充丟失的端粒，胚胎細胞、生殖細胞和腫瘤細胞中端粒酶活性高?！岸肆ｇ姟钡?2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二㈣死亡與壽命⒈死亡①因衰老而發(fā)生的生理死亡或稱自然死亡②因疾病造成的病理死亡③因機體受機械的、化學的或其他因素所造成的意外死亡⑴瀕死期：腦干以上神經(jīng)中樞功能喪失或深度抑制，而腦干的功能尚存，但由于失去上位中樞神經(jīng)的控制而處于紊亂狀態(tài)。如患者表現(xiàn)為神智不清、循環(huán)呼吸衰竭、代謝紊亂、各種發(fā)射遲鈍等。醫(yī)學生物學第53頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⒈死亡⑵臨床死亡：延髓處于深度抑制和功能喪失的狀態(tài)。臨床各種反射消失，呼吸和心跳停止，但組織細胞仍進行著微弱的代謝活動，若積極地進行復(fù)蘇搶救，有的患者尚可恢復(fù)生命。⑶生物學死亡：死亡過程的最后階段。此時，自大腦皮層開始整個神經(jīng)系統(tǒng)以及其他各器官系統(tǒng)的新陳代謝相繼停止，機體的生理功能陷入不可恢復(fù)的狀態(tài)。由于腦死亡是不可逆的，1968年世界第22次醫(yī)學會上提出“不可逆腦功能的喪失作為死亡的診斷標準”。醫(yī)學生物學第54頁，共59頁，2023年，2月20日，星期二⒉壽命指機體從出生到死亡的過程。衡量人壽命長短的指標是年齡。⑴自然壽命：壽命的極限。一般認為生物最高壽命約為性成熟年齡的8-10倍，為生長期的5-7倍；人類性成熟年齡為11-15歲，生長期為20-25歲。120-150歲！