1、第一部分 動(dòng)物的發(fā)育- 器官系統(tǒng)發(fā)生的奠定,許多器官發(fā)生以前，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)胚層組織進(jìn)一步發(fā)育分化的中間過(guò)程和階段，包括： 1.必要的過(guò)渡性結(jié)構(gòu)的建設(shè) 2.特定區(qū)域環(huán)境的營(yíng)造 3.原基的形成 4.前體細(xì)胞的分化的準(zhǔn)備,4.2 脊椎動(dòng)物器官系統(tǒng)發(fā)生的奠定,1.三胚層的進(jìn)一步分化 2.Hox基因?qū)η昂筝S分化的進(jìn)一步控制 3.背腹軸及左右軸向上的進(jìn)一步分化,4.2.1 中胚層的早期發(fā)育,中胚層的發(fā)育與分化對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)生起著主導(dǎo)和奠基的作用。 主要特點(diǎn)是：不斷的區(qū)域化和集約化，為以后的器官系統(tǒng)的發(fā)生作出位置、范圍和細(xì)胞成分的劃分或者形成其過(guò)渡性的組織結(jié)構(gòu)。 分成五大區(qū)域：脊索中胚層、背中胚層、中間中胚

2、層、側(cè)中胚層和頭部間充質(zhì)。,1、近軸中胚層和體節(jié)的分化,神經(jīng)溝,神經(jīng)褶,神經(jīng)嵴,體節(jié),間介中胚層,體節(jié),間介中胚層,(1)外胚層分化：,2三胚層分化,第3周末，中軸背側(cè)外胚層增厚形成神經(jīng)板。神經(jīng)板中央下陷形成神經(jīng)溝，兩側(cè)隆起形成神經(jīng)褶。隨著神經(jīng)溝的深陷，兩側(cè)神經(jīng)褶首先在中段逐漸靠攏而互相融合，并不斷向頭尾發(fā)展，最后形成一條中空的神經(jīng)管。,近軸中胚層在神經(jīng)管形成時(shí)，會(huì)斷成若干小的組織團(tuán)塊，稱為體節(jié)。 體節(jié)是一個(gè)過(guò)渡性的結(jié)構(gòu)，會(huì)產(chǎn)生脊椎、肋骨、背部皮膚的真皮、背部的骨骼肌、體壁和肢體的骨骼肌。 體節(jié)因物種而異，是分類的重要特征。,Notch1,Paraxis,Fibronectin N-cadhe

3、rin,體節(jié)的發(fā)生,體節(jié)的發(fā)生,1.中腹部的體節(jié)細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞增殖變成間充質(zhì)細(xì)胞（生骨節(jié)）-椎骨軟骨細(xì)胞-體軸骨骼系統(tǒng) 2.遠(yuǎn)離神經(jīng)管的體節(jié)側(cè)部同樣出現(xiàn)細(xì)胞形態(tài)變化和細(xì)胞間的解聚現(xiàn)象-分化成為體壁和肢體肌肉 3.生皮節(jié)和生肌節(jié)的發(fā)生。,脊索和神經(jīng)管底部的細(xì)胞產(chǎn)生Sonic hedgehog 蛋白-誘導(dǎo)體節(jié)細(xì)胞分化的因子-Pax1基因表達(dá) MyoD家族基因轉(zhuǎn)譯的抑制因子I-mf,2.側(cè)中胚層的分化與心臟發(fā)生的決定,側(cè)中胚層在發(fā)育的早期以板狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在近軸中胚層的遠(yuǎn)端。以后縱裂成為背側(cè)的體中胚層和腹側(cè)的內(nèi)臟中胚層。,4.2.2 內(nèi)胚層的早期發(fā)育,1.內(nèi)胚層的發(fā)育主要由兩個(gè)管道系統(tǒng)的構(gòu)建，一個(gè)是消化管

4、道及其他消化器官的構(gòu)建，另一個(gè)是呼吸器官的構(gòu)建。 2.哺乳動(dòng)物中，胚胎咽部有四個(gè)咽囊。分別發(fā)育為中耳室和咽鼓管；扁桃體；胸腺和一對(duì)甲狀旁腺；另一對(duì)甲狀旁腺。 3.低等脊椎動(dòng)物中發(fā)育成腮。,一、消化系統(tǒng)的發(fā)生,鰓弓：胚體頭端兩側(cè)，背腹方向的六對(duì)隆起。表面為外胚層， 內(nèi)為中胚層。鰓溝：相鄰鰓弓之間的溝，共5對(duì)。咽囊：原始消化管頭端(原始咽)內(nèi)胚層向兩側(cè)突出形成的 囊狀結(jié)構(gòu)，共5對(duì)，與鰓溝之間隔以鰓膜。,喉氣管溝,原始咽,肝和膽囊的發(fā)生,肝和膽囊的發(fā)生,胰腺的發(fā)生,3.消化管道的發(fā)生,呼吸系統(tǒng)的發(fā)生可以看作是消化管道的衍生的產(chǎn)物。 1、食管：短，隨頸的形成，心肺下降而迅速增長(zhǎng)。 2、胃：前腸尾端的梭

5、形膨大，有背、腹系膜。 背側(cè)壁生長(zhǎng)快，胃大彎，背系膜網(wǎng)膜囊。 腹側(cè)壁生長(zhǎng)緩慢胃小彎。,喉氣管憩室：氣管食管隔頭端 喉中段 氣管末端 左、右肺芽,4.2.3 Hox基因和胚胎前后軸向上的分化,Hox基因是一種“同源異形”基因，是動(dòng)物形態(tài)藍(lán)圖的設(shè)計(jì)師，在發(fā)育過(guò)程中控制身體各部分形成的位置。如果同源異形基因發(fā)生突變，會(huì)使動(dòng)物某一部位的器官變成其 他部位的器官，叫做同源異形。,目前的主要成果： 同源異形基因群（homeotic selector genes, Hox genes）的發(fā)現(xiàn)（果蠅）； Hox：高度保守，180 bp 同源框（homeobox）; 60 a.a. 同源異形結(jié)構(gòu)域（homeod

6、omain）; “helix-turn-helix”,Hox 基因在果蠅體節(jié)中的順序表達(dá),Hox基因的表達(dá)特征： 順序表達(dá)（sequential expression）（時(shí)間） 沿軀干縱軸在體節(jié)中高表達(dá)的次序與這些基因在染色體上的排列順序相符合（空間） Hox基因的 homologues 在低等和高等脊椎動(dòng)物中均有發(fā)現(xiàn)，其 homeobox 的保守性非常強(qiáng)，可能在這些生物的發(fā)育中起著相似的作用。,2.Hox基因在胚胎神經(jīng)系統(tǒng)和軀體中的表達(dá)圖案,研究表明，發(fā)育中沿體軸出現(xiàn)的神經(jīng)管的分化和神經(jīng)嵴的形成中與Hox基因的順序表達(dá)有密切的關(guān)系。 果蠅和哺乳動(dòng)物的一些Hox基因在功能上可以互換。,3.對(duì)脊

7、椎動(dòng)物Hox基因功能的研究,Hox基因?qū)w軸分化的工作模式：同一個(gè)Hox基因簇中的不同基因組成一組，他們的協(xié)同作用對(duì)于完成個(gè)體前后軸向上的區(qū)域分化是必須的，而處于同一個(gè)排列位置上的不同hox平行進(jìn)化同源異形基因組成另一組，他們負(fù)責(zé)同一區(qū)域中的側(cè)向分化。,Hoxa-1和Hoxa-3基因有重疊現(xiàn)象。 Hoxa-3基因的缺失會(huì)導(dǎo)致頸部軟骨即短又厚，甲狀腺和甲狀旁腺發(fā)育不全或缺失。,2.在胚胎的某一部位Hox基因的組合發(fā)生變化，就會(huì)造成其發(fā)育結(jié)構(gòu)的變化，并表現(xiàn)出應(yīng)該類同于前后軸中其他某個(gè)部位的結(jié)構(gòu)。 Hoxc-8基因敲除，腰部椎骨發(fā)育成肋骨。 Hoxb-4基因敲除后，第二頸椎骨發(fā)育成為第一頸椎骨。,4

8、.Hox基因的表達(dá)調(diào)控,多種成分都表現(xiàn)出對(duì)Hox基因的表達(dá)調(diào)控具有調(diào)節(jié)作用。 Cdx基因，形成在原腸期的原條中，其缺失會(huì)導(dǎo)致發(fā)育結(jié)構(gòu)向后推移的現(xiàn)象。 Eed基因。 視黃酸（RA）的改變可使Hox基因的表達(dá)出現(xiàn)推移和菱腦節(jié)分化的變異。現(xiàn)在認(rèn)為，視黃酸可能最早發(fā)生在原節(jié)并形成前后分布的濃度梯度，在某一個(gè)臨界點(diǎn)誘發(fā)Hox基因的表達(dá)，從而出現(xiàn)Hox基因沿體軸分布的逐次的表達(dá)。,Hox基因在生物進(jìn)化的啟示,體節(jié)極性基因的表達(dá)區(qū)域,4.2.4 胚胎背腹軸與左右軸的分化,小鼠中的兩個(gè)基因與對(duì)稱性相關(guān)-situs inversus viscerum (iv)基因和inversion of embryonic turning (inv)基因。 Iv的