醫(yī)學生物學生命的延續(xù)

生命過程的一般原理第三章生命的延續(xù)當前第1頁\共有58頁\編于星期三\21點生殖是生命的特征之一，通過生殖，生命才得以延續(xù)、繁衍并完成進化過程。生命的特征與起源無性生殖和有性生殖都是以細胞分裂為基礎。當前第2頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的延續(xù)一、無性生殖和有性生殖當前第3頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．無性生殖無性生殖(asexualreproduction)是不經(jīng)過生殖細胞的結合，由母體直接產(chǎn)生新個體的生殖方式。當前第4頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．無性生殖進行無性生殖生物的細胞分裂過程十分簡單，主要是無絲分裂(amitosis)，又稱直接分裂，其分裂過程稱為二分裂(binaryfission)。當前第5頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．有性生殖有性生殖(sexualreproduction)是高等動、植物普遍存在的生殖方式，是經(jīng)過兩性生殖細胞(卵細胞和精子)的結合，形成合子的方式。當前第6頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．有性生殖有性生殖過程必須有兩個親本參加。配子(gamete)雄配子又稱精子(sperm)雌配子又稱卵子(ovum)合子(zygote)或稱受精卵有性生殖是一種高級的生殖方式。當前第7頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的延續(xù)二、配子的發(fā)生當前第8頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的特征與起源配子發(fā)生(gametogenesis)是有性生殖過程中精子和卵子的形成過程。其共同特點是除有絲分裂外，在成熟期要進行減數(shù)分裂(meiosis)，又稱成熟分裂。當前第9頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．精子發(fā)生從精原細胞(spermatogonium)發(fā)育為精子的過程稱為精子發(fā)生，約需64~72天。精子發(fā)生在睪丸曲細精管內進行。增殖期(2n)生長期(2n)成熟期(n)變形期(n)當前第10頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．精子發(fā)生（1）增殖期(2n)A型精原細胞——干細胞，分化較低，有絲分裂B型精原細胞——進入減數(shù)分裂當前第11頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．精子發(fā)生（2）生長期(2n)B型精原細胞體積增大，形成初級精母細胞(primaryspermatocyte)當前第12頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1.精子發(fā)生（3）成熟期(n)減數(shù)分裂Ⅰ：形成兩個次級精母細胞減數(shù)分裂Ⅱ：形成4個精細胞當前第13頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．精子發(fā)生（4）變形期(n)在變形期，精細胞完成分化過程形成精子。精子位于生精細管的管腔中，精子聚集成束，一般頭部朝向管壁或深埋在支持細胞的細胞質中。當前第14頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．精子發(fā)生（4）變形期(n)頂體形成核染色質凝聚尾部形成當前第15頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2.卵子發(fā)生從卵原細胞(oogonium)發(fā)育為卵子的過程稱為卵子發(fā)生(oogenesis)。增殖期(2n)生長期(2n)成熟期(n)當前第16頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．卵子發(fā)生（1）增殖期(2n)胚胎第6周：1000~2000個原始生殖細胞胚胎第20周：200萬個卵原細胞500萬個初級卵母細胞當前第17頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．卵子發(fā)生（2）生長期(2n)卵原細胞體積增大成初級卵母細胞。女性生殖細胞在卵泡(follicle)中發(fā)育。當前第18頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．卵子發(fā)生（2）生長期(2n)原始卵泡(primordialfollicle)由中央1個初級卵母細胞與其周圍一層卵泡細胞(follicularcell)構成。當前第19頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．卵子發(fā)生（2）生長期(2n)初級卵泡(primaryfollicle)透明帶(zonapellucida)當前第20頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．卵子發(fā)生（2）生長期(2n)次級卵泡(secondaryfollicle)放射冠(coronaradiata)顆粒層(granulosa)當前第21頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．卵子發(fā)生（2）生長期(2n)成熟卵泡(maturefollicle)當前第22頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．卵子發(fā)生（3）成熟期(n)減數(shù)分裂Ⅰ：次級卵母細胞＋第一極體減數(shù)分裂Ⅱ：卵細胞＋第二極體當前第23頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的特征與起源繁殖期生長期成熟期變形期當前第24頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的延續(xù)三、減數(shù)分裂當前第25頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的特征與起源在細胞分裂過程中，染色體復制一次，細胞分裂了兩次，所形成的4個細胞中，染色體數(shù)目減少了一半，由二倍數(shù)(2n)變成單倍數(shù)(n)，故稱為減數(shù)分裂或成熟分裂。當前第26頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（1）前期Ⅰ細線期染色線(chromonema)染色粒(chromomere)當前第27頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（1）前期Ⅰ偶線期聯(lián)會(synapsis)聯(lián)會復合體(synaptonemalcomplex)二價體(bivalent)當前第28頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（1）前期Ⅰ粗線期四分體(tetrad)非姐妹染色單體(non-sisterchromatid)當前第29頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（1）前期Ⅰ粗線期四分體(tetrad)非姐妹染色單體(non-sisterchromatid)交叉(chiasma)和交換(crossing-over)當前第30頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（1）前期Ⅰ雙線期交叉端化(terminalizationofchiasmata)當前第31頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（1）前期Ⅰ終變期核仁、核膜消失當前第32頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（2）中期Ⅰ當前第33頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（3）后期Ⅰ當前第34頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．減數(shù)分裂Ⅰ（4）末期Ⅰ當前第35頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．減數(shù)分裂Ⅱ（1）前期Ⅱ當前第36頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．減數(shù)分裂Ⅱ（2）中期Ⅱ當前第37頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．減數(shù)分裂Ⅱ（3）后期Ⅱ當前第38頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．減數(shù)分裂Ⅱ（4）末期Ⅱ當前第39頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的特征與起源由于減數(shù)分裂，使每種生物代代都能夠保持二倍體的染色體數(shù)目。在減數(shù)分裂過程中非同源染色體重新組合，同源染色體間發(fā)生部分交換，結果使配子的遺傳基礎多樣化，使后代對環(huán)境條件的變化有更大的適應性。在精子與卵子經(jīng)過受精而形成受精卵過程中，其結合也是隨機的。當前第40頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的延續(xù)四、受精當前第41頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的特征與起源精子和卵子結合成合子(受精卵)的過程稱為受精(fertilization)。人類卵細胞與精子結合的部位是在輸卵管壺腹部。成群的精子在運行過程中經(jīng)過子宮、輸卵管肌肉的收縮運動，大批精子失去活力而衰亡，最后只有20~200個左右的精子到達卵細胞的周圍，通常最終只能有一個精子與一個卵子結合形成受精卵。當前第42頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．配子的成熟與運行（1）精子的成熟與運行哺乳類動物的精子要在附睪中停留12~21天，附睪上皮分泌多種糖蛋白覆蓋于精子表面，才能獲得主動運動與受精的能力。射精后，注入陰道穹窿的精子液化后才具有充分的運動力。當前第43頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．配子的成熟與運行（2）卵子的成熟與運行核的成熟主要表現(xiàn)為初級卵母細胞恢復并完成減數(shù)分裂Ⅰ，次級卵母細胞停留在減數(shù)分裂Ⅱ的中期。胞質的成熟表現(xiàn)為在胞質內形成皮質顆粒，并沿次級卵母細胞膜分布，顆粒外周有膜包被，內含酶。卵子的成熟包括細胞核的成熟和細胞質的成熟當前第44頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞1．配子的成熟與運行（2）卵子的成熟與運行卵子排出后附著在卵巢表面，由傘部上皮纖毛的擺動與肌肉收縮將其掃拂入輸卵管并在壺腹部停留，若遇精子，即在此受精。當前第45頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．受精（1）精子獲能(capacitation)哺乳動物（包括人）剛射出的精子是不能與卵子受精的，它需要在雌（女）性生殖道中孵育一段時間，才獲得受精能力，這種現(xiàn)象稱為獲能。當前第46頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．受精（1）精子獲能(capacitation)獲能的本質：精子在子宮或輸卵管中，覆蓋精子表面特別是頂體區(qū)的精漿物質和去能因子逐漸被去除，暴露出精子受體部位而使精子特異地與卵子的受體或者卵子釋放的物質相作用，并在與卵子的外圍屏障（如放射冠、透明帶）接觸中發(fā)生頂體反應。當前第47頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．受精（2）頂體反應(acrosomereaction)在輸卵管壺腹，獲能精子靠近或與卵子的外圍屏障接觸時，覆蓋在頂體表面的細胞膜與頂體外膜多處發(fā)生融合并釋放出多種酶系，這一過程稱為頂體反應。當前第48頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．受精（3）精卵融合(sperm-eggfusion)精子穿過卵透明帶后，進入卵黃周間隙，其頭部與卵膜接觸，頭部赤道段的細胞膜首先與卵膜發(fā)生融合，精子細胞膜通過融合成為卵膜的一部分，整個精子也就進入卵中，這個過程稱為精卵融合。當前第49頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．受精（3）精卵融合(sperm-eggfusion)獲能、頂體反應、與卵子融合是精子具備受精能力的三個要素。三者之一缺如則該精子不能進入卵內。當前第50頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．受精（4）皮質反應與透明帶反應精卵融合時，誘導卵膜特征發(fā)生改變，產(chǎn)生膜電荷變化，卵膜立即阻擋第二個精子以及其他的精子進入卵內，這一機制稱為卵膜封閉。激活后的卵胞質發(fā)生細胞外排作用，排出皮質顆粒。皮質顆粒與透明帶發(fā)生作用并修飾透明帶，使透明帶拒絕其他精子穿過，稱為透明帶反應。當前第51頁\共有58頁\編于星期三\21點生命的基本單位——細胞2．受精（5）雌、雄原核形成與融合精卵開始融合時，次級卵母細胞被激活，完成減數(shù)分裂Ⅱ，形成卵細胞和第二極體。卵細胞單倍染色體向細胞中