SexDeterminationandSexControl

性別決定與性別控制Department

of

Developmental

Biology

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South

Universityzhangjianxiang@性腺發(fā)育和性別決定第1頁(yè)概述：一、哺乳動(dòng)物性別決定二、性別控制三、果蠅性別決定四、線蟲性別決定五、環(huán)境性別決定性腺發(fā)育和性別決定第2頁(yè)概述

(一)、性別定義l《高級(jí)漢語(yǔ)詞典》:雌雄兩性區(qū)分，普通指男(雄)女(雌)兩性區(qū)分。對(duì)應(yīng)英文詞匯“sex，genderdifference”。l《維基百科》:生物中有許多物種能夠劃分成兩個(gè)或兩個(gè)以上種類，稱之為性別。經(jīng)典情況下，一個(gè)物種會(huì)有兩種性別：雄性與雌性。雌性被界定為生產(chǎn)較大配子（即生殖細(xì)胞，gamete）一方。性腺發(fā)育和性別決定第3頁(yè)我定義：

在有性生殖物種中同一物種含有不一樣生殖結(jié)構(gòu)并負(fù)擔(dān)對(duì)應(yīng)生殖作用不一樣個(gè)體類型。多數(shù)生物性別分為雄性和雌性兩種，通常，雌性被界定為提供較大配子并接收雄性配子，孕育子代一方。♂♀性別通用符號(hào)：雄性以戰(zhàn)神盾和矛“♂”表示；雌性以愛(ài)神鏡子“♀”表示性腺發(fā)育和性別決定第4頁(yè)澳洲蜥蜴漫畫像蜜蜂、家蠶、蚜蟲等少數(shù)生物中發(fā)覺(jué)，可表現(xiàn)為偶發(fā)性、經(jīng)常性或周期性孤雌生殖。(二)、性別類型1.一個(gè)性別（單性，孤雌）澳州有一個(gè)蜥蜴，種群中未發(fā)覺(jué)有雄性，雌性卵在預(yù)定時(shí)間分裂，然后便長(zhǎng)成一只小蜥蜴，而全部以這種方式產(chǎn)生蜥蜴都是雌性。性腺發(fā)育和性別決定第5頁(yè)大對(duì)數(shù)雌雄異體、兩性交配繁殖少數(shù)雌雄同體、自體交配（一些植物、貝類）人類、哺乳動(dòng)物雌雄同體多為畸形2.兩種性別（雌雄/男女）性別類型性腺發(fā)育和性別決定第6頁(yè)高等植物多為雌雄同株少數(shù)為雌雄異株一些兩種情況并存雌雄同株毛泡桐蘇鐵：雌雄異株,

雌株(左)、雄株(右)帶雄花序銀杏性腺發(fā)育和性別決定第7頁(yè)性別類型超出兩種極個(gè)別生物可達(dá)13種，如一個(gè)黏液霉菌多性別中不一樣性別并不平等，如黏液霉菌13種性別有著等級(jí)森嚴(yán)遺傳制度3.各種性別性別類型性腺發(fā)育和性別決定第8頁(yè)無(wú)性繁殖有性繁殖(三)、性別進(jìn)化進(jìn)化路徑：?jiǎn)涡苑敝硟尚苑敝扯嘈苑敝趁鄯浼倚Q性腺發(fā)育和性別決定第9頁(yè)有性繁殖優(yōu)點(diǎn)：不一樣個(gè)體基因結(jié)合，增加了基因重組機(jī)會(huì)，若出現(xiàn)更適應(yīng)環(huán)境改變新基因，則使種群有更加快進(jìn)化機(jī)會(huì)，從而增加了種群生存能力。子代基因組類型趨于簡(jiǎn)化，更有利于種群遺傳穩(wěn)定（兼顧了進(jìn)化與穩(wěn)定兩方面）。有性繁殖缺點(diǎn)：必須與異性個(gè)體進(jìn)行交配，從而使繁殖復(fù)雜化同性物種間爭(zhēng)斗，增加了個(gè)體生存風(fēng)險(xiǎn)。性腺發(fā)育和性別決定第10頁(yè)(四）、性別研究意義理論意義：揭示性別決定原因、方式、調(diào)控規(guī)律探尋胚胎發(fā)育機(jī)理，深入了解生殖系統(tǒng)發(fā)育洞悉進(jìn)化原理和生物發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)用價(jià)值：胚胎性別判定可有效地進(jìn)行動(dòng)物性別控制，定向繁殖所需性別品種，如奶牛繁殖預(yù)防一些特定遺傳疾病，尤其是伴性遺傳疾病，選擇特定性別子代經(jīng)過(guò)基因工程技術(shù)人工干預(yù)性別決定與分化，改良子代品種、保護(hù)瀕危物種。性腺發(fā)育和性別決定第11頁(yè)(五)、相關(guān)性別決定研究歷史公元前335年，Aristotle指出性別決定于熱,認(rèn)為婦女是發(fā)育過(guò)程中過(guò)早停頓發(fā)育男人，發(fā)育停頓是因?yàn)槟阁w子宮低溫所致，且認(rèn)為男人比女人更完美，其原因是男人具更多熱量。以前一千多年間一直認(rèn)為，婦女為發(fā)育不健全男性，其生殖器更象男性，只是男性中將里面部位露出而已；且一直認(rèn)為男人肋骨比女人多一條。性腺發(fā)育和性別決定第12頁(yè)Gelen等首先提出男人與女人肋骨數(shù)相同。以后，很多人認(rèn)為溫度、營(yíng)養(yǎng)、年紀(jì)等環(huán)境原因決定了性別。1890年Geddes及Thomson總結(jié)以前工作，提出身體結(jié)構(gòu)、年紀(jì)、營(yíng)養(yǎng)及父母環(huán)境起主要作用，有利于能量和營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存因子將使一個(gè)人生產(chǎn)女嬰，而有利于能量和營(yíng)養(yǎng)利用因子則使人有男嬰。19世紀(jì)末之前，一直以環(huán)境說(shuō)為主。性腺發(fā)育和性別決定第13頁(yè)20世紀(jì)初，Mendel定律重新發(fā)覺(jué)(1900)、McClung發(fā)覺(jué)性染色體(1902)、Stevens和Wilson在昆蟲上發(fā)覺(jué)了性染色體組成與性別關(guān)系(male=XYorXOwhilefemale=XX)(1905)，從而認(rèn)識(shí)到遺傳物質(zhì)在性別決定中起主要作用?，F(xiàn)在認(rèn)為在不一樣類型動(dòng)物中，遺傳因子與環(huán)境都能起作用。性腺發(fā)育和性別決定第14頁(yè)科學(xué)家發(fā)覺(jué)雄性在繁殖中新作用年5月13日，英國(guó)和美國(guó)科學(xué)家在《自然》雜志上報(bào)道，在哺乳動(dòng)物繁殖過(guò)程中，雄性精子不但提供遺傳信息DNA，還提供信使核糖核酸（mRNA），以控制胚胎早期發(fā)育和生長(zhǎng)。在各種哺乳動(dòng)物精子和受精卵中存在６個(gè)mRNA，而在未受精卵子中并不存在。這項(xiàng)發(fā)覺(jué)可能有利于對(duì)不育和克隆了解?？赡芫褪且?yàn)闆](méi)有精子mRNA，才造成克隆成功率如此之低。96年克隆綿羊“多利”出世實(shí)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物無(wú)性繁殖。日韓兩國(guó)科學(xué)家又首次實(shí)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物單性繁殖，用兩只母鼠卵子培育出了后代。有些人戲言，雄性在繁殖過(guò)程中要“被淘汰”了。該研究表明，雄性不但不會(huì)被淘汰，而且在繁殖中起作用比我們以前認(rèn)為還要大很多。性腺發(fā)育和性別決定第15頁(yè)一、哺乳動(dòng)物性別決定1.初級(jí)性別決定：主要為性腺?zèng)Q定，即生殖腺發(fā)育為睪丸或卵巢選擇。哺乳動(dòng)物中，性別是由染色體所決定，通常不受環(huán)境影響。Y染色體存在使生殖腺細(xì)胞發(fā)育為睪丸而非卵巢。大多數(shù)情況下，雌性為XX，產(chǎn)生X卵子；而雄性為XY，產(chǎn)生X及Y精子。如卵子接收X精子，則個(gè)體形成卵巢為雌性；如接收到Y(jié)精子，則個(gè)體形成睪丸，為雄性。Y染色體含有一編碼睪丸決定因子基因。性腺發(fā)育和性別決定第16頁(yè)假如精子既不具X或Y時(shí)，則產(chǎn)生個(gè)體形成纖維性性腺，以后不能形成卵子或精子，故第二個(gè)X或Y對(duì)形成和維持功效性性腺是必需。如基因型為XXY克氏（Klinefelter）綜合癥患者表型為男性（先天性睪丸發(fā)育不全）；基因型為XO特納氏（Turner）綜合癥患者為女性（先天性卵巢發(fā)育不全癥）。性腺發(fā)育和性別決定第17頁(yè)（1）Y染色體上睪丸決定基因人類睪丸決定因子（testisdeterminingfactor）位于Y染色體短臂上，已經(jīng)確定為Y染色體上SRY

(sex-determiningregionofY)基因。XX雌性XYSRY-XX（1/20,000男人）雄性XYSRY+XY女性XX男性性腺發(fā)育和性別決定第18頁(yè)睪丸決定基因?yàn)閅染色體上SRY(sex-determiningregionoftheYchromosome)SRY是經(jīng)過(guò)分析XX男性和XY女性DNA而發(fā)覺(jué)。它是一個(gè)編碼223aa轉(zhuǎn)錄因子，含有HMGDNA(促性腺激素DNA)結(jié)合區(qū)。性腺發(fā)育和性別決定第19頁(yè)SRY蛋白與DNA結(jié)合，使得這段DNA彎曲大約70-80度，紅色結(jié)構(gòu)代表是SRY蛋白HMGbox部分，另一部分則為SRY蛋白專一和DNA雙股螺旋結(jié)合區(qū)(AfterHaqqetal.1994andWerneretal.1995.)性腺發(fā)育和性別決定第20頁(yè)小鼠Sry基因也存在于Y染色體上，在未分化生殖腺和正在分化為睪丸生殖腺中表示。轉(zhuǎn)Sry基因XX小鼠可長(zhǎng)出睪丸和雄性特征。Sry對(duì)睪丸發(fā)育影響試驗(yàn)證據(jù)XYXX含SryXX老鼠會(huì)發(fā)育成雄性(A)PCR后電泳發(fā)覺(jué)XY雄性老鼠含Sry而XX雄性老鼠也含Sry，而XX雌性老鼠則沒(méi)有Sry(B)經(jīng)過(guò)注射SryXX雄性老鼠（右邊）其外生殖器和XY雄性老鼠（左邊）一樣。性腺發(fā)育和性別決定第21頁(yè)Sry直接作用模型：Sry直接誘導(dǎo)雄性生殖嵴特異性基因表示。Sry間接作用模型：Sry誘導(dǎo)生殖嵴細(xì)胞合成某種因子→細(xì)胞進(jìn)入生殖嵴→誘導(dǎo)生殖嵴表皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)椴G丸支持細(xì)胞、并表示雄性特異性基因。性腺發(fā)育和性別決定第22頁(yè)多基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)SRY并非決定性別唯一基因，現(xiàn)已發(fā)覺(jué)其它一些基因也與性別決定相關(guān)：常染色體上SOX9、AMH、WT1、SF1、MIS、X染色體上DAX1等。SRY基因可調(diào)整上述一些基因，但又可能受到其它基因（如wt1）調(diào)控。性別決定與分化是一個(gè)以SRY基因?yàn)橹鲗?dǎo)、多基因參加有序協(xié)調(diào)表示過(guò)程。

性腺發(fā)育和性別決定第23頁(yè)與睪丸命運(yùn)決定相關(guān)常染色體基因AMH基因（anti-Mullerianhormonegene）是編碼抗中腎旁管激素基因抗中腎旁管激素也稱苗勒氏管抑制物質(zhì)(MIS)，僅在生殖管道分化中起作用。

MIS由睪丸支持細(xì)胞分泌1．AMH基因性腺發(fā)育和性別決定第24頁(yè)2．SOX9基因SOX基因家族因含有與SRY基因同源HMGbox而得名SRY-relatedHMGboxgene。SOX9是一個(gè)常染色體基因，定位于17號(hào)染色體長(zhǎng)臂，長(zhǎng)度為3934bp，與SRY共同參加性別決定過(guò)程。SOX9是經(jīng)典轉(zhuǎn)錄因子，由DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域組成。SOX9編碼蛋白還可與人類Ⅱ型膠原基因(Col2α基因)增強(qiáng)子序列結(jié)合，促進(jìn)軟骨發(fā)育。性腺發(fā)育和性別決定第25頁(yè)SOX9在原始生殖嵴細(xì)胞中表示，促使睪丸支持細(xì)胞分化。在XY男性胚胎，SOX9上游阻遏物經(jīng)過(guò)SRY基因抑制SOX3，允許SOX9發(fā)揮睪丸決定作用，原始性腺皮質(zhì)發(fā)育成睪丸。在XX女性胚胎，SOX9被抑制，原始性腺發(fā)育成卵巢。性腺發(fā)育和性別決定第26頁(yè)SOX9還影響骨骼發(fā)育，其突變可造成軀干發(fā)育異常和XY性反轉(zhuǎn)綜合征（Campomelicdysplasia,CD）。小鼠Sox9只在雄性生殖嵴中表示，表示時(shí)間比Sry約晚。Sox9蛋白可與抗穆氏管激素（Amh—）開啟子結(jié)合，促進(jìn)Amh表示。性腺發(fā)育和性別決定第27頁(yè)3．SF1基因SF1（steroidogenicfactor1，SF1）基因在雌雄小鼠未分化性腺中都表示，但分化開始后就局限在XY小鼠正在發(fā)育睪丸中（Sertoli細(xì)胞/支持細(xì)胞）。人SF1在性腺分化前表示于男性性腺體細(xì)胞中，定位于核內(nèi)。SF1在睪丸支持細(xì)胞中經(jīng)過(guò)幫助Sox9而增強(qiáng)AMH基因表示；在睪丸間質(zhì)細(xì)胞中，激活睪丸酮合成酶基因。SF1基因還參加類固醇生成，男性分化過(guò)程中各種基因轉(zhuǎn)錄調(diào)整?；蚯贸齋F1小鼠，出現(xiàn)腎上腺和性腺發(fā)育停滯，XY雌性反轉(zhuǎn)，永久性苗勒管及下丘腦-垂體分泌促性腺激素異常。性腺發(fā)育和性別決定第28頁(yè)SF1基因?qū)舶l(fā)育是必須A敲除SF1基因小鼠沒(méi)有睪丸發(fā)育C原位雜交顯示SF1表示在睪丸中B對(duì)照組睪丸正常發(fā)育性腺發(fā)育和性別決定第29頁(yè)在人類，在極稀有XY、SRY+女性及XX、SRY-男性中，已證實(shí)除Y染色體外，還需別染色體上睪丸決定基因。McElreavey及同事（1993）假定還存在一基因Z，其活性為抑制睪丸分化，并刺激卵巢形成。SRY蛋白可能抑制Z基因，從而使得睪丸得以發(fā)育。性腺發(fā)育和性別決定第30頁(yè)在缺乏SRYXX雄性中，Z基因被認(rèn)為是突變了，并無(wú)功效性產(chǎn)物產(chǎn)生，從而出現(xiàn)睪丸表型。在具SRYXY雌性中，被認(rèn)為Z基因?qū)RY蛋白抑制效應(yīng)不敏感。性腺發(fā)育和性別決定第31頁(yè)這是一個(gè)與卵巢命運(yùn)決定相關(guān)x染色體基因DAX1：它編碼細(xì)胞核激素受體，是X染色體上潛在卵巢決定基因。1980年首次發(fā)覺(jué)于XY姊妹中，1994年克隆出基因，其性別逆轉(zhuǎn)是因?yàn)殡p拷貝DAX1能夠抑制SRY作用。小鼠Dax1在生殖嵴細(xì)胞中表示，它可能是拮抗SRY活性而下調(diào)SF1表示。1．DAX-1基因與卵巢命運(yùn)決定相關(guān)X染色體基因性腺發(fā)育和性別決定第32頁(yè)DAX1基因位于X染色體短臂上，也是一個(gè)與性別決定相關(guān)基因。DAX1基因編碼蛋白屬激素核受體家族，分為DNA結(jié)合區(qū)及配體結(jié)合區(qū)，各自有不一樣結(jié)構(gòu)與功效。小鼠Dax1在生殖嵴細(xì)胞中表示，它可能是拮抗Sry活性而下調(diào)sf1表示。1994年克隆出基因，其性別逆轉(zhuǎn)是因?yàn)?個(gè)拷貝DAX1能夠抑制SRY作用。與卵巢命運(yùn)決定相關(guān)X染色體基因性腺發(fā)育和性別決定第33頁(yè)大鼠試驗(yàn)表明DAX-1基因和SRY基因含有拮抗作用，DAX-1過(guò)分表示使得胚胎向雌性方向分化(XY女性)，而SRY活性增高則發(fā)育為雄性胚胎。DAX-1可能是經(jīng)過(guò)阻斷SRY轉(zhuǎn)錄活性來(lái)發(fā)揮拮抗作用。DAX-1在腎上腺和下丘腦--垂體后葉--性腺軸發(fā)育中發(fā)揮主要作用，DAX-1缺失可造成X連鎖先天性腎上腺發(fā)育不良。DAX-1可引發(fā)男性性反轉(zhuǎn)綜合征（也稱劑量敏感性性反轉(zhuǎn)，DSS），其原因?yàn)槿旧wXp21上DAX-1基因區(qū)域重復(fù)所致。

性腺發(fā)育和性別決定第34頁(yè)Wnt家族基因是一組同系列基因。一直認(rèn)為女性卵巢決定和內(nèi)生殖道發(fā)育沒(méi)有特異基因調(diào)整，但當(dāng)前研究發(fā)覺(jué)雌性大鼠性發(fā)育最少是由信號(hào)分子Wnt家族組員調(diào)控。

當(dāng)前認(rèn)為與性別決定相關(guān)主要是Wnt4和Wnt76．Wnt家族基因與卵巢命運(yùn)決定相關(guān)X染色體基因性腺發(fā)育和性別決定第35頁(yè)在這模型中，SRY與DAX1protein競(jìng)爭(zhēng)以活化或抑制SF1gene假如單一個(gè)X或Y染色體表現(xiàn)話，則SRY會(huì)占優(yōu)勢(shì)而激活SF1，SF1protein被認(rèn)為能激活Sox9基因，而這會(huì)使得性索發(fā)展成為睪丸Sertolicells，并可能會(huì)抑制WNT4，假如DAX1在兩個(gè)X染色體上同時(shí)被表現(xiàn)(沒(méi)有Y染色體時(shí))，則SF1不會(huì)被活化。WNT4會(huì)造成性腺發(fā)展成為卵巢。哺乳類primarysexdetermination可能機(jī)制性腺發(fā)育和性別決定第36頁(yè)WNT4：是常染色體上潛在卵巢決定基因。小鼠Wnt4在分化前生殖嵴中都表示，其后只在XX生殖腺中表示。SRY作用是抑制生殖嵴中Wnt4表示和促進(jìn)SF1表示。Wnt-4在中腎表示并參加性腺發(fā)育，在睪丸中經(jīng)過(guò)SRY對(duì)下游基因進(jìn)行調(diào)整，在卵巢中連續(xù)表示，同時(shí)它也在苗勒氏管中表示，但在中腎管中不表示。Wnt-7

是該家族中另一組員，它能夠使苗勒氏管深入分化為雌性內(nèi)生殖器。性腺發(fā)育和性別決定第37頁(yè)幾個(gè)基因調(diào)整關(guān)系圖性腺發(fā)育和性別決定第38頁(yè)（五）性分化異常

1．性染色體異常2．性腺發(fā)育不全3．真兩性畸形4．雄激素與功效異常5．性反轉(zhuǎn)綜合征性腺發(fā)育和性別決定第39頁(yè)假如精子既不具X或Y時(shí)，則產(chǎn)生個(gè)體形成纖維性性腺，以后不能形成卵子或精子，故第二個(gè)X或Y對(duì)于形成和維持功效性性腺是必需。如基因型為XXY克氏（Klinefelter）綜合癥患者表型為男性（先天性睪丸發(fā)育不全）；基因型為XO特納氏（Turner）綜合癥患者為女性（先天性卵巢發(fā)育不全癥）。1．性染色體異常性腺發(fā)育和性別決定第40頁(yè)lTurner綜合癥：先天性卵巢發(fā)育不全

核型為45，XO矮小，智力低下多有蹼頸，肘外翻生殖系統(tǒng)發(fā)育差，閉經(jīng)生育能力差1．性染色體異常性腺發(fā)育和性別決定第41頁(yè)l超雌綜合征：

即多X女性，X染色體數(shù)目多于2個(gè)，常見核型47，XXX；48，XXXX。

身體結(jié)構(gòu)無(wú)顯著異常，多數(shù)有生育力，少數(shù)有不一樣程度閉經(jīng)或月經(jīng)不調(diào)。普通有輕度智力遲鈍，X染色體數(shù)目越多則越嚴(yán)重。外生殖器與正常女性相同，性腺發(fā)育不良，部分人有小子宮。據(jù)預(yù)計(jì)發(fā)病率可達(dá)萬(wàn)分之八性腺發(fā)育和性別決定第42頁(yè)lKlinefelter綜合癥（克氏征）：

即先天性睪丸發(fā)育不全。男性表型，身體瘦長(zhǎng)，生殖器發(fā)育不良，睪丸小而硬，無(wú)精子，睪酮水平低。常見核型47/XXY；其余為48/XXYY；46/XY；47/XXY等。且X染色體越多，癥狀越嚴(yán)重。

性腺發(fā)育和性別決定第43頁(yè)l

XYY綜合癥（超雄）：

多數(shù)是表型正常男性，有生育能力，少數(shù)可見外生殖器發(fā)育不良。智力正常，但性格急躁，行為過(guò)火。除47，XYY核型外，還有48，XYYY；49，XYYYY；45，X/49，XYYYY類型，但較少見。

性腺發(fā)育和性別決定第44頁(yè)2．性腺發(fā)育不全l

XX單純性腺發(fā)育不全：性染色體為46，XX。表現(xiàn)為女性，乳房及第二性征不發(fā)育，性腺呈條索狀。

l

XY單純性腺發(fā)育不全：

胚胎早期因某種原因引發(fā)基因突變，也可能由Y染色體上TDF基因異常所致，或因X連鎖基因異常所致。表現(xiàn)為睪丸停頓發(fā)育，不分泌對(duì)應(yīng)激素。性腺發(fā)育和性別決定第45頁(yè)3．兩性畸形(hermaphroditism)

體內(nèi)有男、女兩種性腺（睪丸和卵巢），外生殖器形態(tài)很不一致，性別難辨。絕大多數(shù)有陰蒂增大或小陰莖。性染色體正常或異常。原因可為嵌合體、基因表示異常、性激素缺乏、性激素紊亂等l

真兩性畸形：

Hermaphrodite雌雄同體性腺發(fā)育和性別決定第46頁(yè)3．兩性畸形(hermaphroditism)

僅一個(gè)性腺，但外陰性別特征不顯著，甚至與性腺類型相反。包含男性假兩性畸形和女性假兩性畸形。性腺發(fā)育和性別決定第47頁(yè)4．雄激素與功效異常l先天性腎上腺皮質(zhì)增生：

核型46，XX女性先天性腎上腺皮質(zhì)增生癥表現(xiàn)為外生殖器男性化，系因?yàn)槟I上腺腫瘤或增生，腎上腺皮質(zhì)產(chǎn)生了過(guò)量雄激素所致。男性化腎上腺皮質(zhì)增生癥是遺傳性類固醇生物合成異常。性腺發(fā)育和性別決定第48頁(yè)l雄激素不敏感綜合征：

患者核型46，XY，睪丸能分泌睪酮，但不能顯示睪酮生理作用，表現(xiàn)為女性第二性征，故也稱睪丸女性化綜合征(testicularfeminizationsyndrome)。雄激素受體缺點(diǎn)造成性腺發(fā)育異常。X連鎖隱性遺傳病，位于X染色體上決定雄激素受體基因TFM位點(diǎn)發(fā)生突變，引發(fā)靶細(xì)胞膜上雄激素受體缺點(diǎn)，造成對(duì)雄激素不敏感性腺發(fā)育和性別決定第49頁(yè)5．性反轉(zhuǎn)綜合征在一定條件下，動(dòng)物雌雄個(gè)體相互轉(zhuǎn)化現(xiàn)象稱為性反轉(zhuǎn)（sexreversal）。魚類性反轉(zhuǎn)較常見，如黃鱔性腺，從胚胎到性成熟是卵巢，只能產(chǎn)生卵子。產(chǎn)卵后卵巢慢慢轉(zhuǎn)化為精巢，只產(chǎn)生精子。故每條黃鱔一生中都要經(jīng)過(guò)雌雄兩個(gè)階段。成熟雌劍尾魚會(huì)出其不意地變成雄魚，老雌鰻魚有時(shí)轉(zhuǎn)變成雄魚。

包括性反轉(zhuǎn)生物：果蠅、黃鱔、歐洲鰻鱺、紅鱸魚、石斑魚、鯛魚、蠕蟲。性腺發(fā)育和性別決定第50頁(yè)l

XX男性：

染色體核型為女性而表型及性腺為男性性反轉(zhuǎn)綜合征。發(fā)病機(jī)：患者有SRY基因存在。l

XY女性：

染色體核型為男性而表型及性腺為女性性反轉(zhuǎn)綜合征發(fā)病機(jī)制：可能是SRY基因缺乏或突變。性腺發(fā)育和性別決定第51頁(yè)2、次級(jí)性別決定指睪丸或卵巢形成后，由它們分泌激素影響性器官發(fā)育。（1）性別表型激素調(diào)整

在出現(xiàn)睪丸胚胎中，中腎旁管(Mullerianduct)退化，而中腎管(Wolffianduct)分化為輸精管、附睪、精囊。

在出現(xiàn)卵巢胚胎中，中腎管退化，中腎旁管分化為輸卵管、子宮等。性腺發(fā)育和性別決定第52頁(yè)第二性征通常由性腺分泌激素所決定。然而，在缺乏性腺時(shí)，僅產(chǎn)生雌性表型。Jost(1953)在性腺分化以前將兔胎兒性腺去除后，不論它們是否為XX或XY，所產(chǎn)生兔都為雌性，都具輸卵管、子宮及陰道，但缺乏陰莖及雄性附性腺。性腺發(fā)育和性別決定第53頁(yè)無(wú)Y染色體存在：則性腺原基發(fā)育為卵巢，由卵巢產(chǎn)生雌激素使Mullerian管發(fā)育為陰道、子宮頸、子宮及輸卵管。Y染色體存在：則形成睪丸，并分泌兩種主要激素：第一個(gè)激素為抗Mullerian管（中腎旁管）激素，這一支持細(xì)胞來(lái)激素造成Mullerian管退化。

第二種激素為甾醇類激素睪酮，由睪丸間質(zhì)細(xì)胞分泌。此激素使Wolffian管（中腎管）分化為附睪、輸精管及精囊腺，并使泄殖道膨大及泄殖竇發(fā)育為陰囊及陰莖。性腺發(fā)育和性別決定第54頁(yè)雌激素(estrogen)：在female胚胎中，雌激素由卵巢合成，它誘導(dǎo)Mullerianduct分化為雌性器官。在male胚胎中，雌激素由腎上腺合成，它使中腎旁管細(xì)胞吸收睪丸中水分，有利于增加精子壽命和數(shù)量。性腺發(fā)育和性別決定第55頁(yè)抗中腎旁管激素(anti-Mullerianducthormone,AMH)：由睪丸支持細(xì)胞分泌560aa糖蛋白，其作用可能是誘導(dǎo)中腎旁管周圍間質(zhì)細(xì)胞分泌一個(gè)促凋亡因子，使中腎旁管退化。culturedinthepresenceoffetaltestisorsertolicells.MullerianductWolffianductMullerianductWolffianduct性腺發(fā)育和性別決定第56頁(yè)Mullerian管（中腎旁管）對(duì)此激素僅在很短時(shí)間內(nèi)起反應(yīng)，靠近出生時(shí)睪丸停頓分泌這種因子。性腺發(fā)育和性別決定第57頁(yè)睪酮(testosterone)：由睪丸間質(zhì)細(xì)胞合成，其作用是誘導(dǎo)中腎管分化為輸精管、精囊、附睪。僅因?yàn)樾坌约に厥荏w表示出現(xiàn)障礙，即使XY個(gè)體發(fā)育有睪丸，但顯出雌性個(gè)體副性特征。性腺發(fā)育和性別決定第58頁(yè)二氫睪酮(testosterone)：由睪酮轉(zhuǎn)變而成，其作用是控制外生殖器官形成。.性腺發(fā)育和性別決定第59頁(yè)（2）中樞神經(jīng)系統(tǒng)次級(jí)性別決定中一個(gè)最有爭(zhēng)議領(lǐng)域包括性別特異行為發(fā)育。在會(huì)唱歌鳥類（鳴禽），睪酮似乎調(diào)整著腦中雄性特異性神經(jīng)叢發(fā)育。雄性金絲雀及斑馬雀可高聲鳴叫，而雌鳥則極少鳴叫。這些鳴叫首先示意自己領(lǐng)地，另首先則吸引配偶。唱歌能力在雄鳥中由六個(gè)不一樣神經(jīng)元叢組成。雄性鳥類中這些區(qū)域比雌性中大6倍左右，且雌性中有時(shí)其中一個(gè)神經(jīng)元缺失。性腺發(fā)育和性別決定第60頁(yè)雄性與雌性斑馬雀大腦鳴叫中樞大小有顯著區(qū)分（尤其是HVc、RA），圖中數(shù)字表示與同位素標(biāo)識(shí)睪酮結(jié)合細(xì)胞百分?jǐn)?shù)性腺發(fā)育和性別決定第61頁(yè)哺乳動(dòng)物情形不如鳥類那樣清楚。因?yàn)闃O少有行為與性別尤其相關(guān)。雄性大鼠中陰莖推進(jìn)似乎也為一個(gè)行為，由神經(jīng)支配到提肛肌及球形海綿體肌肉運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元控制。這些神經(jīng)元來(lái)自脊髓核，能特異性聚集睪酮。在雌性大鼠中，這些肌肉發(fā)育不全，且其控制神經(jīng)元體積也減小。在胎兒和新生大鼠中，睪酮可預(yù)防這個(gè)區(qū)域中神經(jīng)元死亡。雌性大鼠中失去這個(gè)核團(tuán)中高達(dá)70%神經(jīng)元，而雄性大鼠僅失去25%。當(dāng)成年大鼠被閹割后，此脊髓核團(tuán)核體區(qū)和樹突長(zhǎng)度降低二分之一，這種降低可經(jīng)過(guò)注射睪酮復(fù)原。性腺發(fā)育和性別決定第62頁(yè)（3）性行為發(fā)育

A：組織/激活假說(shuō)出生前或剛出生時(shí)，暴露于特定激素后是否會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)施加永久性特異性影響呢？成熟雌性大鼠垂體黃體激素周期性分泌取決于出生第一周睪酮缺失。若出生后注射4天睪酮，則可使雌性大鼠黃體激素分泌變?yōu)榉侵芷谛?。出生一天后除去睪丸可使雄性大鼠周期性分泌黃體激素。普通認(rèn)為：性激素在哺乳動(dòng)物胎兒或剛出生時(shí)起作用，從而使神經(jīng)系統(tǒng)組織化。在成體期同種激素可能也起暫時(shí)激活效應(yīng)。這一假說(shuō)稱為組織/激活假說(shuō)(organization/activationhypothesis)。性腺發(fā)育和性別決定第63頁(yè)很有趣是，決定雄性腦型式主要激素為雌激素-雌二醇。在胎兒或新生兒血中睪酮可由P450芳香化酶(P450aromatase)轉(zhuǎn)化為雌二醇。胎兒發(fā)育期環(huán)境中由性腺及胎盤來(lái)雌激素很豐富，那么是什么阻止雌激素在雌性動(dòng)物中雄性化神經(jīng)系統(tǒng)呢？現(xiàn)在認(rèn)為，胎兒雌激素由-甲胎蛋白(-fetoprotein)結(jié)合。甲胎蛋白由胎肝中制造，成為胎血及腦脊液中主要成份，主要結(jié)合雌激素，而不是睪酮。性腺發(fā)育和性別決定第64頁(yè)B：男性同性戀一些行為被認(rèn)為是完整男人或女人表型一部分。男人腦形成后使男人有與成熟女人發(fā)生性行為欲望，而成熟女人腦發(fā)育后使她有與男人發(fā)生性行為欲望，但這些行為極難用分子或化學(xué)方法探測(cè)，是由文化背景引發(fā)，還是由發(fā)育中基因或激素作用于腦上形成？1991年SimonLeVay發(fā)覺(jué)同性戀男人下丘腦前葉在解剖學(xué)上與女人相近，而與其它男人不一樣。下丘腦前葉間質(zhì)核分為4個(gè)區(qū)，其中3個(gè)區(qū)與性別無(wú)關(guān)，只有INAH3區(qū)在男女性顯著不一樣。男人INAH3區(qū)兩倍于女人該區(qū)。LeVay結(jié)果認(rèn)為同性戀男人INAH3區(qū)與女人相同，為正常男人二分之一大小，認(rèn)為性趨向含有生物學(xué)基礎(chǔ)。性腺發(fā)育和性別決定第65頁(yè)1993年發(fā)覺(jué)一男性同性戀群體（這些男人都有一同性戀弟兄）與X染色體一特異DNA片段相關(guān)。40對(duì)顯示從母親遺傳X染色體這一片段同性戀中，其中33個(gè)弟兄也從母親遺傳來(lái)此片段。但到當(dāng)前為止，還未克隆出這一基因。而且同性戀怎樣由基因不一樣變成行為不一樣，以及是在胎兒期還是出生后形成都不清楚。性腺發(fā)育和性別決定第66頁(yè)二、性別控制

Sexcontrol♀♂♀♀♀♀♀♀♀♀♀♂♂♂♂♂♂♂♂♂♀性腺發(fā)育和性別決定第67頁(yè)（一）性別控制含義

性別控制（sexcontrol）是指經(jīng)過(guò)對(duì)生物生殖過(guò)程進(jìn)行人為干預(yù)，以實(shí)現(xiàn)某種特定目標(biāo)生殖行為。普通情況下是指性別控制技術(shù)，且對(duì)動(dòng)物正常生殖過(guò)程進(jìn)行人為干預(yù)一門生物技術(shù)。

性腺發(fā)育和性別決定第68頁(yè)（二）性別控制技術(shù)方法

對(duì)受精早期胚胎進(jìn)行性染色體判別可用于體外受精胚胎或子宮沖洗取得正常妊娠胚胎性別判定，也能夠用于性連鎖遺傳病產(chǎn)前診療。早期識(shí)別胎兒性別：懷孕40-60天，吸收絨毛細(xì)胞；3-4個(gè)月后，羊膜腔穿刺抽取羊水，細(xì)胞培養(yǎng)和染色后，鏡下觀察其染色體。用于醫(yī)學(xué)目標(biāo)性別判定是允許：有些遺傳病是與后代性別相關(guān)，如血友病、假肥大型進(jìn)行性肌營(yíng)養(yǎng)不良等疾病只傳給男孩。

性腺發(fā)育和性別決定第69頁(yè)1．哺乳動(dòng)物性別控制技術(shù)lX、Y精子分離X和Y精子差異：從20世紀(jì)50年代開始，人們就對(duì)X和Y精子大小、帶電荷數(shù)、密度和活力等作了深入比較研究，不過(guò)當(dāng)前發(fā)覺(jué)除了X精子染色體含量高于Y精子和Y染色體上特異SRY序列外，二者在其它方面沒(méi)有顯著差異。性腺發(fā)育和性別決定第70頁(yè)lX、Y精子分離當(dāng)前較準(zhǔn)確方法是流式細(xì)胞術(shù)，原理是兩類精子頭部DNA含量有差異。X精子DNA含量比Y精子略高（如家畜者高出3%-4%）。分離準(zhǔn)確率達(dá)90%以上。

主要缺點(diǎn)：分離速度太慢，分離時(shí)間太長(zhǎng)影響精子活率，造成受胎率下降。性腺發(fā)育和性別決定第71頁(yè)l早期胚胎性別判定核型分析法：

原理：分析胚胎細(xì)胞染色體組型判斷性別。方法：用秋水仙素使細(xì)胞停于分裂中期，再制備染色體標(biāo)本并鏡下觀察。特點(diǎn)：準(zhǔn)確，但對(duì)胚胎有損傷。性腺發(fā)育和性別決定第72頁(yè)SRY片段PCR擴(kuò)增法：原理：用雄性特異性DNA探針和PCR擴(kuò)增技術(shù)對(duì)早期胚胎進(jìn)行性別判定。方法：取部分卵裂球，提取DNA，用SRY基因一段堿基作引物，以胚胎細(xì)胞DNA為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增，再用SRY特異性探針對(duì)擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)。陽(yáng)性反應(yīng)者為雄性，不然為雌性。特點(diǎn)：準(zhǔn)確率較高，取樣少，對(duì)胚胎損傷小，應(yīng)用方便。

性腺發(fā)育和性別決定第73頁(yè)l體外受精－胚胎移植（IVF-ET）技術(shù)

體外受精（InVitroFertilization）是指哺乳動(dòng)物精子和卵子在體外人工控制環(huán)境中完成受精過(guò)程技術(shù)，英文簡(jiǎn)稱為IVF。因?yàn)樗c胚胎移植技術(shù)（ET）密不可分，又簡(jiǎn)稱為IVF-ET。在生物學(xué)中，把體外受精胚胎移植到母體后取得動(dòng)物稱試管動(dòng)物（test-tubeanimal）。在人類稱為“試管嬰兒”。這項(xiàng)技術(shù)成功于20世紀(jì)50年代，在最近20年發(fā)展快速，現(xiàn)已日趨成熟而成為一項(xiàng)主要而常規(guī)輔助生殖技術(shù)。

性腺發(fā)育和性別決定第74頁(yè)世界上第一個(gè)試管嬰兒──露易斯·布朗（14個(gè)月）

和“試管嬰兒之父”──斯特普頓醫(yī)生性腺發(fā)育和性別決定第75頁(yè)盧光琇教授與試管嬰兒章皿星

湖南首例試管嬰兒滿15歲，“弟妹”已達(dá)557人性腺發(fā)育和性別決定第76頁(yè)果蠅性別決定由X染色體倍數(shù)與常染色體倍數(shù)比值決定，Y染色體并沒(méi)有性別決定作用，它只在發(fā)育后期才發(fā)揮對(duì)精子活化作用。果蠅不產(chǎn)生性激素，其副性特征由身體相關(guān)部位染色體組型決定。第三節(jié)果蠅性別決定性腺發(fā)育和性別決定第77頁(yè)一、果蠅性別決定于X染色體數(shù)量:

X染色體上性別決定基因叫分子基因(numerator)，而常染色體上性別決定基因叫分母基因(denominator)。二者之比0.5時(shí)，個(gè)體將發(fā)育為雄性?！猉染色體常染色體倍數(shù)X：A比率性別321.50超雌性431.33超雌性441.00正常雌性331.00正常雌性221.00正常雌性230.66中間性120.50正常雄性130.33超雄性——————————————————————————————————————————————性腺發(fā)育和性別決定第78頁(yè)二、計(jì)數(shù)元素與定名元素在X染色體和常染色體中各分布有一套基因，分別稱為計(jì)數(shù)元素（numerateelements）和定名元素（denominatorelements）。在X染色體和常染色體百分比不一樣情況下，它們也因百分比不一樣，作用于其靶基因產(chǎn)生不一樣表示效果，由此開啟不一樣性別表示程序。性腺發(fā)育和性別決定第79頁(yè)三、果蠅性別決定模型計(jì)數(shù)和定名元素基因作用性別決定基因：Sxl(Sex-lethal)、tra(transformer)、doublesex(dsx)。因?yàn)橛?jì)數(shù)和定名元素百分比不一樣，Sxl基因mRNA有兩種不一樣拼接方式（雌性方式與雄性方式），進(jìn)而引發(fā)其下游基因以差異方式表示，最終造成不一樣性別表示（雌性與雄性）。性腺發(fā)育和性別決定第80頁(yè)雌性SxlmRNA拼接方式雌性個(gè)體中，因?yàn)橛?jì)數(shù)元素百分比較高，游離計(jì)數(shù)元素產(chǎn)物經(jīng)過(guò)早期開啟子激活Sxl基因表示，而其產(chǎn)物（Sxl蛋白）含有拼接子功效，使Sxl基因經(jīng)過(guò)晚期開啟子按雌性方式轉(zhuǎn)錄(♂外顯子被刪除)。性腺發(fā)育和性別決定第81頁(yè)雄性SxlmRNA拼接方式雄性個(gè)體中，因?yàn)闆](méi)有過(guò)剩計(jì)數(shù)元素產(chǎn)物，早期表示過(guò)程中，Sxl基因不表示，故Sxl蛋白不存在，使Sxl基因晚期表示按雄性方式進(jìn)行（含有終止密碼♂外顯子獲表示）。性腺發(fā)育和性別決定第82頁(yè)果蠅3個(gè)主要性別決定基因

mRNA性別特異表示

在不一樣百分比計(jì)數(shù)元素和定名元素作用下，SxlmRNA出現(xiàn)兩種不一樣表示方式（雌性與雄性