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文檔簡(jiǎn)介
動(dòng)物體的基本結(jié)構(gòu)與機(jī)能動(dòng)物細(xì)胞、組織、器官和系統(tǒng)
生命的物質(zhì)基礎(chǔ)
生命必需元素:
大量元素:CH0NPS常需元素:CaKNaClMgFe微量元素:MnIMoCoZnSeCuCrSnVSiF生命物質(zhì):
蛋白質(zhì):細(xì)胞的基本物質(zhì)和生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。
核酸:遺傳的物質(zhì)。
糖類:細(xì)胞的主要能源和構(gòu)成成分。
脂類:細(xì)胞的構(gòu)成成分和後備能源。
酶:具有特殊催化活性的蛋白質(zhì),調(diào)節(jié)代謝。
維生素:調(diào)節(jié)機(jī)體代謝的生活物質(zhì)。
水:參與反應(yīng),運(yùn)輸物質(zhì),調(diào)節(jié)溫度,形成極性。生命的物質(zhì)基礎(chǔ)細(xì)胞的分子組成
第一節(jié)細(xì)胞
細(xì)胞的生物學(xué)特性:生命結(jié)構(gòu)和功能的基本單位生命進(jìn)化的基本單位個(gè)體發(fā)育的基本單位生命存在的不同等級(jí)形式正在分裂的細(xì)胞一切動(dòng)物有機(jī)體都由細(xì)胞構(gòu)成,細(xì)胞是構(gòu)成動(dòng)物有機(jī)體的基本單位。
一切動(dòng)物有機(jī)體均由細(xì)胞構(gòu)成;在多細(xì)胞動(dòng)物體內(nèi),功能相同的細(xì)胞群體構(gòu)成機(jī)體的組織;細(xì)胞具有獨(dú)立性。有序的自控代謝體系,構(gòu)成基本結(jié)構(gòu)單位;細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)(增殖、生長(zhǎng)與分化);細(xì)胞是遺傳的基本單位,具有遺傳的全能性。細(xì)胞概念的新思考細(xì)胞是多層次非線性的複雜結(jié)構(gòu)體系;細(xì)胞是物質(zhì)、結(jié)構(gòu)、能量與資訊過程精巧結(jié)合的綜合體;細(xì)胞是高度有序的、具有自裝配與自組織能力的體系;------細(xì)胞的形態(tài)細(xì)胞的大小細(xì)胞的分裂細(xì)胞的壽命正在分裂的細(xì)胞細(xì)胞的基本共性結(jié)構(gòu)方面:具有細(xì)胞膜,細(xì)胞質(zhì)(包括各種細(xì)胞器),細(xì)胞核。
少數(shù)細(xì)胞如細(xì)菌、藍(lán)藻等細(xì)胞核不具核膜,稱為原核細(xì)胞prokaryoticcell(沒有典型核結(jié)構(gòu);遺傳資訊量小,遺傳載體僅為一個(gè)環(huán)狀DNA構(gòu)成;細(xì)胞內(nèi)沒有細(xì)胞器與細(xì)胞核膜。包括的種類有支原體、細(xì)菌、藍(lán)藻等),而具有核膜的細(xì)胞稱為真核細(xì)胞eukaryoticcell(以磷脂及蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu);以DNA或RNA——蛋白質(zhì)為主要成分的遺傳資訊表達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu);由特異蛋白質(zhì)分子構(gòu)成的細(xì)胞骨架系統(tǒng))。細(xì)胞的基本共性機(jī)能方面:①能利用和轉(zhuǎn)化能量,維持細(xì)胞的生命活動(dòng);②具有生物合成能力;③具有自我複製和繁殖能力;④具有協(xié)調(diào)整體生命活動(dòng)的能力。細(xì)胞的基本共性
所有細(xì)胞表面均有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白質(zhì)構(gòu)成的生物膜——細(xì)胞膜(細(xì)胞膜的流動(dòng)鑲嵌模型)。流動(dòng)鑲嵌模型主要強(qiáng)調(diào):(1)膜的流動(dòng)性:膜蛋白和膜脂均可側(cè)向流動(dòng)。
(2)膜蛋白分佈的不對(duì)稱性:有的鑲在膜表面,有的嵌入或橫跨磷脂雙分子層。細(xì)胞的基本共性
目前對(duì)它的認(rèn)識(shí)總結(jié)是:
(1)具有極性頭部和非極性尾部的磷脂分子在水相中具有自發(fā)形成封閉的膜系統(tǒng)的性質(zhì),以疏水性尾部相對(duì),極性頭部朝向水相的磷脂雙分子層是組成生物膜的基本構(gòu)成成分。
(2)蛋白分子以不同的方式鑲嵌在磷脂雙分子中或結(jié)合在其表面。
(3)生物膜可以看成是蛋白質(zhì)在雙層脂分子中的二維液。細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)示意圖細(xì)胞的基本共性所有細(xì)胞都有兩種核酸——DNA和RNA(複製與轉(zhuǎn)錄的體)。DNA對(duì)遺傳資訊的永久貯存與精密複製更具穩(wěn)定性,增強(qiáng)了修復(fù)能力;而RNA專司遺傳資訊的轉(zhuǎn)錄與指導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的翻譯。作為蛋白質(zhì)合成的機(jī)器——核糖體,在翻譯肽鏈時(shí),與mRNA形成多聚核糖體。所有細(xì)胞的增殖都以一分為二的方式進(jìn)行分裂。遺傳物質(zhì)在分裂前複製加倍,在分裂時(shí)均勻分配到兩個(gè)子細(xì)胞內(nèi),是生命繁衍的基礎(chǔ)與保證。動(dòng)物細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)細(xì)胞膜-(蛋白質(zhì)-脂類-蛋白質(zhì)三明治式質(zhì)膜結(jié)構(gòu)模型)控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞、維持內(nèi)環(huán)境恒定,資訊傳遞、細(xì)胞識(shí)別等作用。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)-物質(zhì)運(yùn)輸、能量交換、資訊傳遞、中間代謝反應(yīng)。包含許多細(xì)胞器:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核糖體、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體、線粒體等。細(xì)胞核-核膜、染色質(zhì)、核仁、核骨架。遺傳資訊儲(chǔ)存場(chǎng)所,控制著細(xì)胞的遺傳與代謝活動(dòng)。形態(tài)有無膜結(jié)構(gòu)功能內(nèi)質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有的和細(xì)胞膜相連接,有的和細(xì)胞核膜相連接具有單層膜結(jié)構(gòu)1.和蛋白質(zhì),脂類,糖類的合成有關(guān)2.是蛋白質(zhì)流動(dòng)的通道3.擴(kuò)大了細(xì)胞內(nèi)的膜面積核糖體橢球形粒狀小體,有的游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,有的附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上無膜結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所高爾基體由單層膜組成的扁平囊疊加而形成具有單層膜結(jié)構(gòu)1.對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的加工2.與動(dòng)物細(xì)胞分泌物形成有關(guān)3.與植物細(xì)胞細(xì)胞壁的形成有關(guān)中心體由兩個(gè)互相垂直的中心粒組成無膜結(jié)構(gòu)與動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂有關(guān)液泡成熟的植物細(xì)胞內(nèi)有一完整的大的液泡,記憶體細(xì)胞液具有單層膜結(jié)構(gòu)1.調(diào)節(jié)細(xì)胞的內(nèi)部環(huán)境2.保持正常的滲透壓3.保持細(xì)胞的膨脹狀態(tài)動(dòng)物細(xì)胞植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞的對(duì)比動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞的比較
結(jié)構(gòu)上的比較植物細(xì)胞具有細(xì)胞壁、液泡、葉綠體等;
動(dòng)物細(xì)胞無上述結(jié)構(gòu),但有中心粒(體)。動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞的比較
細(xì)胞間連接方式的比較植物細(xì)胞:胞間連絲動(dòng)物細(xì)胞:細(xì)胞連接,連接方式有三。分別是:
橋粒:上皮之間呈紐扣狀結(jié)構(gòu),與質(zhì)膠中的中間纖維連接,形成細(xì)胞骨架網(wǎng)。多見於皮膚、子宮頸等部位。
緊密連接:膜與膜之間的緊密連接。多見於腸壁。
間隙連接:細(xì)胞之間存在間隙,有一系列通道貫穿在間隙之間。細(xì)胞質(zhì)通過細(xì)胞之間存在的間隙相通。是動(dòng)物細(xì)胞最多的一種連接方式。細(xì)胞週期細(xì)胞由一次分裂結(jié)束到下一次分裂結(jié)束之間的期限稱為細(xì)胞週期(cellcycle),它包括分裂間期和分裂期。
兩次細(xì)胞分裂之間的時(shí)期稱為分裂間期(interphase)。分裂間期又根據(jù)DNA的複製分為3個(gè)時(shí)期。在分裂間期的中間,DNA合成複製,稱為合成期即S期(synthesis),在S期之前和S期之後分別稱為合成前期即G1期(presyntheticphase)和合成後期即G2期(postsyntheticphase)。細(xì)胞週期一般認(rèn)為在G1期合成DNA複製所需要的酶和底物、RNA等,在G2期合成紡錘體和星體的蛋白質(zhì)。細(xì)胞分裂間期所需要的時(shí)間遠(yuǎn)較分裂期為長(zhǎng)。細(xì)胞已經(jīng)分化執(zhí)行特殊的機(jī)能時(shí),常不再進(jìn)行分裂。細(xì)胞已經(jīng)分化但不處?kù)渡L(zhǎng)分裂期的這個(gè)階段稱G0期。細(xì)胞分裂
1、無絲分裂(amitosis)(也叫直接分裂)在無絲分裂時(shí)看不見染色體的複雜變化,核物質(zhì)直接分裂成二部分。核分裂一般是從核仁開始,延長(zhǎng)橫裂為二,接著核延長(zhǎng),中間縊縮,分裂成2個(gè)核;同時(shí),細(xì)胞質(zhì)也隨著拉長(zhǎng)並分裂,結(jié)果形成2個(gè)細(xì)胞。這種分裂不如有絲分裂普遍和重要。細(xì)胞分裂2、有絲分裂(mitosis)(也叫間接分裂)整個(gè)有絲分裂過程是連續(xù)的,一般把它分為前期、中期、後期和末期。(1)前期(prophase)細(xì)胞核中開始呈現(xiàn)出一定數(shù)目的長(zhǎng)絲狀染色體,染色體螺旋化逐漸加強(qiáng);核膜、核仁逐漸崩解、消失;染色體逐漸向細(xì)胞的中央移動(dòng),直到染色體排列到細(xì)胞的赤道面上,這時(shí)就進(jìn)入了下一個(gè)分裂時(shí)期。細(xì)胞分裂(2)中期(metaphase)是從染色體達(dá)到了細(xì)胞的赤道面、停止移動(dòng)的開始的。中期時(shí)染色體高度螺旋化,呈濃縮狀。染色體在赤道面上一般呈輻射狀排列在紡錘體的周圍。當(dāng)染色體的著絲點(diǎn)分裂,2個(gè)染色單體分開,這時(shí)分裂又進(jìn)入了下一個(gè)肘期。細(xì)胞分裂
(3)後期(anaphase)從每個(gè)染色體的兩個(gè)染色單體分開向兩極移動(dòng)開始,這分開的染色體稱為子染色體(daughterchromosome)子染色體移向兩極的整個(gè)過程,都屬於後期。細(xì)胞分裂(4)末期(telophase)兩組子染色體已移至細(xì)胞的兩極,染色體移動(dòng)停止,即進(jìn)入末期。核膜、核仁重新出現(xiàn)。染色體的濃縮狀態(tài)逐漸減低,直到恢復(fù)成間期核的狀態(tài)。在核重建的同時(shí),胞質(zhì)發(fā)生分裂,在動(dòng)物細(xì)胞首先在細(xì)胞的赤道區(qū)域發(fā)生縊縮,縊縮逐漸加強(qiáng),直到分裂成2個(gè)細(xì)胞。有絲分裂1.Interphase
2.Earlyprophase
3.Middleprophase
4.Lateprophase
5.Prometaphase
6.Metaphase
7.Earlyanaphase
8.Anaphase
9.Earlytelophase
10.Latetelophase
Diagramsofmitoticstages
細(xì)胞有絲分裂過程中與哪些細(xì)胞結(jié)構(gòu)直接有關(guān)?
間期前期末期動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞核(DNA複製)核糖體(蛋白質(zhì)合成)植物細(xì)胞中心體(紡錘體形成)核膜、核仁細(xì)胞膜(子細(xì)胞形成)細(xì)胞核(DNA複製)核糖體(蛋白質(zhì)合成)細(xì)胞質(zhì)(紡錘體形成)核膜、核仁高爾基體(子細(xì)胞形成)細(xì)胞分裂3、減數(shù)分裂(meiosis)減數(shù)分裂與正常的有絲分裂的不同點(diǎn)在於:減數(shù)分裂時(shí)進(jìn)行2次連續(xù)的核分裂,細(xì)胞分裂了2次,其中染色體只分裂一次,結(jié)果染色體的數(shù)目減少一半。減數(shù)分裂發(fā)生的時(shí)間,每類生物是固定的,但在不同生物類群之間可以是不同的。大致可分為3種類型:減數(shù)分裂合子減數(shù)分裂(zygoticmeiosis)或稱始端減數(shù)分裂(initialmeiosis),發(fā)生在受精卵開始卵裂時(shí),結(jié)果形成具有半數(shù)染色體數(shù)目的有機(jī)體。這種減數(shù)分裂形式只見於很少數(shù)的低等生物。減數(shù)分裂孢子減數(shù)分裂(sporicmeiosis)或稱中間減數(shù)分裂(intermediatemeiosis),發(fā)生在孢子形成時(shí),即在孢子體和配子體世代之間。這是高等植物的特徵。減數(shù)分裂配子減數(shù)分裂(gameticmeiosis)或稱終端減數(shù)分裂(terminalmeiosis),是一般動(dòng)物的特徵包括所有後生動(dòng)物、人和一些原生動(dòng)物。這種減數(shù)分裂發(fā)生在配子形成時(shí),發(fā)生在配子形成過程中成熟期的最後2次分裂,結(jié)果形成精子和卵。減數(shù)分裂減數(shù)分裂的具體過程是很複雜的,它包括2次細(xì)胞分裂。第一次分裂的前期較長(zhǎng),一般把這個(gè)前期分為細(xì)線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期,這前期I(表示第一次分裂前期)之後是中期I、後期I和末期I;經(jīng)過減數(shù)分裂間期(很短或看不出來),進(jìn)入前期II、中期II、後期II、末期II。減數(shù)分裂在減數(shù)分裂過程中,細(xì)胞分裂2次,但染色體只分裂一次,結(jié)果染色體數(shù)目減少了一半。一般說來,第一次分裂是同源染色體(homologue)分開,染色體的數(shù)目減少一半,是減數(shù)分裂。第二次分裂是姊妹染色單體(sisterchromatid)分開,染色體的數(shù)目沒有減少,是等數(shù)分裂。減數(shù)分裂對(duì)維持物種的染色體數(shù)目的恒定性,對(duì)遺傳物質(zhì)的分配、重組等都具有重要意義,這對(duì)生物的進(jìn)化發(fā)展都是極為重要的。減數(shù)分裂——生成生殖細(xì)胞meiosissperm&egg細(xì)胞分化
1.概念:胚胎細(xì)胞分裂後的未定型細(xì)胞或簡(jiǎn)單可塑性細(xì)胞,在形態(tài)和化學(xué)組成上向?qū)R恍曰蛱禺愋苑较蜣D(zhuǎn)化,演變?yōu)樘囟?xì)胞類型的過程。細(xì)胞分化
2.細(xì)胞分化的特點(diǎn)分化是穩(wěn)定的,一般是不可逆的;方向的確定性往往早於形態(tài)差異,在形態(tài)特徵發(fā)生明顯差異之前,細(xì)胞分化方向即已確定,並可持續(xù)若干細(xì)胞代;細(xì)胞生理狀態(tài)隨分化水準(zhǔn)提高而變化。細(xì)胞分化
3.細(xì)胞發(fā)育的潛能在發(fā)育過程中細(xì)胞潛能逐漸變窄全能性——細(xì)胞含有使後代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能;多能性——胚胎進(jìn)一步發(fā)育,有的細(xì)胞雖具有分化出多種組織的潛能,但卻失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力。單能性——有的可分化出幾種細(xì)胞,但不能分化出這幾種細(xì)胞以外的其他細(xì)胞或只能分化出一種細(xì)胞。細(xì)胞分化
4.細(xì)胞質(zhì)在分化中的決定作用受精卵細(xì)胞質(zhì)的不均一性。性細(xì)胞決定子。體細(xì)胞決定子。植物體的構(gòu)成:細(xì)胞組織器官植物體細(xì)胞組織器官系統(tǒng)根莖葉花果實(shí)種子上皮組織結(jié)締組織神經(jīng)組織肌肉組織動(dòng)物體的構(gòu)成:動(dòng)物體第二節(jié)組織器官系統(tǒng)一、組織(tissue)定義:由形態(tài)相似的細(xì)胞和細(xì)胞間質(zhì)組合而成的,具有一定的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的基本結(jié)構(gòu)。類別:上皮組織結(jié)締組織肌肉組織神經(jīng)組織1、上皮組織位置:覆蓋於動(dòng)物體的外表面或襯在體內(nèi)各種管、腔及囊的內(nèi)表面。特點(diǎn):細(xì)胞排列緊密,鄰細(xì)胞間有各種連接結(jié)構(gòu)。組織間常無血管,靠基膜滲透營(yíng)養(yǎng)。1、上皮組織功能:保護(hù)、吸收、排泄、分泌、呼吸、感覺等。種類:被覆上皮、腺上皮、感覺上皮。A、被覆上皮(coverepithelium)1)、單層上皮:
單層扁平上皮(心腔、血管、淋巴管等)單層立方上皮(某些腺體的小輸出管)單層柱狀上皮(腺體導(dǎo)管、胃腸粘膜)單層纖毛上皮(子宮、輸卵管、小支氣管)假複層上皮2)、複層上皮
複層扁平上皮(身體與外界接觸部位)複層柱狀上皮(肛門黏膜等)變移上皮(排泄器官)皮膚的剖面圖B、腺上皮(glandularepithelium)內(nèi)分泌腺外分泌腺:
如汗腺、唾液腺、乳腺等。C、感覺上皮(sensoryepithelium)嗅覺上皮味覺上皮視覺上皮聽覺上皮觸覺上皮2、結(jié)締組織(connectivetissue)位置:廣布於身體各處,連接身體各種組織。特點(diǎn):有大量的間質(zhì)和多種細(xì)胞構(gòu)成。細(xì)胞的位置不固定,不形成完整的細(xì)胞層。2、結(jié)締組織(connectivetissue)功能:支持、保護(hù)、吸收、營(yíng)養(yǎng)、修復(fù)及物質(zhì)的運(yùn)輸?shù)?。種類:疏鬆結(jié)締組織、緻密結(jié)締組織、脂肪組織、軟骨組織、骨組織、血液淋巴等。A、疏鬆結(jié)締組織特點(diǎn):多種細(xì)胞分散在排列疏鬆的纖維之中。存在於各器官和組織間。細(xì)胞:成纖維細(xì)胞巨噬細(xì)胞纖維:膠原纖維彈力纖維B、緻密結(jié)締組織特點(diǎn):含大量的膠原纖維和彈力纖維,細(xì)胞和基質(zhì)較少。如:肌腱,含大量平行排列的膠原纖維束。韌帶、大動(dòng)脈管,含大量的彈力纖維束。皮膚的真皮層,大量膠原纖維交織成網(wǎng)狀。C、脂肪組織特點(diǎn):在疏鬆結(jié)締組織中充滿了大量脂肪細(xì)胞,分佈在器官和皮膚之下。作用:支持、保護(hù)、保溫、儲(chǔ)能等。D、軟骨組織特點(diǎn):由軟骨細(xì)胞和纖維、基質(zhì)構(gòu)成。透明軟骨:含硫酸軟骨素和大量膠原纖維。如支氣管環(huán)等。彈性軟骨:大量彈性纖維交織成網(wǎng)。如外耳廓等。纖維軟骨:大量膠原纖維束。如椎間盤等。E、骨組織特點(diǎn):骨細(xì)胞、纖維和基質(zhì)構(gòu)成。基質(zhì)中含大量的無機(jī)鹽。有:密質(zhì)骨松質(zhì)骨F、血液特點(diǎn):具有流動(dòng)性。血液血漿:血清+纖維蛋白原中性粒細(xì)胞血細(xì)胞紅細(xì)胞顆粒細(xì)胞{嗜酸性粒細(xì)胞白細(xì)胞{嗜鹼性粒細(xì)胞血小板無顆粒細(xì)胞單核細(xì)胞{淋巴細(xì)胞紅血球嗜中性粒細(xì)胞嗜酸性粒細(xì)胞嗜鹼性粒細(xì)胞3、肌肉組織主要由收縮性強(qiáng)的肌細(xì)胞構(gòu)成。根據(jù)肌細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)分為:骨骼肌心肌平滑肌A、骨骼肌肌細(xì)胞:長(zhǎng)圓柱狀,多核。含豐富的肌原纖維。肌原纖維肌球蛋白:粗肌絲肌動(dòng)蛋白:細(xì)肌絲收縮就是肌動(dòng)蛋白在肌球蛋白上的滑行。橫紋肌圖解B、心肌特點(diǎn):心臟特有。具有橫紋但不明顯。肌細(xì)胞有分支,且只有一個(gè)核。細(xì)胞間形成閏盤,有利傳導(dǎo)。受植物性神經(jīng)控制,為不隨意肌。C、平滑肌特點(diǎn):肌細(xì)胞無橫紋。廣泛存在於脊椎動(dòng)物的內(nèi)臟器官。受植物性神經(jīng)控制,為不隨意肌。4、神經(jīng)組織由神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成。神經(jīng)元:形態(tài)
:樹突、胞體、軸突分類:依功能分依形態(tài)分神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞器官和系統(tǒng)器官(organ):
由幾種不同類型的組織聯(lián)合形成的,具有一定的形態(tài)特徵和一定生理機(jī)能的結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)(system):一些在機(jī)能上有密切聯(lián)繫的器官,聯(lián)合起來完成一定的生理機(jī)能的結(jié)構(gòu)。
第一節(jié)動(dòng)物的繁殖一、繁殖繁殖力二、繁殖的方式·無性繁殖
·有性繁殖
分裂生殖配子生殖出芽生殖接合生殖孢子生殖孤雌生殖再生幼體生殖
·世代交替胚前發(fā)育胚胎發(fā)育胚後發(fā)育
第二節(jié)動(dòng)物的胚胎發(fā)育
通常把高等動(dòng)物的個(gè)體發(fā)育分為:胚胎發(fā)育(embryonicdevelopment)
——在卵膜內(nèi)或母體內(nèi),由一個(gè)受精卵發(fā)育成為能單獨(dú)生活的胎兒的過程。胚後發(fā)育(post-embryonicdevelopment)
——從卵孵化後或從母體分娩出來後的胎兒,經(jīng)過幼年期、性成熟的青春期,直到成年期和老年期。胚前發(fā)育(pre-embryonicdevelopment)
——雌雄配子的分化與成熟過程,即生殖細(xì)胞經(jīng)過增殖、生長(zhǎng)和成熟三個(gè)階段,成為具有受精能力的精子或卵子。胚前發(fā)育---配子發(fā)生生殖細(xì)胞是動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的一種特殊分化的細(xì)胞,它是個(gè)體發(fā)生的基礎(chǔ)。動(dòng)物有性繁殖的最早階段是配子發(fā)生(gametogenesis)。配子可分為精子和卵子,分別在雄性動(dòng)物和雌性動(dòng)物生殖腺發(fā)育成熟。通常把配子的發(fā)生過程稱為胚前發(fā)育。生殖細(xì)胞的一般發(fā)生過程
不論是雄性生殖細(xì)胞或雌性生殖細(xì)胞,其發(fā)生的過程都經(jīng)過增殖期、生長(zhǎng)期和成熟期。1、增殖期原生殖細(xì)胞(又稱為性原細(xì)胞)(primordialgermcell)——雄性精原細(xì)胞或雌性卵原細(xì)胞經(jīng)過多次有絲分裂,數(shù)量不斷增多。生殖細(xì)胞的一般發(fā)生過程
2、生長(zhǎng)期部分精原細(xì)胞或卵原細(xì)胞開始生長(zhǎng):體積增大,成為初級(jí)性母細(xì)胞,即初級(jí)精母細(xì)胞或初級(jí)卵母細(xì)胞。在初級(jí)卵母細(xì)胞內(nèi)大量積累卵黃顆粒等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),合成和儲(chǔ)存各種類型的RNA、核糖體、蛋白質(zhì)3、成熟期初級(jí)精母細(xì)胞和初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過二次成熟分裂,最後形成精子和卵子:第一次成熟分裂,每個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞或初級(jí)卵母細(xì)胞染色體數(shù)減半,成為兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞或一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和一個(gè)極體。緊接著第二次成熟分裂,次級(jí)精母細(xì)胞形成精細(xì)胞,次級(jí)卵母細(xì)胞則形成一個(gè)較大的卵細(xì)胞和一個(gè)小的極體(polarbody),或者停留在第二次成熟分裂中期,直至受精開始。總結(jié):一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)過二次成熟分裂形成四個(gè)精細(xì)胞,精細(xì)胞再經(jīng)進(jìn)一步的發(fā)育成為精子;而一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞則形成一個(gè)成熟的卵細(xì)胞和三個(gè)極體。精子發(fā)生(spermatogenesis)
都在雄性生殖腺內(nèi)進(jìn)行後生動(dòng)物的精子發(fā)生的。同一精巢內(nèi)的精原細(xì)胞並不是同時(shí)發(fā)育成為精子,而是週期性地由部分細(xì)胞進(jìn)入發(fā)育期。因此,在曲細(xì)精管內(nèi),可以同時(shí)看到不同發(fā)育期的生精細(xì)胞。從精細(xì)胞到精子,細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。這些變化都與高度運(yùn)動(dòng)能力以利於接觸卵子相關(guān):1、當(dāng)精細(xì)胞分化成精子時(shí),細(xì)胞核體積變小,細(xì)胞核染色體緻密化,核蛋白的成分顯著變化,與遺傳資訊傳遞沒有直接關(guān)係的物質(zhì)如RNA和非組蛋白從核內(nèi)清除。2、細(xì)胞質(zhì)的主要變化是頂體(acrosomes)形成。頂體是精子的特有結(jié)構(gòu)。由高爾基體形成的小液泡,集合成為較大的液泡,並在液泡中出現(xiàn)一個(gè)小的緻密顆粒,稱為頂體前顆粒(proscrosomalgranule);幾個(gè)液泡集合成一個(gè)大的液泡,其內(nèi)部的顆粒集合成頂體顆粒附在核的前端,成為頂體。精子的形狀、大小和內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在種間差異。人類精子-結(jié)構(gòu)示意圖卵子發(fā)生卵巢、卵子發(fā)生細(xì)胞體積的變化卵原細(xì)胞的增殖也是通過有絲分裂實(shí)現(xiàn)的,這一階段細(xì)胞質(zhì)並未發(fā)生大的變化。從卵原細(xì)胞形成初級(jí)卵母細(xì)胞:首先是細(xì)胞核發(fā)生一系列的減數(shù)分裂前期的變化;爾後進(jìn)入生長(zhǎng)期,積累卵黃,達(dá)到最終體積。蛙類剛從卵原細(xì)胞形成的初級(jí)卵母細(xì)胞,直徑約為50微米,最終發(fā)育成的卵子直徑約為1000-2000微米,需要大約三年。雞卵則以較快的速度完成生長(zhǎng)期,在排卵前6-14天內(nèi)完成卵黃積累,卵母細(xì)胞體積可增加200倍。哺乳動(dòng)物胚胎在母體子宮生長(zhǎng)發(fā)育,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由母體通過胎盤供應(yīng),因此卵子不需要貯備大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),沒有急劇的生長(zhǎng)期。小鼠的成熟卵體積僅增長(zhǎng)30多倍。細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核的變化各種動(dòng)物在初級(jí)卵母細(xì)胞階段,細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)都發(fā)生了較大的變化。內(nèi)質(zhì)網(wǎng):結(jié)構(gòu)逐漸變得複雜,網(wǎng)膜上有密集的核糖體,這種結(jié)構(gòu)改變與卵母細(xì)胞迅速生長(zhǎng),必須高速度合成蛋白質(zhì)有關(guān)。卵母細(xì)胞貯存的的核糖體足以供胚胎早期發(fā)育的蛋白質(zhì)合成所需。線粒體:
數(shù)量增加,並與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的核糖體相連。卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)表層呈凝膠狀的結(jié)構(gòu)為皮層:皮層中有一種特殊的顆粒稱皮層顆粒,在卵的受精中起重要作用。初級(jí)卵母細(xì)胞在生長(zhǎng)期大量積累卵黃顆粒,卵黃顆粒是胚胎早期發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)來源;卵黃顆粒在細(xì)胞內(nèi)的分佈與細(xì)胞的極性及胚胎發(fā)育過程的細(xì)胞分化關(guān)係十分密切。由於初級(jí)卵母細(xì)胞中積累的各種物質(zhì)數(shù)量和分佈的不同——卵內(nèi)發(fā)生了物質(zhì)的重新排列,因而產(chǎn)生了卵的極性:動(dòng)物極(animalpole)通常細(xì)胞核位於卵細(xì)胞質(zhì)較多、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少的一極,這就是動(dòng)物極。植物極(vegetativepole)動(dòng)物極相對(duì)的一極,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)集中。卵軸(eggaxis):通過動(dòng)物極和植物極的軸。卵黃和其他物質(zhì)如核糖體、線粒體等沿卵軸形成梯度分佈。動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育動(dòng)物的發(fā)育從受精開始,受精時(shí)雌雄生殖細(xì)胞--精子和卵子融合形成合子即受精卵。受精卵通過連續(xù)的分裂,產(chǎn)生大量細(xì)胞,細(xì)胞遷移、聚集、分化,共同構(gòu)建新生命的基本結(jié)構(gòu),並在小動(dòng)物出生時(shí),提供自主的小生命所必須的器官。動(dòng)物的早期胚胎發(fā)育一般是指從受精到器官原基建成的過程。一、受精受精是新生命的起點(diǎn)。指精子、卵子各自的單倍體基因組相融合形成二倍體合子的事件。在通常的情況下,受精過程包括精卵相遇,精子穿入卵子,引發(fā)卵子發(fā)生一系列變化,最終是二者原核的融合,形成二倍體的合子。動(dòng)物的精卵相遇的物理因素是大多數(shù)動(dòng)物的精子能自由活動(dòng),每次排出的精子數(shù)量是相當(dāng)大,以及卵子的體積較大。更重要的是動(dòng)物的卵子和彼此間有相互吸引的化學(xué)物質(zhì),使同種的精子與卵子相互識(shí)別。1、精卵的接近
1.1精卵識(shí)別(recognitionofeggandsperm)精卵識(shí)別分為距離識(shí)別、接觸識(shí)別。距離識(shí)別---見於體外受精的水生生物。向化因數(shù)已在許多動(dòng)物(刺胞動(dòng)物、軟體動(dòng)物、棘皮動(dòng)物、尾索動(dòng)物)中發(fā)現(xiàn):卵母細(xì)胞在完成2nd減數(shù)分裂後,可以分泌具物種特異性的向化因數(shù),構(gòu)成卵周特有的微環(huán)境,不僅有利於控制精子類型,而且可以使精子適時(shí)完成受精。向化因數(shù)的作用機(jī)制存在種間差異。1.2精子的獲能哺乳動(dòng)物的精子雖有運(yùn)動(dòng)能力,卻無穿過卵子周圍濾泡細(xì)胞、透明帶的能力,精子只有在經(jīng)過子宮和輸卵管的途中接受若干生殖道獲能因數(shù)的作用才具備受精能力,這種作用稱為精子的獲能。原因在於精子頭的外表有一層能阻止頂體酶釋放的糖蛋白,精子在子宮和輸卵管中運(yùn)行過程中,該糖蛋白被女性生殖管道分泌物中的酶降解,從而獲得受精能力——獲能(capacitation):除上述精子膜表面精液蛋白的去除以及膜表面蛋白的重組等,精子在獲能過程中進(jìn)而產(chǎn)生生化和運(yùn)動(dòng)方式的改變。精卵接觸時(shí)引起的變化:
●頂體反應(yīng);●卵子的啟動(dòng);●雌雄原核的形成和融合
頂體反應(yīng)精子頭部與卵膜成分接觸誘發(fā)頂體反應(yīng)(acrosomalreaction)。海膽受精過程
1、頂體破開,釋放水解酶;2、精子前端與受體結(jié)合;3、入卵,卵黃膜膨脹。頂體反應(yīng)的重要作用:釋放頂體內(nèi)的酶類,使精子膜成分重新分配、暴露或被修飾。精子細(xì)胞頭部的頂體小泡開放並釋放出一些水解酶(例如蛋白酶和糖苷酶),通過酶解作用溶解卵膜的膠狀層和卵黃膜,形成通道。精子穿過通道,精卵質(zhì)膜發(fā)生融合,隨後精子的細(xì)胞核、線粒體和中心粒進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),在上述反應(yīng)中,頂體的作用有如化學(xué)鑽頭,為精卵的結(jié)合打開通道。當(dāng)精卵細(xì)胞融合時(shí),通常是一個(gè)卵子只允許一個(gè)精子進(jìn)入。這有兩種阻斷多精進(jìn)入的機(jī)制:快速阻斷機(jī)制:一旦有精子進(jìn)入卵子,卵子上的精子結(jié)合受體隨即失活,從而阻止更多精子附著;永久阻斷多精進(jìn)入的機(jī)制:通過受精膜的迅速膨脹來實(shí)現(xiàn)的。卵子啟動(dòng)時(shí)上述兩種機(jī)制均被啟動(dòng)。
對(duì)於大多數(shù)動(dòng)物來說,多精進(jìn)入是有害的,會(huì)導(dǎo)致胚胎早期死亡;然而,兩棲類和鳥類似乎允許多精進(jìn)入,多餘的精子在卵內(nèi)被破壞。●卵子的啟動(dòng)(activation)未受精的卵
RNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成等細(xì)胞活動(dòng)幾乎處?kù)鹅o止?fàn)顟B(tài),
精子一旦與卵子接觸
卵子本身就開始發(fā)生一系深刻的變化,這就是卵子的啟動(dòng)。精子誘導(dǎo)卵啟動(dòng)機(jī)制
●雌雄原核的形成和融合精子進(jìn)入卵細(xì)胞後,核膜破裂,染色質(zhì)變得鬆散,破碎的核膜與鬆散的染色泡重新聚集,形成雄原核(malepronucleus);卵細(xì)胞核在完成第二次減數(shù)分裂之後,形成的細(xì)胞核即雌原核;在中心粒的微絲作用下,雄原核向雌原核方向遷移.雌雄原核相遇之後:核膜互融,形成共同的核膜,融合後的受精卵稱為合子,融合成的核即為合子的細(xì)胞核。受精過程到此結(jié)束,緊接著第一次卵裂開始。受精過程示意圖精子膠質(zhì)膜卵膜卵核受精膜卵原核中心粒紡錘體精原核二、卵裂卵裂的概念、特點(diǎn)
精卵融合後,受精卵仍然是單個(gè)細(xì)胞,受精卵經(jīng)過多次分裂,形成很多分裂球的過程,稱為卵裂。卵裂形成的細(xì)胞,稱為分裂球(blastonere)。
卵裂與一般細(xì)胞分裂不同:是一系列迅速的細(xì)胞分裂,每次分裂之後,分裂球未及長(zhǎng)大,又開始新的分裂。分裂的結(jié)果:細(xì)胞數(shù)目越來越多,分裂球越來越小。蛙受精卵分裂的過程卵裂卵裂卵裂卵裂卵裂囊胚受精卵海膽胚胎發(fā)育模式
前兩次卵裂通過動(dòng)植物軸,沿經(jīng)線進(jìn)行——經(jīng)裂;第3次卵裂沿赤道方向進(jìn)行,垂直於動(dòng)植物軸——緯裂。卵裂類型
每個(gè)物種的卵裂方式是由兩個(gè)因素決定的:①卵質(zhì)中卵黃的含量及其分佈情況;②卵質(zhì)中影響紡錘體方位、角度和形成時(shí)間的一些因數(shù)。卵黃是使胚胎在沒有外源食物的情況下得以發(fā)育的進(jìn)化上的一種適應(yīng)性選擇;卵黃的量、分佈決定卵裂發(fā)生的位置和分裂球的大小。各種動(dòng)物卵內(nèi)的卵黃物質(zhì)含量與分佈不同:
均黃卵(isolecithal)——文昌魚;
中黃卵(centro)——昆蟲;
端黃卵(telolethal)——如鳥類。上述不同卵的卵裂和早期胚胎發(fā)育過程也各不相同。卵裂的形式依細(xì)胞分裂是否徹底可分為完全卵裂和不完全卵裂兩大類:★完全卵裂(totalcleavage)
整個(gè)卵參加分裂,多見於少黃卵。
均等分裂(equalcleavage)卵黃分佈均勻的均黃卵,形成分裂球大小相等,如海膽、文昌魚;
不等分裂(unequalcleavage)卵黃分佈不均勻,形成的分裂球大小不等,如軟體動(dòng)物、蛙類等?!锊煌耆蚜眩╬artialcleavage)多見於多黃卵,卵黃多,細(xì)胞分裂受阻,卵裂只在不含卵黃的部位進(jìn)行。
盤裂(discalcleavage)分裂局限於胚盤(blastoderm)處,如烏賊、雞卵;
表面卵裂(peripheralcleavage)分裂只限於卵的表面者,如昆蟲卵。卵裂和囊胚形成示意圖受精卵完全均等卵裂卵裂囊胚完全不等卵裂盤裂表面卵裂囊胚層囊胚腔三、囊胚的形成卵裂的後期,分裂球排列在一個(gè)中空的球形表面,形成一層——囊胚(blastula);囊胚的大小仍然與受精卵時(shí)相似。囊胚外面的一層細(xì)胞——囊胚層(blastoderm);中央的空腔稱為囊胚腔(blastocoel)——裏面充滿液體或者液化的卵黃。胚胎的這一發(fā)育期為囊胚期。因?yàn)槁炎宇愋筒煌?,分裂的類型不同,所以,形成的囊胚形態(tài)也各不相同,概括起來,可以分為4種:1、腔囊胚均黃卵或少黃卵經(jīng)多次全裂,形成皮球狀的囊胚,中間有較大的囊胚腔,這種囊胚叫腔囊胚。凡全裂又等裂的類型,都形成腔囊胚。2、實(shí)心囊胚
有些全裂卵,由於分裂球排列緊密,中間沒有腔,或者分裂初期尚有裂隙存在,以後被分裂球擠緊而消失成為實(shí)心球體,這種囊胚稱為實(shí)心囊胚。水螅、水母,某些環(huán)節(jié)動(dòng)物和軟體動(dòng)物的囊胚屬此類型。3、表面囊胚
中黃卵進(jìn)行表面卵裂,到囊胚期由一層分裂球包在一團(tuán)實(shí)體的卵黃外面,沒有囊胚腔,稱為表面囊胚。如昆蟲的囊胚。4、盤狀囊胚
硬骨魚類、爬行類、鳥類等典型的端黃卵進(jìn)行盤狀卵裂,形成盤狀的囊胚,蓋於卵黃上,稱為盤狀囊胚。從動(dòng)物的進(jìn)化來看:實(shí)心囊胚和原始的腔囊胚為較低等的類型,在海綿動(dòng)物、腔腸動(dòng)物、扁形動(dòng)物和一些低等的環(huán)形動(dòng)物中出現(xiàn);兩側(cè)對(duì)稱型的腔囊胚見於低等脊椎動(dòng)物和某些無脊椎動(dòng)物;兩棲類是更高等的端黃卵型的腔囊胚;由於卵黃的集中,從腔囊胚發(fā)展成為無脊椎動(dòng)物中黃卵的表面囊胚和脊椎動(dòng)物及某些無脊椎動(dòng)物端黃卵的盤狀囊胚。高等哺乳動(dòng)物的腔囊胚是次生均黃卵形成的更高級(jí)的腔囊胚。四、原腸胚的形成繼囊胚期之後,胚胎開始形成原腸腔(gastrocoel)----將來的消化腔。原腸胚約含有1000個(gè)細(xì)胞。一般而言,原腸期間RNA的迅速轉(zhuǎn)錄恢復(fù)了個(gè)體豐富的遺傳資訊,標(biāo)誌著在分子水準(zhǔn)上出現(xiàn)了個(gè)體特徵,也標(biāo)誌著胚胎決定已經(jīng)無法回復(fù),自此胚胎發(fā)育中的細(xì)胞沿著不同的途徑發(fā)育下去。這一階段的胚胎稱為原腸胚,胚胎發(fā)育期為原腸期。原腸胚形成示意圖囊胚原腸腔原口囊胚腔內(nèi)胚層外胚層內(nèi)移內(nèi)陷外包分層內(nèi)轉(zhuǎn)原腸形成方式原腸胚的細(xì)胞移動(dòng)過程,稱為原腸形成(gastrulation)或原腸作用。原腸形成的方式各類動(dòng)物不同,主要的方式有:1、內(nèi)陷(invagination)由囊胚植物極細(xì)胞向內(nèi)陷入,形成二層細(xì)胞:外面的一層稱為外胚層(ectoderm),向內(nèi)陷入的一層為內(nèi)胚層(endoderm)。內(nèi)胚層圍繞的空腔將形成未來的腸腔,稱原腸腔(gastrocoele),原腸腔與外界相通的孔稱為原口或胚孔(blastopore)。2、內(nèi)移(migration)
由囊胚的一部分細(xì)胞移入內(nèi)部而形成內(nèi)胚層。初始移入的細(xì)胞位於囊胚腔中,排列不規(guī)則,接著逐漸調(diào)整排列成規(guī)則的內(nèi)胚層。內(nèi)移法形成的原腸胚沒有原口,以後在胚體的一端開孔,形成原口。3、分層(delamination)
囊胚細(xì)胞分裂時(shí),細(xì)胞沿切線方向分裂,從而形成內(nèi)外兩胚層。腔囊胚向內(nèi)分出內(nèi)胚層——某些水母屬的水母;實(shí)心囊胚向外分出外胚層——某些水螅水母。4、內(nèi)轉(zhuǎn)(involution)
通過盤裂形成的囊胚,分裂的細(xì)胞由一面邊緣向內(nèi)轉(zhuǎn),再伸展成為內(nèi)胚層。5、外包(epiboly)
動(dòng)物極的細(xì)胞分裂快,植物極細(xì)胞由於卵黃多分裂較慢,結(jié)果動(dòng)物極細(xì)胞逐漸向下包圍植物極,形成外胚層,被包圍的植物極細(xì)胞形成內(nèi)胚層。一些軟體動(dòng)物與兩棲動(dòng)物蛙的原腸形成就是外包。以上原腸形成的幾種形式往往不是單一進(jìn)行,常常二種或二種以上同時(shí)進(jìn)行,最常見的是內(nèi)陷與外包同時(shí)進(jìn)行,分層和內(nèi)移相伴進(jìn)行。原腸形成方式
根據(jù)胚胎發(fā)育中胚孔的形成發(fā)展,將3胚層多細(xì)胞動(dòng)物分為:原口動(dòng)物(Prolostomia)、後口動(dòng)物(Deuterostomia)原口動(dòng)物胚孔成為成體的口——扁形動(dòng)物、紐形動(dòng)物、線形動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物等。後口動(dòng)物胚孔成為成體的肛門(或者封閉),成體的口是在胚孔相當(dāng)距離之外重新形成的——棘皮動(dòng)物、半索動(dòng)物、所有的脊索動(dòng)物。中胚層的形成三胚層動(dòng)物在內(nèi)、外兩胚層形成之後繼續(xù)發(fā)育,在內(nèi)外胚層之間形成中胚層(mesoderm)在中胚層之間形成的空腔即體腔(coelom)——真體腔。中胚層形成的方法有以下兩種動(dòng)物的胚層與體腔
中胚層形成示意圖外胚層內(nèi)胚層體腔囊法端細(xì)胞法中胚層細(xì)胞囊胚腔體腔囊原腸腔原口囊胚腔中胚層及體腔的形成1、端細(xì)胞法(telocellsmethod)在胚孔的兩側(cè),內(nèi)外胚層交界處各有一個(gè)細(xì)胞分裂成細(xì)胞團(tuán),形成索狀,並向內(nèi)外胚層之間伸展,形成為中胚層。由於中胚層之間的真體腔是中胚層細(xì)胞向內(nèi)和向外裂開形成的,故稱裂體腔(schizocoel)。端細(xì)胞法又稱為裂體腔法(schizocoelousmethod)。原口動(dòng)物均以裂體腔法形成中胚層和體腔。高等脊索動(dòng)物也由這一方式形成中胚層、體腔,但具體的形成過程更複雜。2、體腔囊法(coelesacmethod)
在原腸背部?jī)蓚?cè),內(nèi)胚層向外突出成對(duì)的囊狀突起,稱體腔囊(coelomsac);體腔囊逐漸發(fā)育增大並與內(nèi)胚層脫離,在內(nèi)外胚層之間逐步擴(kuò)展成為中胚層,中胚層包圍的腔為體腔。由於體腔囊來源於原腸,故又稱腸體腔,此法又名腸體腔法(enterocoelousmethod)。後口動(dòng)物(棘皮、毛顎、半索、原索、脊索動(dòng)物)由腸體腔法形成中胚層和真體腔。中胚層、體腔的產(chǎn)生
原腸胚時(shí)期,細(xì)胞分裂變慢,細(xì)胞開始生長(zhǎng),細(xì)胞核內(nèi)的RNA轉(zhuǎn)錄作用開始明顯,新的蛋白質(zhì)開始合成。原腸胚的形成是動(dòng)物發(fā)生過程的一個(gè)重要階段:囊胚期以前,胚胎的構(gòu)造和生理作用都很簡(jiǎn)單,構(gòu)成囊胚的細(xì)胞的結(jié)構(gòu)基本類似,或僅有少許差別,代謝作用也很單純。從原腸胚開始,細(xì)胞的分佈及其形態(tài)結(jié)構(gòu)均發(fā)生了變化,構(gòu)造方面是胚層的分化,特別是中胚層出現(xiàn),各種細(xì)胞初步特化,為以後複雜的組織和器官打下基礎(chǔ);在生理方面隨著細(xì)胞構(gòu)造的特化,新的蛋白質(zhì)的合成,細(xì)胞的功能也有了分工。
從動(dòng)物的系統(tǒng)發(fā)育來看:海綿動(dòng)物和腔腸動(dòng)物雖然是多細(xì)胞動(dòng)物,但無論是構(gòu)造或生理活動(dòng)都是比較簡(jiǎn)單的,相當(dāng)於兩個(gè)胚層的胚胎。扁形動(dòng)物起始有中胚層,構(gòu)造比較複雜,細(xì)胞分化明顯,生理活動(dòng)有顯著改變。更高等的動(dòng)物都是從有三個(gè)胚層的胚胎發(fā)育的,可見三胚層的出現(xiàn)是動(dòng)物進(jìn)化上的一個(gè)重要階段。胚層分化三胚層形成之後,動(dòng)物體的組織和器官開始分化。脊椎動(dòng)物器官發(fā)生的第一階段是神經(jīng)胚形成,最終導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)形成。胚胎發(fā)育中三個(gè)胚層的變化以內(nèi)胚層最為簡(jiǎn)單,中胚層最為複雜,外胚層最為特異。原腸腔內(nèi)胚層中胚層外胚層
胚層分化胚層分化內(nèi)胚層:變化大部分涉及膜的外凸和內(nèi)凹——分化為消化管的大部分上皮,肝、胰、呼吸器官,排泄器官和生殖器官的小部分;胚層分化中胚層:分化為肌肉,結(jié)締組織,生殖和排泄器官的大部分;
中胚層變化最大,形成的器官也最多——骨胳、肌肉、結(jié)締和上皮組織沒有一樣不是由中胚層參與形成的。中胚層介於內(nèi)、外胚層之間,與內(nèi)胚層結(jié)合形成髒壁,與外胚層結(jié)合形成體壁。中胚層的生骨節(jié)和生肌節(jié),又形成骨骼和骨肉組織胚層分化外胚層:細(xì)胞分化是多種多樣的——分化為皮膚上皮,包括皮膚腺和其他皮膚衍生物,神經(jīng)組織、感覺器官和消化管的兩端。胚層分化原腸胚外胚層中胚層內(nèi)胚層表皮附屬結(jié)構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)感官脊索真皮肌肉內(nèi)臟器官外膜排泄系統(tǒng)生殖系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)消化道上皮呼吸道上皮肝胰等腺體器官建成(organogenesis)胚胎的器官原基形成之後,按各自的方向進(jìn)一步分化,並對(duì)周圍的組織起誘導(dǎo)作用,使有關(guān)組織能協(xié)調(diào)地發(fā)育並進(jìn)一步相互結(jié)合形成器官。胚胎的器官形成涉及兩方面的問題:一方面是胚層的變化,另一方面是細(xì)胞的分化。上述兩方面的變化是同時(shí)進(jìn)行的。內(nèi)胚層的變化直接從內(nèi)胚層派生出來的組織,大部分都屬於消化道。這些組織再與中胚層、與外胚層形成的組織結(jié)合起來,形成消化系統(tǒng)與呼吸系統(tǒng),以及泄殖系統(tǒng)的一部分。中胚層的變化
在脊椎動(dòng)物的胚胎發(fā)育中,中胚層首先形成脊索(notochord)、中胚層、間充質(zhì),三者均位於內(nèi)胚層和外胚層之間。外胚層的變化外胚層形成皮膚的表皮,以及神經(jīng)系統(tǒng)和感覺系統(tǒng)。表皮與中胚層衍生的真皮相接的部分為生髮層,能不斷地分裂向表面生長(zhǎng)。表皮細(xì)胞分化為角質(zhì)層及其衍生物,如鱗片、羽毛和毛髮。表皮生髮層深入到真皮部分,分化為汗腺和哺乳動(dòng)物的乳腺。第四節(jié)胚後發(fā)育和個(gè)體成長(zhǎng)動(dòng)物從卵孵出或從母體產(chǎn)出之後直到生命終結(jié),都屬胚後發(fā)育,其中伴隨著個(gè)體成長(zhǎng)的過程。卵生胎生卵胎生直接發(fā)育間接發(fā)育個(gè)體成長(zhǎng):幼體生長(zhǎng)階段、生殖生長(zhǎng)階段。胚後發(fā)育直接發(fā)育變態(tài)發(fā)育(如蛙)(爬、鳥、哺、魚)幼體生長(zhǎng)的主要特點(diǎn)個(gè)體不再形成新的器官,幼體的器官逐漸發(fā)育完善,功能加強(qiáng),個(gè)體長(zhǎng)大。這個(gè)階段服從兩個(gè)規(guī)律:分階段持續(xù)性生長(zhǎng)、器官部位的異律生長(zhǎng)。
分階段持續(xù)性生長(zhǎng)昆蟲
從剛孵出的幼蟲,經(jīng)6次蛻皮才長(zhǎng)成成蟲;對(duì)蝦
經(jīng)歷無節(jié)幼體、蚤狀幼體、糠蝦幼體長(zhǎng)成為仔蝦;人
從嬰兒、幼兒、童年、少年到青年。器官部位的異律生長(zhǎng)幼體生長(zhǎng)各階段都表現(xiàn)了異律性:不同生長(zhǎng)階段所占時(shí)間不相等,各階段生長(zhǎng)速度不相同,身體各部位(包括器官)生長(zhǎng)不按比例。以人為例幼兒期頭部比例大,兒童到少年期身體逐漸長(zhǎng)高,先上肢生長(zhǎng),之後下肢生長(zhǎng),頭部比例下降,最後才是生殖器官的生長(zhǎng)。成體的生殖生長(zhǎng)幼體長(zhǎng)成成體之後,經(jīng)發(fā)育,生殖腺系統(tǒng)達(dá)到功能成熟——性成熟過程(maturation)。性成熟是生長(zhǎng)的繼續(xù),又是生長(zhǎng)過程質(zhì)的飛躍。性成熟之後機(jī)體仍能繼續(xù)生長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期——成體的生殖生長(zhǎng)(adultreproductiongrowth)。這一階段生長(zhǎng)速度往往比幼體生長(zhǎng)慢,但存在種間、個(gè)體間差異。外觀上,生殖生長(zhǎng)出現(xiàn)第二性征,有的種類出現(xiàn)變態(tài),如昆蟲、蛙類等。人性成熟大約在12-13歲(女)、14歲(男),此期間,內(nèi)分泌腺開始分泌性激素,生殖腺成熟了,但體格還在增大,副性徵逐漸明顯。第五節(jié)生物發(fā)生律德國(guó)學(xué)者??藸枺℉aeckel,E.1866)提出:
生物發(fā)生律(lawofbiogenesis),或稱重演律(lawofrecapitulation):“生物發(fā)展史可分為兩個(gè)相互密切聯(lián)繫的部分,即個(gè)體發(fā)育(ontogeny)和系統(tǒng)發(fā)展(發(fā)育phylogeny),也就是個(gè)體的發(fā)育歷史和由同一起源所產(chǎn)生的生物群的發(fā)展歷史。個(gè)體發(fā)育史是系統(tǒng)發(fā)展史的簡(jiǎn)單而迅速的重演。”蛙其個(gè)體發(fā)育由受精卵開始,經(jīng)囊胚、原腸胚、三胚層胚、無腿蝌蚪、有腿蝌蚪,變態(tài)成為蛙。這個(gè)過程反映了系統(tǒng)發(fā)展所經(jīng)歷了的單細(xì)胞、單細(xì)胞群體、腔腸動(dòng)物、原始三胚層動(dòng)物、低等脊椎動(dòng)物、魚類到兩棲類的基本過程。蛙的個(gè)體發(fā)育重演了其祖先的進(jìn)化過程。高等脊椎動(dòng)物成體用肺呼吸,而它們的胚胎期出現(xiàn)鰓裂。鰓裂和鰓是圓口類和魚類的呼吸器官,可見其個(gè)體發(fā)育重演了系統(tǒng)發(fā)育。生物發(fā)生律對(duì)了解各類群動(dòng)物之間的親緣關(guān)係及其發(fā)展線索提供了理論依據(jù)。許多動(dòng)物在形成結(jié)構(gòu)上難以確定其分類地位時(shí),常??梢杂膳咛グl(fā)育找到答案。當(dāng)然,這裏的“重演”絕不能理解為機(jī)械的重複:個(gè)體發(fā)育往往有新的變異出現(xiàn),不斷地補(bǔ)充和豐富系統(tǒng)發(fā)展。馮?
貝爾(K.E.vonBaer1792–1876)比較解剖學(xué)之父通過比較多種脊椎動(dòng)物的胚胎發(fā)育之後,發(fā)現(xiàn)脊椎動(dòng)物的早期胚胎具有如下共同特徵:
種系特徵性發(fā)育階段(phylotypicstage)
---在一組動(dòng)物中,屬於所有動(dòng)物共有的結(jié)構(gòu)總是比用於區(qū)分不同動(dòng)物種類的特徵結(jié)構(gòu)優(yōu)先發(fā)生。這就是馮?貝爾法則。種系特徵性發(fā)育階段所有脊椎動(dòng)物具有的結(jié)構(gòu),例如腦、脊髓、脊索、體節(jié)、主動(dòng)脈弓等,都優(yōu)先發(fā)生;而不同綱的特徵結(jié)構(gòu),如四肢、羽毛、毛髮,則後發(fā)生。因而,魚類、兩棲類、爬行類、鳥類及哺乳類的原腸胚及神經(jīng)胚之後的早期胚胎都很相似,隨著胚胎進(jìn)一步發(fā)育,它們走向各自不同的發(fā)育途徑,胚胎開始依次具有各綱、目、屬的特徵,最終具有種的特徵。在不同的脊椎動(dòng)物物種中,胚胎發(fā)育的更早或更晚階段是不同的.為什麼存在一個(gè)共同的種系特徵發(fā)育階段?最近的假設(shè):可能存在具有組織者功能的過渡性結(jié)構(gòu)(如脊索),能釋放信號(hào),誘導(dǎo)胚胎的構(gòu)建。在共同的種系特徵性發(fā)育階段之後,不同種屬的脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育必須受到調(diào)整和修飾,發(fā)育成為具有各自種屬特徵的個(gè)體。原生動(dòng)物---生物學(xué)特徵單細(xì)胞或單細(xì)胞群體,細(xì)胞內(nèi)具完成各種生理功能的胞器;具備生物的各種營(yíng)養(yǎng)類型:光合自養(yǎng)性營(yíng)養(yǎng)(植物性營(yíng)養(yǎng))、吞噬性營(yíng)養(yǎng)(動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng))、腐生性營(yíng)養(yǎng);出現(xiàn)基本的酶系;出現(xiàn)水中運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)類器官;具無性生殖、有性生殖兩種生殖方式;有些種類具特有的外殼。剖析代表動(dòng)物,掌握結(jié)構(gòu)機(jī)能歸納主要特徵,全面解讀分析進(jìn)行門的分類,認(rèn)識(shí)重要類群瞭解經(jīng)濟(jì)意義探究系統(tǒng)發(fā)展本章學(xué)習(xí)綱目
第一節(jié)代表動(dòng)物
--大草履蟲
(Parameciumcaudatum)
一、生活習(xí)性
形態(tài)似草鞋;纖毛表膜刺絲泡口溝—胞口--胞咽—胞質(zhì)---胞肛食物泡伸縮泡大核—緻密小核—泡狀草履蟲的結(jié)構(gòu)二、形態(tài)結(jié)構(gòu)鞭毛、纖毛的基本結(jié)構(gòu)
A、纖毛橫切;
B、纖毛結(jié)構(gòu)圖解
伸縮泡(contractilevacuole)的主要功能---調(diào)節(jié)水分伸縮泡的結(jié)構(gòu)、機(jī)理
三、生理機(jī)能運(yùn)動(dòng)營(yíng)養(yǎng)(動(dòng)物性)
呼吸
排泄(水分調(diào)節(jié))
生殖(無性\有性)
草履蟲的分裂生殖大草履蟲接合生殖圖示
眼蟲、大草履蟲繁殖方式第二節(jié)原生動(dòng)物門的主要特徵1、單細(xì)胞有機(jī)體;2、具有類器官(鞭毛、纖毛、偽足,食物泡,伸縮泡);3、營(yíng)養(yǎng)有植物性、動(dòng)物性、腐生性;4、呼吸和排泄靠體表;5、包囊或卵囊渡過不良環(huán)境;6、生殖有無性、有性;7、具應(yīng)激性.原生動(dòng)物-細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核
變形蟲圖示
表膜(pellicle):
原生動(dòng)物的細(xì)胞膜的統(tǒng)稱;表膜具有保護(hù)和幫助蟲體運(yùn)動(dòng)等功能。在光學(xué)顯微鏡下,通??蓪|(zhì)分為內(nèi)質(zhì)(ectoplasm)、外質(zhì)(endoplasm)。外質(zhì):相對(duì)透明、質(zhì)地較密;內(nèi)質(zhì):具有很多顆粒,比外質(zhì)易於流動(dòng)。
一般只有一個(gè)核,但有的種類(多核變形蟲、蛙片蟲)有多個(gè)核。
泡狀核:染色質(zhì)較少,分佈不均,或聚集或分散,或相連成疏鬆的網(wǎng)狀等;
緻密核:染色質(zhì)甚多,均勻而緻密地散佈在核內(nèi)。原生動(dòng)物的表膜外有的具有纖毛或鞭毛,有的能變形伸出偽足(pseudopodium)。鞭毛、纖毛、偽足是運(yùn)動(dòng)器。鞭毛(cilium)數(shù)目較少較長(zhǎng),多著生於細(xì)胞的某一部位;纖毛(flagellum)數(shù)目較多較短,著生於體表各個(gè)部位。鞭毛和纖毛的微細(xì)構(gòu)造基本相同:9(2)+2。鞭毛、纖毛打動(dòng)時(shí)彎曲是微管彼此滑動(dòng)的結(jié)果,由ATP供應(yīng)能量。變形運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是肌動(dòng)蛋白絲在肌球蛋白絲上滑動(dòng)形成的。鞭毛、纖毛、偽足原生動(dòng)物的生殖分為:無性生殖(asexualreproduction)有性生殖(sexualreproduction)。生殖見於所有的原生動(dòng)物,有的種類(如錐蟲Trypanosoma)只有無性生殖:
二分裂(binaryfission)、多分裂(multiplefission)、
出芽生殖(buddingreproduction)、質(zhì)裂(plasmotomy)。1、無性生殖
眼蟲、大草履蟲—繁殖方式多分裂:細(xì)胞核先分裂多次,形成多個(gè)子核,隨後細(xì)胞質(zhì)分裂,最後形成多個(gè)子細(xì)胞。多分裂也稱裂殖生殖(schizogony),多見於孢子蟲綱;出芽生殖:實(shí)質(zhì)是二分裂,只是兩個(gè)子體大小不同,大的為母體,小的為芽體;質(zhì)裂:見於多核的種類,分裂時(shí)核不分裂,細(xì)胞質(zhì)分裂並圍繞部分核,形成若干個(gè)多核的子體,子體分開再恢復(fù)為多核的新蟲體,如多核變形蟲(Pelomyxa)、矽片蟲(Opalina)等屬此。主要為:配子生殖(gamogenesis)、接合生殖(conjugaton)。配子生殖:存在於多數(shù)原生動(dòng)物中,蟲體經(jīng)減數(shù)分裂(meiosis)形成兩性配子(gamete),配子融合(syngamy)或受精(fertilization)發(fā)育為新個(gè)體。同配生殖(isogame)——融合的兩性配子的形狀、大小相同。異配生殖(heterogame)——融合的兩性配子的大小、形狀不同。2、有性生殖★呼吸與應(yīng)激性呼吸----擴(kuò)散作用
應(yīng)激性原生動(dòng)物可以對(duì)外界刺激作出反應(yīng):趨向或避開某些物質(zhì)、光線等刺激。眼點(diǎn)是光感受器
第二節(jié)原生動(dòng)物門的分類1、鞭毛蟲綱:植鞭亞綱;動(dòng)鞭亞綱2、肉足蟲綱:根足亞綱;輻足亞綱3、孢子蟲綱:晚孢子亞綱;焦蟲亞綱4、纖毛蟲綱:動(dòng)片亞綱;寡毛亞綱;多膜亞綱
原生動(dòng)物類群簡(jiǎn)介已命名的原生動(dòng)物超過64000種,其中半數(shù)以上為化石種類。原生動(dòng)物的分類至今意見不一。根據(jù)運(yùn)動(dòng)胞器等特徵,可將原生動(dòng)物分為:
鞭毛蟲綱(Mastigophora)、肉足蟲綱(Sarcodina)、孢子蟲綱(Sporozoa)、纖毛蟲綱(Ciliata)。鞭毛蟲綱(Mastigophora)主要特徵:
具鞭毛,營(yíng)養(yǎng)方式有三種,無性繁殖方式為縱二分裂。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)方式又分為二個(gè)亞綱:植鞭亞綱、動(dòng)鞭亞綱。植鞭亞綱(Phytomastigina)蟲體通常具色素體,能進(jìn)行光合作用,屬自養(yǎng)型,多數(shù)自由生活。
常見種類:綠眼蟲(Euglenaviridis),夜光蟲(Noctiluca),團(tuán)藻(Volvox)。
眼蟲結(jié)構(gòu)圖動(dòng)鞭亞綱(Zoomastigina)蟲體一般無色素體,為異養(yǎng)型,多數(shù)種類與多細(xì)胞動(dòng)物共生或寄生。常見種類:利什曼原蟲(Leishmania):杜氏利什曼原蟲(L.donovani)——寄生於人體肝、脾等內(nèi)皮系統(tǒng),引起“黑熱病”,
由白蛉子(Phlebotomus)傳播。黑熱病為我國(guó)重點(diǎn)防治的5大寄生蟲?。ㄑx病、瘧疾、黑熱病、絲蟲病、鉤蟲病)之一。肉足蟲綱(Sarcodina)主要特徵:
具偽足,可做變形運(yùn)動(dòng);均為異養(yǎng)生活,少數(shù)自由生活;多數(shù)無性繁殖,少數(shù)有性;有些種類具有各種骨骼。分二亞綱:根足亞綱;輻足亞綱。
變形蟲圖示
變形蟲的結(jié)構(gòu)根足亞綱(Rhizopoda)具有指狀、葉狀、錐狀或網(wǎng)狀偽足,但無軸絲,少數(shù)寄生於昆蟲或脊椎動(dòng)物體內(nèi)。
痢疾內(nèi)變形蟲(Entamoebahistolytica)寄生於人體腸道裏,能溶解腸壁組織引發(fā)痢疾。
滋養(yǎng)體:為寄生原蟲的寄生階段;
包囊:為寄生原蟲的感染階段。痢疾內(nèi)變形蟲生活史溶組織內(nèi)阿米巴生活史根足亞綱(Rhizopoda)表殼蟲、球房蟲有孔蟲目(Foraminiferida)蟲體具碳酸鈣、擬殼質(zhì)的單室或多室外殼,殼上多孔,偽足由小孔伸出;種類、個(gè)體數(shù)量巨大——已知的約2萬餘種,地中海一些海岸每克泥沙中含5萬多個(gè)有孔蟲殼;蟲體死後其堅(jiān)硬的外殼沉積海底,形成了富含鈣質(zhì)、矽質(zhì)的特殊軟泥,覆蓋了世界海洋1/3海底??筛鶕?jù)有孔蟲識(shí)別地層沉積相,推斷地質(zhì)年代,也可以用來進(jìn)行地層對(duì)比,尋找沉積礦物,如石油等。輻足亞綱(Actinopoda)偽足軸型,一般漂浮生活。
太陽(yáng)蟲(Actinophrys)多淡水產(chǎn);等棘蟲(Acanthometra)輻球蟲、棘骨蟲。肉足綱—代表動(dòng)物有孔蟲(根足亞綱)、放射蟲(輻足亞綱)二目:是很古老的生物,自前寒武紀(jì)就已存在。孢子蟲綱(Sporozoa)均有頂複合器結(jié)構(gòu)(見P.48圖3-24),全部營(yíng)寄生生活,生殖方式和生活史複雜,都有孢子期。
晚孢子亞綱(Telosporea)頂複合器發(fā)達(dá),生活史為2段週期或3段週期,有孢子階段。常見種類:?jiǎn)畏看叵x(Monocystis)、瘧原蟲(Plasmodium)。焦蟲亞綱(Piroplasmia)頂複合器不發(fā)達(dá),無配子生殖和孢子生殖。巴貝斯蟲(Babesia)。纖毛蟲綱(Ciliata)主要特徵:
成體或生活史中的某個(gè)時(shí)期具纖毛;無性繁殖為橫二分裂,有性生殖為接合生殖;細(xì)胞核有營(yíng)養(yǎng)核(大核)、生殖核(小核)之別;是構(gòu)造最複雜的一類原生動(dòng)物。根據(jù)纖毛模式、胞口構(gòu)造等分為三亞綱:
動(dòng)片亞綱(Kinetofragminophora):體表纖毛均勻分佈,無複合纖毛器。結(jié)腸腸袋蟲(Balantidiumcoli);腎形蟲(Colpodasteini)寡毛亞綱(Cligohymenophora):口區(qū)發(fā)達(dá),多數(shù)具複合纖毛器。草履蟲(Paramecium);鐘形蟲(Vorticella)多膜亞綱(Polyhymenophora)
口區(qū)具顯著的口旁小膜帶,體表纖毛一致或成為複合纖毛結(jié)構(gòu),如
棘毛(cirrus)
旋口蟲(Spirostomum)。
纖毛蟲綱-代表動(dòng)物
第四節(jié)原生動(dòng)物與人類的關(guān)係一、有益方面二、有害方面
附:
草履蟲等纖毛蟲:能分泌多糖,多糖改變了污水中顆粒物的表面電荷,使顆粒聚合沉澱;四膜蟲:1個(gè)四膜蟲,12h,能取食7200個(gè)細(xì)菌;當(dāng)密度達(dá)60000個(gè)纖毛蟲/ml時(shí),可以有效降低生活污水中細(xì)菌的數(shù)量。原生動(dòng)物作為研究材料:取材容易、培養(yǎng)方便、生命週期短、容易觀察;真核生物受精後合子中限制性內(nèi)切酶的作用及其特性,就是在植鞭蟲類原生動(dòng)物衣滴蟲(Chlamydomonas)中首次發(fā)現(xiàn)的。
第五節(jié)原生動(dòng)物的系統(tǒng)發(fā)展
一、起源二、演化
原生動(dòng)物門的進(jìn)化地位原生動(dòng)物是動(dòng)物界最原始、最低等的動(dòng)物。
分子生物學(xué)、古生物學(xué)的研究:原生生物是目前已知的最原始的真核生物——包括一切單細(xì)胞、多細(xì)胞群體的單細(xì)胞生物。多細(xì)胞群體的單細(xì)胞生物:一般未出現(xiàn)細(xì)胞分化,某些種類也僅僅是體細(xì)胞和生殖細(xì)胞的區(qū)別,體細(xì)胞在群體內(nèi)各自獨(dú)立。明顯屬於植物界——衣藻、團(tuán)藻等綠藻;明顯屬於動(dòng)物界——草履蟲、變形蟲等;介於動(dòng)物界、植物界、真菌界之間的眼蟲、粘菌等。為敘述方便,並與通行的動(dòng)物學(xué)參考書相一致,將上述種類歸於原生動(dòng)物門——單細(xì)胞動(dòng)物(unicellularanimal)。軸細(xì)胞繁殖細(xì)胞
蟲形體幼蟲(寄生在腎內(nèi))軸細(xì)胞核蟲形體胚胎體細(xì)胞兩性生殖腺滴蟲形幼蟲軸細(xì)胞從寄主尿中排出幼蟲
體細(xì)胞(單層)卵母細(xì)胞滴蟲形幼蟲雙胚蟲直泳蟲成體成體成體
中生動(dòng)物二、多細(xì)胞動(dòng)物起源於單細(xì)胞動(dòng)物的證據(jù)1、古生物學(xué)方面的證據(jù)2、形態(tài)學(xué)方面的證據(jù)3、胚胎學(xué)方面的證據(jù)三、多細(xì)胞動(dòng)物起源的學(xué)說(一)群體學(xué)說(colonialtheory)起源於群體鞭毛蟲1、原腸蟲(gastraea)學(xué)說Haeckel,1874原腸蟲學(xué)說示意圖囊胚蟲原腸蟲2、吞噬蟲(phagocitella)學(xué)說梅契尼柯夫,1887吞噬蟲囊胚蟲吞噬蟲學(xué)說示意圖3、扁囊胚蟲(plakula)學(xué)說OttoButshli,1883扁囊胚蟲學(xué)說示意圖扁囊胚蟲兩側(cè)原腸蟲(二)合胞體學(xué)說(syncytialtheory)Hadzi,1953Hanson,1977合胞體學(xué)說示意圖原始的多核纖毛蟲起源於多核纖毛蟲的原始類群合胞體細(xì)胞化(三)共生學(xué)說(symbiosistheory)
共生學(xué)說示意圖第一節(jié)海綿動(dòng)物的主要特徵
體制不對(duì)稱、少數(shù)輻射對(duì)稱;細(xì)胞沒有組織分化;身體由皮層、胃層兩層細(xì)胞構(gòu)成,皮層為單層扁平細(xì)胞,胃層為領(lǐng)鞭毛細(xì)胞;無消化腔,只行細(xì)胞內(nèi)消化;具有獨(dú)特的水溝系統(tǒng);具有矽質(zhì)、鈣質(zhì)的骨針或角質(zhì)的海綿絲;無性生殖為外出芽和芽球;有性生殖的受精特殊,胚胎發(fā)育有兩囊幼蟲、逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象;沒有神經(jīng)系統(tǒng)。#海綿動(dòng)物固著生活在水中物體上,而且看不出它們的運(yùn)動(dòng)——1857年以前,被視為植物。第二節(jié)海綿動(dòng)物的結(jié)構(gòu)機(jī)能體制、體壁結(jié)構(gòu):體制不對(duì)稱或輻射對(duì)稱;體壁由內(nèi)、外兩層細(xì)胞和中間的中膠層(mesoglea)構(gòu)成。海綿動(dòng)物是低等的多細(xì)胞動(dòng)物,細(xì)胞間保持著相對(duì)的獨(dú)立性,尚無組織和器官的分化。每個(gè)個(gè)體由體壁和體壁圍繞的中央腔構(gòu)成。外層又稱皮層(dermalepithelium)由單層扁平細(xì)胞(pinacocytes)組成,無基膜(basementmembrane),細(xì)胞的邊緣能收縮。皮層部分細(xì)胞特化為管狀-孔細(xì)胞(porocyte),廣泛分散在體表,故名多孔動(dòng)物(Porifera)??准?xì)胞可收縮,能調(diào)節(jié)孔的大小,從而控制水流。內(nèi)層又稱胃層(stomachicepithelium)由特殊的領(lǐng)細(xì)胞(choanocyte)構(gòu)成;領(lǐng)細(xì)胞具一透明的細(xì)胞質(zhì)突起形成的領(lǐng)(collar),領(lǐng)的中央有一鞭毛,鞭毛打動(dòng)引起水流,水中的食物顆粒和氧主要由領(lǐng)攜入細(xì)胞內(nèi)營(yíng)細(xì)胞內(nèi)消化。中膠層
為膠狀,其間散佈有鈣質(zhì)、矽質(zhì)骨針(spincule)和類蛋白質(zhì)的海綿絲(sponginfiber)、幾種變形細(xì)胞(amoebocyte)。骨針和海綿絲起支持作用。骨針形狀多種,有單軸、三軸、四軸等。海綿動(dòng)物——骨骼中膠層
一部分變形細(xì)胞能分泌形成骨針,稱造骨細(xì)胞(scleroblast);部分能分泌海綿絲,稱成海綿絲細(xì)胞(spongioblast);還有部分變形細(xì)胞有排泄作用,或細(xì)胞內(nèi)消化,有的還能形成精子和卵子,稱為原細(xì)胞(archeocyte)。中膠層中還有一些星芒細(xì)胞(collencyte),認(rèn)為具有神經(jīng)傳導(dǎo)作用。水溝系統(tǒng)(canalsystem)海綿動(dòng)物的成體沒有運(yùn)動(dòng)能力,呼吸、攝食、排泄、生殖等生理機(jī)能都依靠水溝系統(tǒng)中的水流來實(shí)現(xiàn)。水溝系統(tǒng)分為三類:?jiǎn)螠闲汀㈦p溝型和複溝型。1、單溝型(ascontype)
水流直接由孔細(xì)胞流入中央腔,再由中央腔的出水孔流出;水流途徑:外界水流-孔細(xì)胞進(jìn)水小孔-中央腔-出水口-外界水流。白枝海綿(Leucosolenia)2、雙溝型(sycontype)
相當(dāng)於單溝型體壁褶迭,形成許多平行的管。在外側(cè)的為流入管(incurrentcanal),向中央腔的為輻射管(radialcanal)。
雙溝型海綿體壁增厚了,領(lǐng)細(xì)胞層面積增大了,濾食能力也增強(qiáng)了。水流途徑:外界水流-流入孔-流入管-前幽門孔-輻射管-後幽門孔-中央腔-出水口-外界水流。毛壺(Grantia)。3、複溝型(leucontype)
在雙溝型體壁基礎(chǔ)上進(jìn)一步褶迭,體壁更厚,領(lǐng)細(xì)胞層面積更大,中央腔縮小,濾水速度也更快。水流途徑:外界-流入孔-流入管-前幽門孔-鞭毛室-後幽門孔-流出管-中央腔-出水口-外界。磯海綿(Reniera)、淡水海綿(Spongilla)等許多大型海綿:它們每天濾水量超過自身體積的上萬倍。海綿動(dòng)物中領(lǐng)鞭毛細(xì)胞的數(shù)目隨水溝系統(tǒng)的複雜而增加:通過海綿體水流的速度和流量也增加了。據(jù)測(cè)算,鞭毛室水流速度約為1.050mm/s,但全部鞭毛室比出水孔大1000-2000倍——出水孔的水流速度可能>8cm/s。一個(gè)直徑1cm,高10cm的海綿,一天可通過82L的海水!第三節(jié)海綿動(dòng)物的生殖和發(fā)育1.無性生殖——出芽、芽球、再生2.有性生殖——特殊無性繁殖1、出芽生殖(budding)體壁局部向外突出形成芽體,成熟後脫落長(zhǎng)成新個(gè)體;2、形成芽球(gemmule)芽球由中膠層生成,由若干原細(xì)胞(即變形細(xì)胞)聚成堆,外包幾丁質(zhì)膜或骨針。一個(gè)海綿可形成許多芽球,成體死後芽球能耐惡劣環(huán)境,一旦環(huán)境改善,芽球內(nèi)的細(xì)胞便釋放出來形成新個(gè)體。3、再生能力白枝海綿只要碎片超過0.4mm,帶有若干領(lǐng)細(xì)胞就能再生,重新長(zhǎng)成新個(gè)體。
附:人造海綿出現(xiàn)之前,因可以吸收大量水分,海綿絲在外科上用於吸收藥液和膿血,洗澡、洗擦等方面。利用無性繁殖方法大量繁殖海綿:切成小塊,掛在固體物上,置於海底,數(shù)年後取出——使有機(jī)質(zhì)腐爛——角質(zhì)海綿絲洗淨(jìng)——藥物漂白即可。最著名的出產(chǎn)地:地中海、墨西哥海灣——年產(chǎn)量曾達(dá)1500噸。有性生殖海綿中有性生殖很普遍,多雌雄同體,但精卵不同時(shí)成熟,少數(shù)雌雄異體。受精方式特殊:生殖細(xì)胞由中膠層的變形細(xì)胞形成,部分領(lǐng)細(xì)胞亦可脫去鞭毛和原生質(zhì)領(lǐng)後發(fā)育為精子。成熟精子隨水流進(jìn)入其他個(gè)體,由領(lǐng)細(xì)胞攜入到中膠層與卵結(jié)合。海綿的胚胎發(fā)育相當(dāng)特殊:胚胎發(fā)育中有兩囊幼蟲(amphiblastula)和逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象(inversion)。海綿動(dòng)物的原腸作用與其它後生動(dòng)物相反,稱“逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象”,故列為側(cè)生動(dòng)物(Parazoa)。海綿動(dòng)物—胚胎發(fā)育第三節(jié)海綿動(dòng)物門的分類已知的海綿動(dòng)物約1萬種,棲息環(huán)境多樣:赤道——兩極;潮間帶——5000m深海。根據(jù)骨針、水溝系等特徵,分為三綱:1、鈣質(zhì)海綿綱;2、六放海綿綱;3、尋常海綿綱
1、鈣質(zhì)海綿綱(Calcarea):骨針鈣質(zhì),水溝系簡(jiǎn)單,個(gè)體較小,多生活於淺海。白枝海綿、毛壺。2、六放海綿綱(Hexactinellida):骨針六放,矽質(zhì),或由矽質(zhì)絲聯(lián)成網(wǎng)狀。體較大,單體,常對(duì)稱,主要生活於450-900m水深或更深海底。偕老同穴(Euplectella)——體花瓶狀或柱狀,中央腔內(nèi)有1對(duì)儷蝦寄生;佛子介(Hyalonema)。3、尋常海綿綱(Demospongiae):矽質(zhì)骨針或海綿絲,或兩者聯(lián)合,骨針單軸或四射型,或兩種骨針均存在,埋在海綿絲中,非六放型。95%海綿屬此綱。生活於海洋或淡水,如穿貝海綿(Cliona)、淡水海綿(Spongilla)、沐浴海綿(Euspongia)。附:有些淡水海綿要求環(huán)境具備一定的物理化學(xué)條件——作為水環(huán)境的鑒別之用。海綿動(dòng)物-類群第四節(jié)海綿動(dòng)物的地位★進(jìn)化地位海綿動(dòng)物(多孔動(dòng)物)為多細(xì)胞動(dòng)物:身體由皮層、胃層(領(lǐng)鞭毛細(xì)胞)組成;具獨(dú)特的水溝系統(tǒng)。海綿動(dòng)物的胚胎發(fā)育等方面也與其它多細(xì)胞動(dòng)物顯著不同。一般認(rèn)為:海綿動(dòng)
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