緒論發(fā)育：有機體以遺傳信息為基礎(chǔ)進行的自我組織和自我構(gòu)建。發(fā)育生物學(xué)是一門碩士物體從精子和卵子發(fā)生、受精、胚胎發(fā)生、生長到衰老、死亡規(guī)律及其機制的科學(xué)。發(fā)育生物學(xué)是胚胎學(xué)的繼承和發(fā)展。胚胎學(xué)和發(fā)育生物學(xué)的重要區(qū)別在于：①胚胎學(xué)基本是對發(fā)育過程形態(tài)演變的追蹤，如動物胚胎學(xué)建立了三胚層的概念，以及囊胚、原腸胚、神經(jīng)胚、器官發(fā)生的基本發(fā)育模式，而發(fā)育生物學(xué)則側(cè)重探索發(fā)育的分子生物學(xué)過程和機制。②胚胎學(xué)基本將發(fā)育過程限制在從受精卵到幼體建立的階段，而發(fā)育生物學(xué)將發(fā)育擴展為從生殖細胞的形成到個體衰老死亡的全過程。③胚胎學(xué)對各物種發(fā)育現(xiàn)象的研究突出的是形態(tài)比較，缺少互相間的內(nèi)在聯(lián)系，而發(fā)育生物學(xué)明確將多個多細胞生物的個體發(fā)育放在了生物進化總背景下來進行考察。發(fā)育生物學(xué)研究的基本問題：細胞分化（Celldifferentiation）形態(tài)發(fā)生（Morphogenesis）區(qū)域特化（Regionalspecification）器官發(fā)生（organogenesis）生長（Growth）繁殖（Reproduction）進化（Evolution）與環(huán)境的關(guān)系（Environmentalintegration）Whatdoesdevelopmentalbiologyconcerns?1簡而言之，是碩士物發(fā)育機理的學(xué)科。2一種多細胞個體普通都是從受精卵發(fā)育來的。3精卵結(jié)合——受精卵——卵裂——囊胚——原腸胚——神經(jīng)胚——————胚后發(fā)育————衰老——死亡4發(fā)育生物學(xué)研究全部這些過程的機理。發(fā)育生物學(xué)是胚胎學(xué)的發(fā)展和繼續(xù)。胚胎學(xué)是描述性的，而發(fā)育生物學(xué)要闡明胚胎發(fā)育的機理，闡明基因是如何控制發(fā)育的。一種受精卵是如何變成胚胎的？兩大學(xué)說：后成論(epigenesis)和先成論(preformation)之爭希臘哲學(xué)家Aristotle在公元前第4世紀(jì)在對雞胚和某些無脊椎動物胚胎觀察后提出胚胎發(fā)育的兩種假設(shè)：Preformation:生物個體的一切構(gòu)成部分都早就存在于胚胎中，各個部分隨著胚胎的發(fā)育而長大。Epigenesis:在胚胎的發(fā)育過程中，多個構(gòu)造是逐步形成的。亞里士多德(Aristotle,B.C384-322)是最早研究胚胎的人，他認為生物體的構(gòu)造是逐步產(chǎn)生的。他的這一思想統(tǒng)治了近。16-17世紀(jì)，預(yù)成論昂首，并最后占據(jù)了統(tǒng)治地位。：1精源論，卵源論2顯微鏡的發(fā)明使預(yù)成論破產(chǎn)——顯微觀察不支持預(yù)成論。沃爾夫（C.F.Wolff，1733-1794）18世紀(jì)漸成論者的代表,1759年發(fā)表了“發(fā)生理論”，被認為是胚胎學(xué)史上的一種里程碑。他說：“我們能夠得出結(jié)論說，身體上的各個器官并不始終都是象現(xiàn)在這樣存在著，而是逐步形成的，不管形成的過程中采用何種方式?！蔽核孤嘘P(guān)發(fā)育的理論——核決定子的不均勻分派：魯（ROUX）的實驗看來支持魏斯曼的理論，但很快以海膽為材料的實驗否認了它。支持嵌合體學(xué)說的實驗證據(jù)：WilhelmRoux的實驗：杜里舒（Driesch）的實驗

WilhelmRoux的同事HansDriesch的下述實驗表明，胚胎含有在局部被排除或受損傷后仍正常發(fā)育的能力，即胚胎發(fā)育是可調(diào)節(jié)的。施佩曼（Spemann）HildeMangold(1898-1924)*卵的頭發(fā)結(jié)扎實驗*胚胎誘導(dǎo)實驗*最早提出了克隆動物的構(gòu)想1935年諾貝爾獎獲得者胚胎誘導(dǎo)：背唇移植——第二胚軸C.H.Waddington(1905-1974)·Oneofthefirsttobridgedevelopmentalbiologyandgenetics.?Carriedoutmutagenesis突變形成onDrosophila果蠅toidentify鑒別developmentalmutants.1940年英國實驗胚胎學(xué)家兼遺傳學(xué)家C.H.沃丁頓在《組織者和基因》一書中首先提出從基因和細胞質(zhì)環(huán)境的互相作用來理解反映能力、誘導(dǎo)和決定等胚胎學(xué)基本概念的主張。但限于當(dāng)時生物學(xué)發(fā)展水平，還不能對基因控制發(fā)育的分子機制作進一步的研究。遺傳學(xué)和胚胎學(xué)的結(jié)合:當(dāng)代的發(fā)育生物學(xué)：發(fā)育是生物學(xué)的一種過程，受遺傳的控制，只有研究基因在發(fā)育中的行為與其互相作用，才干最后解釋發(fā)育的機理。1978年7月1月路易絲是世界上第一種試管嬰兒，但是第一種做母親的試管嬰兒并不是她，而是她的妹妹納塔莉。1999年，納塔莉生下一種女兒，創(chuàng)下第一種試管嬰兒生孩子的紀(jì)錄１９８８年３月１０日，中國大陸首例試管嬰兒在北京醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院成功進行接生手術(shù)。這個健康女嬰出生時體重３９００克，身長５２厘米。她的誕生表明了中國大陸當(dāng)代醫(yī)學(xué)技術(shù)完畢了一次重大突破。模式生物模式生物：要闡明發(fā)育的機理、闡明基因是如何控制發(fā)育的使傳統(tǒng)的實驗材料，需要有比兩棲類和雞胚更容易進行遺傳分析的材料——果蠅、線蟲、斑馬魚，擬南芥，固然現(xiàn)在還用小鼠。動物克隆：1、1997年多利轟動整個世界2、愛惜動物的繁殖，優(yōu)良個體的擴增多利的克隆乳腺細胞體外培養(yǎng)——顯微注射——電擊融合克隆動物的意義：優(yōu)良牲畜的大量獲得，愛惜動物的繁殖胚胎干細胞（ES細胞）：哺乳類的早期發(fā)育：受精卵——卵裂——囊胚（滋養(yǎng)層，內(nèi)細胞團）小鼠早期囊胚的內(nèi)細胞團，保持分化的全能性治療性克?。簜惱韺W(xué)問題：西方諸多人反對對人的胚胎進行操作發(fā)育規(guī)律及技術(shù)(一)Fivemajordevelopmentalprocesses1.Celldivision:Cleavage:細胞分裂快、沒有細胞生長的間歇期，因而新生細胞的體積比母細胞小。2.Patternformation:胚胎細胞形成不同組織、器官和構(gòu)成有序空間構(gòu)造的過程(1)軀體軸線的制訂(2)胚層的形成3.Morphogenesis：不同表型的細胞構(gòu)成組織、器官，建立構(gòu)造的過程最突出的形態(tài)變化發(fā)生在原腸作用開始之后。4.Celldif-ferentiation:細胞差別性產(chǎn)生的過程（形態(tài)構(gòu)造、生化組分、功效的差別性）5.Growth：生物個體大小的增加胚胎在基本的pattern形成之后，其體積會明顯增加，因素在于細胞數(shù)量增加、細胞體積增加、胞外物質(zhì)的積累。不同組織器官的生長速度也各異。(三)基因控制細胞行為

是通過控制細胞中的蛋白質(zhì)的產(chǎn)生而實現(xiàn)的(四)發(fā)育是漸進式的、細胞命運決定于不同的發(fā)育時間Fateofcells:指正常發(fā)育狀況下細胞將發(fā)育的方向，這種方向可因條件的變化而變化(seenextslide)。Commitment:細胞在體現(xiàn)出明顯的形態(tài)和功效變化之前，會發(fā)生隱蔽性變化，使細胞命運朝特定方向發(fā)展，這一過程稱為CommitmentDetermination:指細胞特性發(fā)生了不可逆的變化，發(fā)育潛力已經(jīng)單一化。Specification:指一組細胞在中性環(huán)境下離體培養(yǎng)，它們?nèi)园雌湔Ｃ\圖譜發(fā)育。發(fā)育命運是可逆的兩棲動物眼區(qū)細胞的潛能隨發(fā)育時期的不同而變化二、傳統(tǒng)的發(fā)育生物學(xué)研究技術(shù)染料細胞標(biāo)記熒光細胞標(biāo)記細胞移植三、控制發(fā)育的基因的鑒定及其體現(xiàn)和功效檢測辦法基因組時代：人類基因組計劃(一)、鑒定發(fā)育有關(guān)新基因的重要辦法1從自然或人工突變體中分離鑒定控制發(fā)育的基因；2分離時空特異性體現(xiàn)基因的辦法；3運用基因序列同源性的克隆法；4運用生物大分子間的互相作用克隆新的基因。突變體的類型：隱性突變recessivemutation；半顯性突變semi-dominantmutation；顯性突變dominantmutation獲得突變體的辦法：1自然群體中的突變體；2化學(xué)誘變劑解決，如亞硝基－乙脲－乙亞硝基脲(N-nitroso-N-ethylureaethylnitrosourea,ENU)；3外源DNA插入法，如DNA注射、病毒感染、轉(zhuǎn)座子運用等；4X－射線或r－射線照射化學(xué)誘變法：:斑馬魚上ENU化學(xué)突變研究的成就(1996)DNA插入誘變法：反轉(zhuǎn)錄病毒插入引發(fā)的突變的鑒定從突變體克隆基因的辦法：1Geneticmappingandchromosomalwalking；2PCRorSouthernhybridization；3Candidatecloning；4Differentialdisplay/subtractivecloning分離時空特異性體現(xiàn)基因的辦法：1獲取特定組織：直接取材或轉(zhuǎn)基因法取材；2構(gòu)建cDNA文庫；3從蛋白質(zhì)到基因；4Differentiatialhybridization/differentialdisplay/subtractivecloning基因芯片/核酸雜交法Subtractivecloning運用基因序列同源性的克隆法運用大分子間的互相作用克隆新的基因：運用DNA與蛋白質(zhì)間的互相作用1鑒定可與蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA序列2分離靶蛋白質(zhì)，（可采用gel-shiftassay)3克(二)、基因體現(xiàn)的檢測mRNA的檢測蛋白質(zhì)的檢測啟動子活性檢測mRNA的檢測：NorthernblotDotblotRT-PCRDNAMicroarrayinsituhybridizationmRNA的檢測運用原位雜交技術(shù)研究基因體現(xiàn)的時空譜蛋白質(zhì)的檢測：電泳法Westernblot抗體染色法(三)、基因?qū)Πl(fā)育的影響的功效性研究基因敲除法(geneknockout)異位體現(xiàn)法(ectopicexpression)RescueAntisenseRNAAntisenseoligosDsRNAinterference(RNAi)AntibodyblockingDominantnegativereceptormutationsDominantinterferringallele三、基因?qū)Πl(fā)育的影響的功效性研究基因敲除法(geneknockout)異位體現(xiàn)法(ectopicexpression)RescueAntisenseRNAAntisenseoligosDsRNAinterference(RNAi)AntibodyblockingDominantnegativereceptormutationsDominantinterferringallele轉(zhuǎn)基因動物與基因的異位體現(xiàn)：DNA注射；RNA注射；病毒感染。用組織特異性啟動子控制外源基因的體現(xiàn)第二部分受精與早期發(fā)育（Fertilization&earlydevelopment）第三章生殖細胞的發(fā)生生殖細胞的來源與分化精子發(fā)生卵子發(fā)生生殖細胞（germcells）和體細胞（somaticcells）：被特化為能夠進行減數(shù)分裂、生長出配子的細胞為生殖細胞。生殖系（germline）：指的是那些在胚胎發(fā)育中能最后形成生殖細胞的細胞系（lineage）。一、生殖細胞的來源與分化1、生殖細胞的來源1分化自體細胞：少數(shù)；海綿、腔腸、扁蟲和苔鮮等動物2源自含生殖質(zhì)（種質(zhì)）或類似性質(zhì)物質(zhì)的細胞：昆蟲、棘皮動物以及大部分脊椎動物（1）生殖質(zhì)（germplasm）：特殊胞質(zhì)；蛋白質(zhì)、RNA；堿性染色（2）這些細胞稱為原生殖細胞（PGCs）：primordialgermcells生殖細胞的命運能夠由卵中特定的生殖質(zhì)所決定：線蟲：P顆粒（posteriorgranules)果蠅：P顆粒（polargranules)構(gòu)成：蛋白質(zhì)+RNAgermcell-less(gcl)基因-缺失則不育nanosmRNA-缺失則生殖干細胞GSC遷移失敗線粒體大核糖體RNA-Polargranulecomponent(Pgc)-非翻譯的RNA分子其它：7種基因（cappucino,spire,staufen,oskar,vasa,valois,tudor)兩棲動物：原始生殖細胞（primordialgercells,PGCs)-定位于植物極遷移與間質(zhì)組織中纖連蛋白(fibronectin)有關(guān)果蠅：含有P顆粒（polargranules）的極細胞即為PGCsP顆粒由蛋白質(zhì)和RNA成分構(gòu)成，涉及：①gcl(germcell-less)mRNA和蛋自質(zhì)；②nanosmRNA；③線粒體大核糖體RNA；④Pgc(polargranulecomponent）非翻譯RNA分子；⑤母源基因cappucino、staufen、oskar、vasa、valois、tudor的產(chǎn)物。上述物質(zhì)的缺失或突變，都會影響生殖細胞發(fā)生。生殖質(zhì)：·1爪蟾(Xenopus)：在卵的植物極·2果蠅(Drosophila)：極質(zhì)(poleplasm)·3極質(zhì)在果蠅卵的后端局限化分布線蟲(C.elegans)：P顆粒(Pgranules)3、原生殖腺形成和生殖細胞分化·1髓部：網(wǎng)索（retcords）或原始性索（primitivesexcords)·2皮層·3PGCs進入生殖嵴的皮層后，由皮層和髓部共同構(gòu)成胚胎的原始生殖腺?！ぜ棺祫游镄坌耘咛ブ?，在Y染色體上的性別決定基因Sry指導(dǎo)下，原始生殖腺發(fā)育成睪丸，位于皮層的PGCs離開皮層進入網(wǎng)索，分化成精原細胞（spermatogonium）?！ご菩耘咛ブ?，由于沒有Y染色體，因而不存在Sry基因的作用，原始生殖腺發(fā)育成卵巢。留在皮層的PGCs大最增加，開始分化成卵原細胞（oogonium）。二、卵的發(fā)生(Oogenesis)達成原生殖腺的PGCs很快發(fā)生形態(tài)學(xué)的變化而轉(zhuǎn)化為卵原細胞（oogonia），其轉(zhuǎn)變的特點是細胞內(nèi)的糖原顆粒急劇減少，堿性磷酸酶活性增強。1、哺乳動物卵子發(fā)生1）卵子發(fā)生的普通過程哺乳動物卵子的形成經(jīng)歷卵原細胞增殖、初級卵母細胞的形成和生長、減數(shù)分裂成熟等過程?！ぴ鲋常╬roliferation）：·1卵原細胞通過有絲分裂不停增殖，通過細胞間橋相聯(lián)系?！?絕大多數(shù)降解·初級卵母細胞的形成：·增殖期結(jié)束后，（未降解的）卵原細胞開始進入第一次減數(shù)分裂期，稱為初級卵母細胞（primaryoocytes），被一層顆粒細胞包裹，稱為原始卵泡?！こ跫壜涯讣毎?jīng)細線期、偶線期（配對、聯(lián)會）、粗線期到雙線期（核網(wǎng)期），停止細胞周期活動?！げ溉閯游锍錾昂蟮穆涯讣毎诤司W(wǎng)期（dictyotenestage）。減數(shù)分裂直至性成熟后重新啟動。初級卵母細胞的生長哺乳動物性成熟后，啟動周期性的排卵過程。由于受FSH（folliclestimulatinghormone）的刺激，每一周期會有一組卵母細胞啟動發(fā)育?！どL久的卵母細胞合成大量的蛋白質(zhì)、RNA及某些營養(yǎng)物質(zhì)·和卵泡一起生長·出現(xiàn)透明帶（zonapellucida）·生發(fā)泡（germinalvesicle）：生長久卵母細胞的核成熟（maturation）·在生長久，優(yōu)勢卵泡由于有更強的競爭獲得FSH的能力而得以存活，其中的初級卵母細胞達成充足生長,獲得恢復(fù)和完畢減數(shù)分裂的能力?！p數(shù)分裂成熟（meioticmaturation）：在LH（lutenizinghormone）的控制下，充足生長的初級卵母細胞，恢復(fù)減數(shù)分裂，從第一次減數(shù)分裂的核網(wǎng)期進行到第二次減數(shù)分裂的中期（MⅡ期），形成一種大細胞即次級卵母細胞（secondaryoocyte）和一種小細胞即第一極體（polarbodyⅠ，pbⅠ)?！p數(shù)分裂成熟的特點：卵丘擴散排出第一極體生發(fā)泡破裂（GVBD，germinalvesiclebreakdown）皮層顆粒排列在卵膜下MⅡ期阻滯：MⅡ期卵母細胞，經(jīng)受精或孤雌激活，才完畢第二次減數(shù)分裂的后期和末期，排出第二極體。2）、卵母細胞生長成熟過程中的轉(zhuǎn)錄和翻譯在生長久中，通過主動的轉(zhuǎn)錄和翻譯活動，產(chǎn)生大量的RNA、蛋白質(zhì)等對減數(shù)分裂恢復(fù)、成熟、受精及早期胚胎發(fā)育必須的物質(zhì)?！どl(fā)泡：核質(zhì)大量增加體積增大核仁增大生發(fā)泡內(nèi)的染色體呈現(xiàn)燈刷狀·母型RNA(matemalRNA）大量積累·蛋白質(zhì)比正常體細胞高出30～50倍卵的物質(zhì)積累：肝中合成，內(nèi)吞入卵爪蟾卵rDNA的擴增燈刷染色體(Lampbrushchromosomes)，活躍轉(zhuǎn)錄3）、卵母細胞的成熟及其調(diào)控·人卵的發(fā)育：·1胚胎期卵母細胞停止于雙線期，激素使繼續(xù)發(fā)育·2生發(fā)泡·3人一生成熟的卵僅400個左右2、其它動物卵子發(fā)生果蠅卵子的發(fā)生有下列幾個特點①卵原細胞經(jīng)4次有絲分裂，形成胞質(zhì)通連的16個細胞克隆單位，其中只有一種將來發(fā)育成卵細胞，周邊細胞發(fā)育成滋養(yǎng)細胞。②卵細胞本身不發(fā)生基因的轉(zhuǎn)錄，滋養(yǎng)細胞制造并為卵細胞提供mRNA、核糖體、中心粒，這些物質(zhì)通過細胞間的連橋輸送，細胞連橋中的胼合體（fusome）和細胞骨架在這些物質(zhì)的定向運輸中發(fā)揮作用。③卵細胞通過核心mRNA(bicoidmRNA，nanosmRNA）的極性分布設(shè)定了將來胚胎的發(fā)育體軸。兩棲類卵子發(fā)生的特點：①卵原細胞的增殖每年都在進行。每年都有一批卵原細胞進入生長久。生長久長，如豹蛙卵子的成熟需3年。②卵細胞發(fā)育中本身進行細胞器的構(gòu)建，準(zhǔn)備將來合成DNA、RNA、蛋白質(zhì)所需的酶，積蓄mRNA、構(gòu)造蛋白和早期胚胎發(fā)育的形態(tài)發(fā)生決定子。③減數(shù)分裂的雙線期進行主動的基因轉(zhuǎn)錄活動，形成燈刷染色體。④卵內(nèi)胞質(zhì)成分不均勻分布，形成植物極和動物極。卵黃成分在肝臟合成，通過血液運輸?shù)铰鸭毎?，形成卵黃顆粒最后定位在植物極。來源于高爾基體的皮層顆粒（內(nèi)含蛋白質(zhì)和多糖）分布于質(zhì)膜之下的皮層中。線粒體、色素顆粒等分布于卵細胞的周邊。⑤卵母細胞的成熟階段有兩次發(fā)育停止：第一次在第一次成熟分裂前期的雙線期，第二次在第二次成熟分裂的中期。排出的次級卵母細胞要等到受精后完畢第二次成熟分裂。⑥卵母細胞恢復(fù)第一次成熟分裂與孕酮的作用有關(guān)。在腦垂體分泌的促性腺激素作用下，濾泡細胞合成并分泌孕酮。在孕酮作用下，卵母細胞完畢第一次成熟分裂：生發(fā)泡破裂，核仁解體，染色體濃縮，第一極體排出。三、精子的發(fā)生(Spermatogenesis)1、精子發(fā)生（spermatogenesis）：精原細胞增殖減數(shù)分裂精子形成精子：可運動的細胞核某些精子中，魚精蛋白替代了組蛋白頭部：頂體(acrosome)，細胞核線粒體鞘，鞭毛哺乳類的精子：合胞體同時發(fā)育生精小管，支持細胞2、精子發(fā)生基因體現(xiàn)的調(diào)控BMP8BDAZ基因（人）和Rb97D、boule（果蠅）β2-tubulin和海膽頂體中的bindinβ-1,4-半乳糖轉(zhuǎn)移酶spe－11JAM-C(junctionaladhesionmolecule-C）第四章受精受精（fertilization）是指兩性生殖細胞融合并形成含有雙親遺傳潛能的新個體的過程。受精作用是發(fā)育的開端。受精作用的功效：1、將父母的基因傳遞給子代2、激發(fā)卵細胞中確保發(fā)育正常進展的一系列反映。受精涉及精卵之間細胞表面的互相作用：首先是生殖細胞間互相的的識別然后是質(zhì)膜的融合再后是卵的激活，發(fā)育開始。一、海膽卵的受精海膽為體外受精。海膽的卵和精子很容易用高滲液注射的辦法大量得到，故受精的過程研究的十分具體。海膽體外受精須解決的兩個問題：·精卵如何相遇：趨化作用——卵膜可釋放可溶性物質(zhì)，吸引精子朝之游動?！と绾沃浦蛊渌N的精子進入：bindin（結(jié)合素）含有種的特異性。頂體反映（acrosomalreaction）：·頂體反映：精子與卵膜相接觸，引發(fā)精子的頂體膜與質(zhì)膜相融合，釋放其內(nèi)容物的過程?！ろ旙w（acrosome）：膜圍的囊泡，內(nèi)含大量的水解酶。·頂體突：某些無脊椎動物（如棘皮動物）受精過程中產(chǎn)生的一種構(gòu)造，由肌動蛋白單體組裝成的微絲束構(gòu)成。皮層反映（corticalreaction)：·皮層顆粒（corticalgranules)·皮層反映（corticalreaction)：精子的刺激引發(fā)卵皮層顆粒的膜與質(zhì)膜融合，釋放其內(nèi)容物。卵黃膜舉起，轉(zhuǎn)變?yōu)槭芫?，制止精子的再次進入。二、哺乳類的受精：哺乳類動物的受精是體內(nèi)進行的。1950‘后來，發(fā)現(xiàn)能夠在體外進行受精的操作，使得這方面的研究得以大大加速。小鼠·精子的獲能(capacitaion)：精子質(zhì)膜表面在雌性生殖道里被變化的過程，獲得了受精的能力?！ね该鲙?zonapellucida)有三種重要蛋白：ZP1，ZP2，ZP3。ZP3觸發(fā)頂體反映(acrosomalreaction)·精卵的質(zhì)膜融合與精子表面的fertilin（受精素）有關(guān)。卵的對應(yīng)受體認為是一種整聯(lián)蛋白（integrin，a6,b1）。三、受精時卵膜的變化制止了多精受精(polyspermy)·避免多精受精的兩種過程：·快速的——膜電位的變化·稍后發(fā)生的——受精膜的形成多精受精：普通受精時只允許一種精子進入卵中（少數(shù)除外，如鳥類）。多精受精由于引入了多出的染色體和中心體，后來的分裂不能正常進行，胚胎發(fā)育停止、死亡。受精膜的形成：卵黃膜變?yōu)槭芫に?、在受精時開始的鈣的波動使卵激活·卵膜的去極化·磷酸肌醇途徑的激活·鈣離子引發(fā)皮質(zhì)顆粒的釋放卵激活的體現(xiàn)：呼吸強度大增，蛋白合成，DNA復(fù)制兩倍體核的重新形成：·精原核，卵原核·精子提供了中心體，它復(fù)制，并以此形成第一次卵裂的紡錘體。胚胎的早期發(fā)育(一)、卵裂的特點卵裂期是指受精卵開始有絲分裂并產(chǎn)生由較小的細胞構(gòu)成的囊胚(blastula)的過程。卵裂的重要特點涉及：·分裂周期短;·分裂球的體積下降：海膽胚胎的質(zhì)/核比由550降至6;·早期卵裂中合子基因大多處在休眠狀態(tài)；·卵裂常經(jīng)歷由均等裂向不均等裂變化。(二)、卵裂的類型卵裂的方式與其卵黃的含量和分布親密有關(guān)：少黃卵，端黃卵，均黃卵卵裂的方式還與卵本身的特性有關(guān)：同為少黃卵，海膽與小鼠的卵裂方式不同海膽：輻射型小鼠：旋轉(zhuǎn)型經(jīng)線裂(meridionalcleavage):指卵裂面與A－V軸平行的卵裂方式。緯線裂(equatorialcleavage):指卵裂面與A－V軸垂直的卵裂方式。完全卵裂：卵裂溝通過整個受精卵，把合子一分為二，稱為完全卵裂。完全卵裂多發(fā)生在均黃卵或中量卵黃的卵子，如海膽、文昌魚、蛙和大部分哺乳動物的卵裂。觀察下列幾個類型：1.輻射對稱型卵裂：觀察海膽及文昌魚4細胞期和8細胞期的胚胎。注意，卵裂溝有規(guī)律地互相垂直，第一次卵裂為經(jīng)裂；第二次亦為經(jīng)裂，但卵裂溝與第一次垂直，成果形成四個大小相等的分裂球；第三次卵裂為緯裂，卵裂溝普通在卵子的赤道線，成果分成大小相等，上、下兩層排列的八個細胞，稱8細胞期?；咎匦裕?）每個卵裂球的有絲分裂器與卵軸垂直或平行。2）卵裂溝將卵裂球分成對稱的兩半。2.螺旋型卵裂：觀察強棘紅螺及海蚌等貝類的分裂卵。強棘紅螺的卵子受精后，卵質(zhì)逐步向動物半球流動集中，于是在該極形成一盤狀的胞質(zhì)部分，卵裂即在該范疇內(nèi)進行。8細胞期分裂球的排列為上、下兩層，上層的四個細胞較小，而下層的四個細胞較大，上層細胞與下層細胞成互相交錯排列，因此稱為螺旋型卵裂。順時針旋轉(zhuǎn)為右旋，逆時針旋轉(zhuǎn)為左旋。強棘紅螺的卵裂為右旋卵裂螺旋式的特性：1）卵裂的方向與卵軸成斜角，2）細胞之間采用熱力學(xué)上最穩(wěn)定的方式堆疊，3.旋轉(zhuǎn)式卵裂：觀察哺乳動物的分裂卵。哺乳動卵是均黃卵，它的卵裂也是完全卵裂，并且等裂。在第一次卵裂分成2個大小相似的分裂球，但從第二次卵裂起則不規(guī)則，卵裂球數(shù)量的增加不是呈算術(shù)級數(shù)的增加，而是逐個地增加。第二次卵裂的一對卵裂球排列在另一對卵裂球的垂直面上哺乳動物的卵裂方式屬于旋轉(zhuǎn)式卵裂，其特性涉及：·1.卵裂速度緩慢；·2.第1次為經(jīng)裂，其后的2個卵裂球各采用不同的卵裂方式，一種是經(jīng)裂，一種是緯裂；這種卵裂的方式稱為交替旋轉(zhuǎn)對稱式卵裂細胞間接觸的面積更大，3）只通過較少次數(shù)的卵裂就開始了原腸形成。·3.早期卵裂不同時，因此哺乳動物的胚胎經(jīng)常含有奇數(shù)個細胞?！?.基因組在卵裂的早期就被激活并體現(xiàn)出進行卵裂所必需的蛋白，如老鼠和山羊在2細胞期就發(fā)生了從母性控制到合子控制的轉(zhuǎn)換，在兔子的胚胎中，這個轉(zhuǎn)換發(fā)生在8細胞期。不完全卵裂：在某些含卵黃物質(zhì)特別多的卵子，如端黃卵和中央黃卵，卵裂時卵裂溝僅停留在動物半球或卵子中無卵黃集聚的細胞質(zhì)部分，不通過整個的卵的卵裂為不完全卵裂。這類型卵裂又分為盤狀卵裂（discoidalcleavage）和表面卵裂（superficialcleavage4.盤狀卵裂表面卵裂·昆蟲受精卵行表面卵裂。由于大量的卵黃位于卵的中央，因此卵裂被限制在卵的外圍卵質(zhì)中。表面卵裂的特性是，直到核已經(jīng)分裂，細胞還不能形成?！ず献有偷暮擞诼训闹醒氩糠诌M行多次的有絲分裂，形成多達256各細胞核。然后細胞核遷移至卵的四周，這時的胚胎稱為合胞體層（syncytialblastoderm），意指全部的細胞核都位于同一細胞質(zhì)中。·遷移到受精卵后極的核快速由新形成的膜所包圍，形成極細胞，將來發(fā)育為成體的生殖細胞。昆蟲卵發(fā)育的最早事件之一是把將來的生殖細胞與胚胎的其它部分分辨開。·極細胞形成之后，卵膜內(nèi)陷于核之間，最后把每個核分隔成單一的細胞，這樣就形成了細胞胚層，全部的細胞都沿著卵黃核心單層排列。卵裂的機制：哺乳動物卵裂球的緊密化（compaction）:發(fā)生第三次卵裂后很快·哺乳動物另外右一種重要的特性是有胚胎的緊密化（compaction）現(xiàn)象。處在8細胞期的胚胎是一種松散的構(gòu)造，各個卵裂球之間右許多空隙。而在第三次卵裂之后，各卵裂球忽然互相靠近，互相之間的接觸面積達成最大，形成一種緊密的細胞球。細胞球外層細胞之間有緊密連接，可將球內(nèi)部的細胞與外環(huán)境隔絕，起穩(wěn)定細胞球的作用。球體的內(nèi)部細胞之間有間隙連接（gapjunction）相連，能夠交換小分子和離子?！ぞo密化/壓縮（campaction）為哺乳動物發(fā)育中第一次分化（滋養(yǎng)層與內(nèi)細胞團的分離）的外部條件。相鄰細胞表面之間的互相作用是造成胚胎壓縮的因素?！び行Ｒ恍缘募毎砻娣肿釉谂咛嚎s過程中扮演著重要的角色。其中，在2細胞期合成的糖蛋白E-cadherin重要集中于卵裂球互相接觸的表面上。抗E-cadherin的抗體能使桑椹胚細胞散開，該糖蛋白的糖鏈部分是發(fā)揮功效所必需的?！?nèi)細胞團的產(chǎn)生是哺乳動物早期發(fā)育的核心環(huán)節(jié)之一。通過對活體胚胎的觀察研究，發(fā)現(xiàn)這種重要決定作用僅僅依賴于細胞于某一對的時間出現(xiàn)在某一對的的位置。緊密化/壓縮后位于外層的細胞將形成滋養(yǎng)層細胞，而內(nèi)部的細胞將發(fā)育成胚胎。·一種細胞與否成為胚胎或滋養(yǎng)層細胞，完全取決于壓縮作用后細胞所處的位置是位于外周還是內(nèi)部?！?nèi)細胞團中的每個分裂球均能產(chǎn)生身體中任何細胞類型。當(dāng)內(nèi)細胞團細胞被分離，并在一定條件下生長時，它們會在培養(yǎng)過程中保持為分化的特性，并可持續(xù)不停地分裂，這些細胞被稱為胚胎干細胞（embryostemcell）?！み\用胚胎干細胞進行基因敲除（geneknock-out）和構(gòu)建轉(zhuǎn)基因動物已經(jīng)成為一種非常重要的、用于研究哺乳動物發(fā)育過程中基因功效的手段。二、原腸作用Gastrulation(一)、原腸作用的概念和重要特點原腸作用是指囊胚細胞有規(guī)則的移動，使細胞重新排列，用來形成內(nèi)胚層和中胚層器官的細胞遷入胚胎內(nèi)部，而要形成外胚層的細胞鋪展在胚胎表面。原腸作用期的胚胎叫原腸胚(gastrula)。原腸作用中的重要細胞遷移：外包(epiboly):表皮層做為一種整體擴展，使胚胎的內(nèi)層被覆蓋。內(nèi)陷(invagination):指胚胎的局部區(qū)域的內(nèi)陷。內(nèi)卷(involution):指正在擴展的外層向內(nèi)卷折，去從內(nèi)鋪蓋原來的外層細胞。內(nèi)移(ingression):指表層的單個細胞遷入胚胎的內(nèi)部。分層(delamination):指一種細胞層分成兩層或多或少平行的細胞層。會聚伸展/集中延伸(convergentextension):指細胞間互相插入，使所在組織變窄、變薄，并推動組織一定方向移動。使前后軸逐步伸長。表皮細胞和間質(zhì)細胞的概念：·表皮細胞(epithelialcells)：細胞與細胞間緊密連接成管狀或片層狀構(gòu)造，局部或整個構(gòu)造一起運動?！らg質(zhì)細胞(mesenchymalcells):細胞與細胞間松散相連，每個細胞為一種行動單元。1、海膽的原腸作用：·海膽原腸作用過程：原植物極中央細胞內(nèi)陷進入囊胚腔，表皮細胞轉(zhuǎn)變成為初級間質(zhì)細胞，初級間質(zhì)細胞全部來自第4次不對稱卵裂所形成的4個小裂球。然后內(nèi)胚層表皮細胞內(nèi)陷和擴展，其前端表皮細胞轉(zhuǎn)化為次級間質(zhì)細胞。兩種間質(zhì)細胞都將長出偽足，后者起定向和驅(qū)動細胞移動的作用。·海膽原腸作用的機制：內(nèi)胚層的早期內(nèi)陷機制：以下圖所示，纖絲收縮使細胞變位契形，成為細胞內(nèi)陷的原動力。內(nèi)胚層的晚期內(nèi)陷機制：偽足的收縮和細胞間的變形重排(會聚伸展)?！ずＤ懺c作用過程：初級間質(zhì)細胞在中胚層和內(nèi)胚層相交處形成一圈，在腹側(cè)有一分支延伸，它們將用于骨的形成。2.果蠅的原腸作用原腸作用開始于腹部預(yù)置中胚層的內(nèi)陷。(p12)兩棲類的原腸運動：·動物半球，植物半球·精子在動物半球進入，卵質(zhì)皮層旋轉(zhuǎn)30度·輻射對稱→兩側(cè)對稱·命運圖，染料標(biāo)記后追蹤·胚孔，背唇，瓶狀細胞，內(nèi)卷，胚孔擴大為環(huán)形，卵黃塞·原腸，外胚層，內(nèi)胚層，中胚層3.爪蟾的原腸作用原腸作用開始于瓶狀細胞的形成和內(nèi)突。它們的內(nèi)突使囊胚表面形成一種小溝，即為胚孔(blastopore)。4.斑馬魚的原腸作用原腸作用開始于胚盤細胞向植物極方向的卵黃下包，由卵黃核胞體層(YSL)驅(qū)動，使胚盤變薄。胚層的形成：50%下包時，與卵黃交界處的deepcells內(nèi)卷，使交界處形成厚實的一圈，叫胚環(huán)germring。內(nèi)卷的細胞和由上層內(nèi)移的細胞形成下胚層、上層的deepcells為上胚層。胚盾(embryonicshield)：因深層細胞的內(nèi)卷和會聚擴展而在germring的某處形成的加厚區(qū)。它為胚胎的背部，從此處內(nèi)卷的細胞將與其它會聚擴展的下胚層細胞一起沿背部中線形成脊索中胚層(chordamesoderm);下胚層細胞還將生成近軸中胚層和內(nèi)胚層。上胚層的部分細胞經(jīng)會聚擴展形成神經(jīng)板（neuralkeel），其它的細胞形成皮膚?！ぐ唏R魚的原腸作用(續(xù))：內(nèi)卷和會聚擴展形成脊索中胚層的細胞體現(xiàn)notail基因，而會聚擴展形成近軸中胚層的細胞體現(xiàn)snail基因?！B類的原腸胚形成胚盤，明區(qū)，暗區(qū)上胚層，下胚層（初級下胚層）細胞成團遷移，后部邊沿的卷入→下胚層（次極）原來的下胚層→卵黃囊·雞胚的原腸作用原條，原溝（相稱于胚孔），亨氏結(jié)（相稱于背唇）細胞從原溝、亨氏結(jié)遷移（分散地遷移）遷移的兩條路線：內(nèi)胚層，中胚層原條后撤，神經(jīng)管和體節(jié)從前向后逐步形成·哺乳類的原腸胚形成囊胚：滋養(yǎng)層(trophectoderm)，內(nèi)細胞團(innercellmass)復(fù)雜的胚外構(gòu)造：卵黃膜，羊膜，尿囊膜，絨毛膜胚胎由內(nèi)細胞團發(fā)育而來，原腸運動與鳥類相似人：胚盤平展，小鼠：胚盤為杯狀，背部極度凹陷脊椎動物原腸期后來的胚胎發(fā)育神經(jīng)胚（neurula）一、外胚層(ectoderm)：神經(jīng)外胚層表皮外胚層神經(jīng)板（neuralplate）神經(jīng)褶（neuralfolds）神經(jīng)嵴（neuralcrest）神經(jīng)管（neuraltube）前腦，中腦，后腦：·前腦：端腦、間腦·后腦：菱腦（菱腦節(jié)），小腦，延腦·脊髓神經(jīng)嵴細胞產(chǎn)生的構(gòu)造：·脊神經(jīng)節(jié)，交感神經(jīng)節(jié)·皮膚色素細胞等二、中胚層(mesoderm)·兩棲類：原腸頂部分層，背面為中胚層，下面為內(nèi)胚層·脊索(notochord):棒狀的臨時構(gòu)造，可誘導(dǎo)其上方的外胚層形成神經(jīng)板。近軸中胚層（paraxialmesoderm）：體節(jié)（somite）：·生骨節(jié)（sclerotome）·生皮肌節(jié)（dermamyotome）·生皮節(jié)（dermatome）側(cè)板中胚層（lateralplatemesoderm）：·體腔·排泄與生殖系統(tǒng)·心臟生腎索（nephrogeniccord）：前腎中腎后腎心臟的發(fā)生：心臟原基?心管?兩側(cè)融合為一毛細血管形成：血島血管內(nèi)皮血細胞三、內(nèi)胚層（endoderm）·消化管，消化腺（肝、胰）·肺、支氣管四、馮·貝爾法則（vonBaer’slaws)·是根據(jù)大量胚胎的觀察和比較得出的結(jié)論，共提出四條,最重要的一條是:在一組動物中，屬于全部動物共有的構(gòu)造總是比用以分辨不同種類動物的特性構(gòu)造優(yōu)先發(fā)生?！しN系特性性發(fā)育階段:即早期胚胎發(fā)育的共同階段?？藸枺℉aeckel）的生物發(fā)生律：·個體發(fā)育快速重演它的系統(tǒng)(種族)發(fā)育過程?！ぬ岢觥澳遗呦x”、“原腸蟲”，但并不存在?！び腥苏J為?？藸栠^于狂熱，把個體發(fā)育與物種進化混淆起來。但?？藸柕纳锇l(fā)生律大致上還是反映了生物發(fā)生的規(guī)律。胚軸的形成胚胎不僅要產(chǎn)生不同類型的細胞（細胞分化），并且要由這些細胞構(gòu)成功效性的組織和器官并形成有序空間構(gòu)造的形體模式（bodyplan）。胚胎細胞形成不同組織、器官，構(gòu)成有序空間構(gòu)造的過程稱為圖式形成（patternformation）在動物胚胎發(fā)育中，最初的圖式形成重要涉及胚軸（embryonicaxes）形成及其一系列有關(guān)的細胞分化過程。胚軸指胚胎的前－后軸（anterior-posterioraxes）和背–腹軸（dorsal-ventralaxis）。胚軸的形成是在一系列基因的多層次、網(wǎng)絡(luò)性調(diào)控下完畢的。果蠅胚軸的形成：現(xiàn)已篩選到與胚胎前后軸和背腹軸形成有關(guān)的約50個母體效應(yīng)基因（maternaleffectgene）和120個合子基因（zygoticgene）?，F(xiàn)在，對果蠅胚軸形成的調(diào)控機制已有了一種較為清晰的認識。在果蠅最初的發(fā)育中，由母體效應(yīng)基因構(gòu)建位置信息的基本網(wǎng)絡(luò)，激活合子基因的體現(xiàn)，控制果蠅形體模式的建立。一、果蠅胚胎的極性果蠅的卵、胚胎、幼蟲和成體都含有明確的前-后軸和背-腹軸。果蠅軀體模式的形成是沿前-后軸和背-腹軸進行的。果蠅胚胎和幼蟲沿前-后軸可分為頭節(jié)、3個胸節(jié)和8個腹節(jié)，兩末端又分化出前面的原頭（acron）和尾端的尾節(jié)（telson）；沿背腹軸分化為羊漿膜、背部外胚層、腹側(cè)外胚層和中胚層二、胚胎軀體軸線的建立由母體基因決定1.A－P軸線由三類母體基因控制：突變鑒定anteriorclass,posteriorclass,terminalclass.調(diào)節(jié)胚胎前后軸的4個非常重要的形態(tài)發(fā)生素這些母體效應(yīng)基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物又稱為形態(tài)發(fā)生素（morphogen）前端組織中心anteriororganizationcenter2.Bicoid基因提供A－P軸線形態(tài)素梯度posteriororganizationcenter后端組織中心A:nanos(nos)inhibitinghbmRNA,inhibitingknirpsandgiantthroughhbB:caudal(cdl)3.Nanos和Caudal蛋白梯度控制后區(qū)構(gòu)造Hunchback：母體mRNA在卵中均勻分布，受精后前區(qū)高濃度的Bicoid蛋白激活合子hunchback基因的體現(xiàn)，從而協(xié)助形成hunchback蛋白濃度梯度。Caudal:母體mRNA在卵中均勻分布，受精后bicoid蛋白克制其在前區(qū)的體現(xiàn)，因而Caudal蛋白形成類似于nanos的濃度梯度。末端系統(tǒng)Terminalsystemmaternalgenestor+torsolike(tsl):onlyexpressedinfolliclecellsinterminalandanteriorbody4.卵膜表面受體的激活決定胚胎AP軸的兩個端點背腹系統(tǒng)Dorsoventralsystem20genes:dorsal(dl)---突變可造成胚胎部化即產(chǎn)生含有背部構(gòu)造而沒有腹部構(gòu)造的胚胎cactus---突變可造成胚胎腹部化產(chǎn)生只含有腹部構(gòu)造的胚胎。其它：pipe,nudel,windbentel---可能與Toll配體的產(chǎn)生有關(guān)5.卵膜中的母體蛋白決定胚胎D－V極性6.卵發(fā)生過程中母體基因產(chǎn)物的合成及分布三、受精后合子基因的體現(xiàn)1.Dorsal激活腹部合子基因、克制背部基因2.背部命運決定于Decapentaplegic(dpp)

dpp編碼信號蛋白，給胚胎大量注射dppmRNA造成外胚層全部發(fā)育為羊漿膜，一定的高濃度dpp使腹部外胚層命運變化為背部外胚層命運分節(jié)基因segmentgenes：·Gapgenes缺口基因·pair-rulegenes成對控制基因·segmentpolaritygene體節(jié)極性基因3.Gap基因的體現(xiàn)使胚胎沿AP軸線區(qū)域化

Gap基因是指那些在受精后最早沿AP軸線呈區(qū)域性體現(xiàn)的合子基因。Gap基因的體現(xiàn)特點：

(1).都編碼轉(zhuǎn)錄因子；(2).都在多核胚期開始體現(xiàn)；

(3).其產(chǎn)物的半衰期普通較短，僅數(shù)分鐘，因而它們的擴散距離較短；

(4).其體現(xiàn)局限在一定的區(qū)域，其突變會造成胚胎在該區(qū)域及附近區(qū)域的缺失。四、Pair-rule基因的體現(xiàn)界定胚胎的副體節(jié)1.副體節(jié)(parasegment)由pair-rule基因活性界定

·原腸作用開