發(fā)育生物學(xué)復(fù)習(xí)資料

1、發(fā)育生物學(xué)復(fù)習(xí)資料可能考題：一、名解：特化（specification） - 當(dāng)一個(gè)細(xì)胞或組織放在中性環(huán)境(如培養(yǎng)皿中培養(yǎng))可以自主分化時(shí)，那么這個(gè)細(xì)胞或組織被認(rèn)為是命運(yùn)已經(jīng)特化了。此類細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)是可變的。決定（determination） - 當(dāng)一個(gè)細(xì)胞或組織放在胚胎另一個(gè)部位可以自主分化時(shí)，那么這個(gè)細(xì)胞或組織被認(rèn)為是命運(yùn)已經(jīng)決定了。此類細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)是不可逆的。自主特化（autonomous specification）- 細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)完全由內(nèi)部細(xì)胞質(zhì)組分決定的細(xì)胞定型方式。通過胞質(zhì)隔離實(shí)現(xiàn)。漸進(jìn)特化（依賴型特化dependent specification）- 細(xì)胞的定型分化依賴于周圍

2、的細(xì)胞或組織。同一種細(xì)胞可能因在不同的細(xì)胞或組織環(huán)境中，命運(yùn)不同；通過胚胎誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)。鑲嵌型發(fā)育（mosaic development），自主型發(fā)育- 以自主特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式（櫛水母、環(huán)節(jié)動(dòng)物、線蟲、軟體動(dòng)物、海鞘）。調(diào)整型發(fā)育-以細(xì)胞依賴型特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式（海膽、兩棲類、魚類等）。胚胎誘導(dǎo) Embryonic induction- 胚胎發(fā)育中，一部分細(xì)胞或組織對(duì)其鄰近的另一部分細(xì)胞或組織產(chǎn)生影響，并決定其分化方向（命運(yùn)）的作用。原腸作用是指囊胚細(xì)胞有規(guī)則的移動(dòng)，使細(xì)胞重新排列，用來形成內(nèi)胚層和中胚層器官的細(xì)胞遷入胚胎內(nèi)部，而要形成外胚層的細(xì)胞鋪展在胚胎表面。原腸作用期的胚胎叫原

3、腸胚(gastrula)。受精：兩性生殖細(xì)胞結(jié)合并創(chuàng)造出具備源自雙親遺傳潛力的新個(gè)體的過程?；虻牟町惐磉_(dá)：指同群結(jié)構(gòu)與功能相同的細(xì)胞發(fā)生一系列的內(nèi)外變化，成為結(jié)構(gòu)與功能不同的細(xì)胞的過程。表達(dá)過程涉及基因活性狀態(tài)變化、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)組成的變化和功能的變化以及形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。胞質(zhì)定域：形態(tài)發(fā)生決定子在卵裂細(xì)胞質(zhì)中呈一定形式分布，受精時(shí)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，被分隔到一定區(qū)域，并在卵裂時(shí)分配到特定的裂球中，決定裂球的發(fā)育命運(yùn)，這一現(xiàn)象稱為胞質(zhì)定域。動(dòng)物極：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（卵黃）較少、卵裂速度較快的一極稱為動(dòng)物極。細(xì)胞核偏位于動(dòng)物極。植物極：與動(dòng)物極相對(duì)的一端含較多的卵黃顆?；蚵腰S小板、卵裂速度較慢的一極稱植物極。由于卵黃

4、較其它細(xì)胞的比重大，植物極總是向下。二、簡(jiǎn)述（一）所講每種發(fā)育生物學(xué)模式生物的特點(diǎn)，優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用？脊椎動(dòng)物模式生物：兩棲類：非洲爪蟾；魚類：斑馬魚；鳥類：雞；哺乳動(dòng)物：小鼠。1. 兩粞類非洲爪蟾主要優(yōu)點(diǎn)：1. 取卵方便，不受季節(jié)限制；2. 卵D=1.4cm、胚胎體積大，易于操作；3. 發(fā)育速度快，抗感染力強(qiáng)，易于培養(yǎng)。4、卵母細(xì)胞減數(shù)分裂。主要缺點(diǎn)：異源四倍體，突變難。應(yīng)用：最早使用的模式生物，卵子和胚胎對(duì)早期發(fā)育生物學(xué)的發(fā)展有舉足輕重的作用。2. 魚類斑馬魚主要優(yōu)點(diǎn)：1. 易于飼養(yǎng)，性成熟短，3個(gè)月；產(chǎn)卵力強(qiáng)；2.體外受精和發(fā)育，胚胎透明，易于觀察;3. 易于遺傳操作：如雜交、誘變；4. 基

5、因組測(cè)序已完成;5、胚胎發(fā)育機(jī)理和基因組研究。應(yīng)用：大規(guī)模遺傳突變篩選。3. 鳥類雞主要優(yōu)點(diǎn)：1. 體外發(fā)育，易于實(shí)驗(yàn)；2. 器官（肢、體節(jié)）發(fā)育的重要模型；3. 基因組測(cè)序已完成。應(yīng)用：研究肢、體節(jié)等器官發(fā)育機(jī)制。4. 哺乳動(dòng)物小鼠主要優(yōu)點(diǎn):1. 世代周期短2個(gè)月；2. 人類疾病的動(dòng)物模型；3. 基因組測(cè)序已完成，遺傳背景清楚，實(shí)驗(yàn)手段完善。應(yīng)用：作為很多人類疾病的動(dòng)物模型。無脊椎動(dòng)物模式生物：果蠅；線蟲;其他：海膽；海鞘；文昌魚；水螅；渦蟲；擬南芥1. 黑腹果蠅主要優(yōu)點(diǎn):1. 個(gè)體小，生命周期短，易于繁殖，產(chǎn)卵力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，成本低；2.染色體巨大，易于基因定位。其胚胎和成體表型特征豐富。

6、胚胎發(fā)育圖式；3. 基因組測(cè)序已完成，遺傳背景清楚，實(shí)驗(yàn)手段完善。2、線蟲主要優(yōu)點(diǎn)：1. 成蟲體長(zhǎng)1mm，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，細(xì)胞數(shù)目少，譜系清楚；2. 性成熟短2.5-3d 易于培養(yǎng)，便于突變篩選，兩種成蟲；3. 基因組測(cè)序已完成。3、海膽主要優(yōu)點(diǎn)：1. 最早的發(fā)育生物學(xué)模式動(dòng)物；2、早期發(fā)育的模型，受精；3、已完成紫海膽Strongylocentrotus purpuratus基因組的破譯、分析工作。（二）簡(jiǎn)述形態(tài)發(fā)生決定子和形態(tài)發(fā)生素的定義和主要區(qū)別？形態(tài)發(fā)生決定子：自主特化裂緣含有特定的細(xì)胞質(zhì)，其中具有影響細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)的分子稱為形態(tài)發(fā)生決定子。形態(tài)發(fā)生素：能夠通過其濃度確定細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)的可以擴(kuò)散

7、的生化分子稱為形態(tài)發(fā)生素。區(qū)別：形態(tài)發(fā)生決定子通常是一些轉(zhuǎn)錄因子或mRNA，形態(tài)發(fā)生決定子以定性的方式確定細(xì)胞命運(yùn)，主要存在于卵子細(xì)胞質(zhì)中，包括典型的鑲嵌型與調(diào)整型胚胎。而形態(tài)發(fā)生素可以是細(xì)胞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄因子，也可以是一組細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的旁分泌因子，形態(tài)發(fā)生素是以定量的方式確定細(xì)胞命運(yùn)，形態(tài)發(fā)生素是以連續(xù)的濃度梯度分布的，因而形成各種濃度閾值，細(xì)胞根據(jù)所處環(huán)境的形態(tài)發(fā)生素的濃度閾值決定分化方向。（三）卵裂的方式： 1.完全卵裂：卵裂面將受精卵完全分開，卵裂球大小相差不多。(輻射狀卵裂：棘皮動(dòng)物、文昌魚；  螺旋狀卵裂：軟體動(dòng)物； 兩邊均裂：海鞘 &#

8、160;；  旋轉(zhuǎn)狀均裂：哺乳動(dòng)物；輻射狀不均裂：兩棲類) 2不完全卵裂：卵裂面不能通過整個(gè)卵，卵裂僅在卵的細(xì)胞質(zhì)部分進(jìn)行。(盤狀卵裂：爬行類、鳥類；  雙邊不均裂：頭足綱扁蟲； 表面卵裂：大多數(shù)節(jié)肢動(dòng)物) 3經(jīng)線裂：指卵裂面與AV軸平行的卵裂方式。4緯線裂：指卵裂面與AV軸垂直的卵裂方式。（四）卵子發(fā)生過程與精子發(fā)生過程有哪些異同？ 答：相同點(diǎn)：（1）、都要經(jīng)過減速分裂，使配子的染色體減半；（2）都要經(jīng)過增殖期、分裂期和成熟期。 不同點(diǎn)對(duì)比如下：（1）、 精子發(fā)生過程中的生長(zhǎng)期不很明顯，而卵子發(fā)生過程中

9、的生長(zhǎng)期則特別長(zhǎng)。因此精子發(fā)生的結(jié)果是產(chǎn)生體積微小的精子，而卵子發(fā)生的結(jié)果是產(chǎn)生體型很大的卵子。（2）、 精子發(fā)生速度比卵子快，而且精原細(xì)胞則可以在成熟期內(nèi)不斷增殖。所以成熟精子的數(shù)目大大超過成熟卵子的數(shù)目。（3）、每個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞最后變成4個(gè)大小相等的精子；而每個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞只能產(chǎn)生1個(gè)大的成熟卵和3個(gè)體積很小不能受精的極體。（4）、 精子發(fā)生過程要經(jīng)過變態(tài)期，才能從精細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫?；而卵子發(fā)生沒有這一時(shí)期。（5）、 精子發(fā)生過程中的兩次成熟分裂全部在精巢內(nèi)進(jìn)行，卵子發(fā)生過程中的兩次成熟分裂可在卵巢內(nèi)也可在卵巢外進(jìn)行。 （五）細(xì)胞定型？可分哪兩個(gè)階段（

10、特化與決定）？特化與決定的區(qū)別？ 答：細(xì)胞定型；在細(xì)胞化為具有一定的形態(tài)和一定功能之前，細(xì)胞內(nèi)部已經(jīng)發(fā)生了一些隱蔽的變化，使細(xì)胞具有朝特定方向發(fā)生的潛力，這一過程為細(xì)胞定型或指定 細(xì)胞定型可分為特化與決定兩個(gè)階段。區(qū)別：已特化細(xì)胞或組織的發(fā)育命運(yùn)是可逆的，而已決定細(xì)胞或組織的發(fā)育命運(yùn)是不可逆的。（六）細(xì)胞定型的作用方式（自主特化與有條件特化）？自主特化與有條件特化的區(qū)別？ 答：細(xì)胞定型的作用方式：1、通過胞質(zhì)隔離實(shí)現(xiàn)（既自主特化）2、通過胚胎誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)（既有條件特化） 區(qū)別：通過胞質(zhì)隔離指定細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)是指卵裂時(shí)，受精卵內(nèi)特定的細(xì)胞質(zhì)分離到特定的裂球中，裂

11、球中所含有的特定胞質(zhì)可以決定它發(fā)育成哪一類細(xì)胞，而與鄰近細(xì)胞沒有關(guān)系，細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)完全由內(nèi)部細(xì)胞質(zhì)組分決定。通過胚胎誘導(dǎo)指定細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)是指胚胎發(fā)育過程中，相鄰細(xì)胞或組織之間通過相互作用，決定其中一方或雙方字報(bào)的分化方向，相互作用開始前，細(xì)胞可能具有不止一種分化潛能，但是和鄰近細(xì)胞或組織的相互作用逐漸限制它們的發(fā)育命運(yùn)，使之只能朝一定的方向分化，細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)取決于與其鄰近的細(xì)胞或組織。（七）鑲嵌性發(fā)育和調(diào)整型發(fā)育？舉例？ 答：鑲嵌型發(fā)育：如果在發(fā)育早期將一個(gè)特定裂球從整體胚胎上分離下來，他就會(huì)形成如同其在整體胚胎中將會(huì)形成的結(jié)構(gòu)一樣的組織，而胚胎其余部分形成的組織會(huì)缺乏分離裂球所能

12、產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，兩者恰好相補(bǔ)。這種以細(xì)胞自主特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式稱為鑲嵌型發(fā)育。如：櫛水母、海鞘、環(huán)節(jié)動(dòng)物、線蟲、軟體動(dòng)物。 調(diào)整型發(fā)育：對(duì)細(xì)胞進(jìn)行有條件特化的胚胎來說，如果在發(fā)育早期將一個(gè)分裂球從整體胚胎上分離下來，剩余胚胎中某些細(xì)胞可以改變發(fā)育命運(yùn)，填補(bǔ)分離掉的裂球所留下的空缺，仍形成一個(gè)正常的胚胎。這種以細(xì)胞有條件特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式稱為調(diào)整型發(fā)育。如：海膽、兩棲類、魚類。（八）精子發(fā)生過程？發(fā)生特點(diǎn)？ 答：精子發(fā)生過程：當(dāng)哺乳動(dòng)物PGCs到達(dá)發(fā)育中的生殖腺后，PGCs分裂形成精原細(xì)胞A1，精原細(xì)胞A1位于近鄰于性索外的基膜附近，以后精原細(xì)胞A1分裂，形成另一個(gè)精

13、原細(xì)胞A1和一個(gè)著色較淺的精原細(xì)胞A2。精原細(xì)胞A2分裂形成精原細(xì)胞A3，后者經(jīng)分裂形成精原細(xì)胞A4。由精原細(xì)胞A4分裂形成過渡性的精原細(xì)胞。這些過渡性的精原細(xì)胞分裂形成精原細(xì)胞B，再通過有絲分裂產(chǎn)生初級(jí)精母細(xì)胞，初級(jí)精母細(xì)胞將進(jìn)入減數(shù)分裂。初級(jí)精母細(xì)胞通過第一次成熟分裂形成次級(jí)精母細(xì)胞，再經(jīng)過一次成熟分裂完成減數(shù)分裂，經(jīng)減數(shù)分裂形成的單倍體細(xì)胞稱為精子細(xì)胞。精子細(xì)胞位于管腔的邊緣，在那里失去他們間的細(xì)胞質(zhì)連接進(jìn)一步分化為精子。 發(fā)生特點(diǎn)：1、精子發(fā)生在曲精小管中進(jìn)行，且在早期胚胎時(shí)就已開始。2、細(xì)胞質(zhì)分裂是不完全的，形成生精皮（合胞體）。3、曲精細(xì)胞在變態(tài)期形成精子。（1）頂體泡形

14、成（2）鞭毛的形成（3）多余細(xì)胞質(zhì)的排除（4）染色質(zhì)凝縮和精液重構(gòu)，魚精蛋白質(zhì)替換組蛋白（5）位于精膜上的卵子結(jié)合蛋白質(zhì)產(chǎn)生（6）形成的精子進(jìn)入管腔（九）精子和卵子發(fā)生的不同點(diǎn)？ 答：精子和卵子發(fā)生的不同點(diǎn)：1、產(chǎn)生配子數(shù)不同2、靜止期不同，精子只出現(xiàn)一次靜止期，發(fā)生在出生前的原生質(zhì)細(xì)胞進(jìn)入精巢后，靜止在G1期，對(duì)于卵子，早在胚胎發(fā)育第12周減數(shù)分裂就開始了，兩次靜止期，一是出生后第一次減數(shù)分裂前期的雙線期，二是在青春期后，形成次級(jí)卵母細(xì)胞，停在第二次減數(shù)分裂前期3、精子發(fā)生最終形成的精子實(shí)質(zhì)上只是運(yùn)動(dòng)的細(xì)胞核，而卵子含有之后機(jī)體發(fā)育的全套機(jī)制4、出生后生殖細(xì)胞數(shù)量不同。父本有精子細(xì)

15、胞存在，精子數(shù)量無法預(yù)測(cè)，而母本卵子在出生后的最大數(shù)量便固定了下來。三、論述海膽卵發(fā)育的啟動(dòng)機(jī)制：海膽卵發(fā)育的啟動(dòng)機(jī)制分為阻止多精受精和發(fā)育啟動(dòng)兩個(gè)部分。阻止多精受精包括快速封閉反應(yīng)（膜電位變化）和慢封閉反應(yīng)（皮層反應(yīng)）。1、阻止多精受精：海膽對(duì)多精受精的快速阻止是通過改變卵膜電位來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)精子與卵質(zhì)膜融合后13s內(nèi)，由于小股Na+進(jìn)入卵內(nèi),膜電位迅速去極化，變?yōu)殛栃浴＞拥囊环N頂體蛋白可能對(duì)Na+通道的打開起了作用。由于卵質(zhì)膜表面電荷的變化，改變了卵膜上精子受體的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致后來的精子不能與之結(jié)合，從而阻止后續(xù)精子的進(jìn)入。當(dāng)精細(xì)胞與卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜融合時(shí)，激活了卵細(xì)胞的磷脂肌醇信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

16、途徑，引起卵細(xì)胞局部胞質(zhì)溶膠中Ca2+濃度的升高，激活了卵細(xì)胞；定位于卵細(xì)胞質(zhì)外周的皮層顆粒與卵細(xì)胞質(zhì)膜融合釋放內(nèi)含物（酶類）；釋放的酶類快速分布到整個(gè)卵細(xì)胞的表面，改變透明帶的結(jié)構(gòu)，使之變得“堅(jiān)硬”，這樣，精子就不能與卵細(xì)胞結(jié)合，從而提供了一種緩慢的二級(jí)多精受精的阻斷作用。從機(jī)理上說，皮層顆粒釋放的酶類破壞了卵細(xì)胞透明帶中與精細(xì)胞結(jié)合的受體。2、發(fā)育啟動(dòng)：在皮層反應(yīng)開始后的數(shù)秒內(nèi)，呼吸酶被激活，使呼吸速率大大增加。隨后的反應(yīng)包括蛋白質(zhì)合成的增加和DNA合成的激活。Ca+信號(hào)刺激卵子的新陳代謝活動(dòng)。蛋白激酶C（PKC）從胞質(zhì)中轉(zhuǎn)移到膜上與二酰甘油（DAG）接觸并被激活，刺激卵膜上Na+/H+的

17、反向轉(zhuǎn)運(yùn)。通過這種交換，H+被排出細(xì)胞外，Na+被攝取進(jìn)來，卵內(nèi)PH升高，從而促使代謝活動(dòng)增強(qiáng)，發(fā)育啟動(dòng)。緒論一、發(fā)育的主要功能：產(chǎn)生細(xì)胞的多樣性（細(xì)胞分化）；保證世代的連續(xù)（繁殖）。二、發(fā)育的基本階段：胚前期:配子發(fā)生、成熟、排放的時(shí)期 生殖生物學(xué)（reproductive biology）。胚胎期：受精、卵裂、囊胚、原腸胚、神經(jīng)胚、器官發(fā)生、新個(gè)體（幼蟲、幼體，變態(tài)）。胚后期：性成熟前期、性成熟期、衰老期（老年學(xué)）、死亡。三、發(fā)育的主要特征和普遍規(guī)律：細(xì)胞增殖（cell division）：伴隨發(fā)育的整個(gè)過程中，不同時(shí)期、不同結(jié)構(gòu)增殖速度不同細(xì)胞分化（cell differentiatio

18、n）：從受精卵產(chǎn)生各種類型細(xì)胞的發(fā)育過程稱為細(xì)胞分化?；蛘哒f，細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上的差異性產(chǎn)生的過程為細(xì)胞分化。圖式形成：胚胎細(xì)胞形成不同組織、器官和構(gòu)成有序空間結(jié)構(gòu)的過程。形態(tài)發(fā)生（morphogenesis）：不同表型的細(xì)胞構(gòu)成組織、器官，建立結(jié)構(gòu)的過程。卵裂：細(xì)胞分裂快、沒有(或短)細(xì)胞生長(zhǎng)的間歇期，因而新生細(xì)胞的體積比母細(xì)胞小。胚胎在基本的pattern形成之后，其體積會(huì)顯著增長(zhǎng)，原因在于細(xì)胞數(shù)量增加、細(xì)胞體積增加、胞外物質(zhì)的積累。不同組織器官的生長(zhǎng)速度也各異。Determination:指細(xì)胞特性發(fā)生了不可逆的改變，發(fā)育潛力已經(jīng)單一化。Specification:指一組細(xì)胞在中性

19、環(huán)境下離體培養(yǎng)，它們?nèi)园雌湔Ｃ\(yùn)圖譜發(fā)育。誘導(dǎo)信號(hào)在細(xì)胞之間傳遞的三種方式：擴(kuò)散性信號(hào)分子、跨膜蛋白的直接互作、間隙連接信號(hào)傳導(dǎo)特點(diǎn):傳遞距離有限；并非所有細(xì)胞都能對(duì)某種信號(hào)發(fā)生反應(yīng)；不同類型細(xì)胞可對(duì)同一信號(hào)發(fā)生不同反應(yīng), e.g., 乙酰膽堿使心肌收縮頻率下降，但促使唾液腺分泌唾液。 模式生物的主要特征：取材方便；胚胎具有較強(qiáng)的可操作性；可進(jìn)行遺傳學(xué)研究脊椎動(dòng)物模式生物：兩棲類：非洲爪蟾；魚類：斑馬魚；鳥類：雞；哺乳動(dòng)物：小鼠。1. 非洲爪蟾主要優(yōu)點(diǎn)：1. 取卵方便，不受季節(jié)限制；2. 卵D=1.4cm、胚胎體積大，易于操作；3. 發(fā)育速度快，抗感染力強(qiáng)，易于培養(yǎng)。4、卵母細(xì)胞減數(shù)分裂。主

20、要缺點(diǎn)：異源四倍體，突變難。2. 斑馬魚主要優(yōu)點(diǎn)：1. 易于飼養(yǎng)，性成熟短，3個(gè)月；產(chǎn)卵力強(qiáng)；2.體外受精和發(fā)育，胚胎透明，易于觀察;3. 易于遺傳操作：如雜交、誘變；4. 基因組測(cè)序已完成;5、胚胎發(fā)育機(jī)理和基因組研究。3. 雞主要優(yōu)點(diǎn)：1. 體外發(fā)育，易于實(shí)驗(yàn)；2. 器官（肢、體節(jié)）發(fā)育的重要模型；3. 基因組測(cè)序已完成。4. 小鼠主要優(yōu)點(diǎn):1. 世代周期短2個(gè)月；2. 人類疾病的動(dòng)物模型；3. 基因組測(cè)序已完成，遺傳背景清楚，實(shí)驗(yàn)手段完善。無脊椎動(dòng)物模式生物：果蠅；線蟲;其他：海膽；海鞘；文昌魚；水螅；渦蟲；擬南芥1. 黑腹果蠅主要優(yōu)點(diǎn):1. 個(gè)體小，生命周期短，易于繁殖，產(chǎn)卵力強(qiáng)，操作

21、簡(jiǎn)便，成本低；2.染色體巨大，易于基因定位。其胚胎和成體表型特征豐富。胚胎發(fā)育圖式；3. 基因組測(cè)序已完成，遺傳背景清楚，實(shí)驗(yàn)手段完善。2、線蟲主要優(yōu)點(diǎn)：1. 成蟲體長(zhǎng)1mm，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，細(xì)胞數(shù)目少，譜系清楚；2. 性成熟短2.5-3d 易于培養(yǎng)，便于突變篩選，兩種成蟲；3. 基因組測(cè)序已完成。3、海膽主要優(yōu)點(diǎn)：1. 最早的發(fā)育生物學(xué)模式動(dòng)物；2、早期發(fā)育的模型，受精；3、已完成紫海膽Strongylocentrotus purpuratus基因組的破譯、分析工作。希臘哲學(xué)家Aristotle在公元前第4世紀(jì)在對(duì)雞胚和一些無脊椎動(dòng)物胚胎觀察后提出胚胎發(fā)育的兩種假設(shè)：后成論(epigenesis)

22、 與先成論(preformation)。細(xì)胞的命運(yùn)早在卵裂時(shí)，由細(xì)胞所獲得的合子核信息決定鑲嵌型發(fā)育發(fā)育生物學(xué)五大未解難題（中心問題）：分化難題：相同的基因組怎樣產(chǎn)生不同類型的細(xì)胞？形態(tài)發(fā)生難題：細(xì)胞是如何組建自己又如何形成恰當(dāng)?shù)呐判?？生長(zhǎng)難題：生物體內(nèi)的細(xì)胞如何知道它何時(shí)該長(zhǎng)，何時(shí)該停？生殖難題：生殖細(xì)胞是如何發(fā)出指令形成下一代的？細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中允許它們完成這一使命的指令又是什么？進(jìn)化難題：在發(fā)育中的變化怎樣創(chuàng)造新體型呢？哪些變化能夠起到進(jìn)化的作用？ 第一章 細(xì)胞命運(yùn)的決定細(xì)胞分化：細(xì)胞表型多樣化和功能多樣化產(chǎn)生的過程。 細(xì)胞命運(yùn)：指正常發(fā)育情況下細(xì)胞將發(fā)育的方向，這種方向可因條件的改變而

23、改變。細(xì)胞定型（cell commitment） - 細(xì)胞在表現(xiàn)出明顯的形態(tài)和功能變化之前，將發(fā)生一些隱蔽的變化，使細(xì)胞命運(yùn)朝特定方向發(fā)展的過程。（一）、定型的兩個(gè)時(shí)相：1、特化（specification） - 當(dāng)一個(gè)細(xì)胞或組織放在中性環(huán)境(如培養(yǎng)皿中培養(yǎng))可以自主分化時(shí)，那么這個(gè)細(xì)胞或組織被認(rèn)為是命運(yùn)已經(jīng)特化了。此類細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)是可變的。2、決定（determination） - 當(dāng)一個(gè)細(xì)胞或組織放在胚胎另一個(gè)部位可以自主分化時(shí)，那么這個(gè)細(xì)胞或組織被認(rèn)為是命運(yùn)已經(jīng)決定了。此類細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)是不可逆的。（二）、定型的兩種方式：1、自主特化（autonomous specification）-

24、 細(xì)胞發(fā)育命運(yùn)完全由內(nèi)部細(xì)胞質(zhì)組分決定的細(xì)胞定型方式。通過胞質(zhì)隔離實(shí)現(xiàn)胞質(zhì)隔離 cytoplasmic segregation - 受精卵內(nèi)特定的細(xì)胞質(zhì)，隨著卵裂被分配到特定的裂球中，這些特殊細(xì)胞質(zhì)將決定裂球的發(fā)育命運(yùn)，與鄰近細(xì)胞無關(guān)。鑲嵌型發(fā)育（mosaic development），自主型發(fā)育- 以自主特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式（櫛水母、環(huán)節(jié)動(dòng)物、線蟲、軟體動(dòng)物、海鞘）2、漸進(jìn)特化（依賴型特化dependent specification）- 細(xì)胞的定型分化依賴于周圍的細(xì)胞或組織。同一種細(xì)胞可能因在不同的細(xì)胞或組織環(huán)境中，命運(yùn)不同；通過胚胎誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)胚胎誘導(dǎo) Embryonic inducti

25、on- 胚胎發(fā)育中，一部分細(xì)胞或組織對(duì)其鄰近的另一部分細(xì)胞或組織產(chǎn)生影響，并決定其分化方向（命運(yùn)）的作用調(diào)整型發(fā)育-以細(xì)胞依賴型特化為特點(diǎn)的胚胎發(fā)育模式（海膽、兩棲類、魚類等）。海膽胚胎除了具有典型的調(diào)整型發(fā)育特點(diǎn)之外，也顯示出某些鑲嵌型的特點(diǎn)。細(xì)胞定型方式及其特點(diǎn)： 自主特化 依賴型特化1、多數(shù)無脊椎動(dòng)物具有 所有脊椎動(dòng)物及少數(shù)無脊椎動(dòng)物2、細(xì)胞命運(yùn)由其所獲得的卵內(nèi) 細(xì)胞命運(yùn)由細(xì)胞之間相互作用決 特定的細(xì)胞質(zhì)組分決定 定，細(xì)胞的相對(duì)位置頗為重要3、卵裂方式不可改變 卵裂方式可以改變4、裂球發(fā)育命運(yùn)一般不可改變 裂球的命運(yùn)可改變5、細(xì)胞特化發(fā)生在胚胎細(xì)胞 大量的細(xì)胞重排和遷移發(fā)生在 大量遷移之

26、前 細(xì)胞特化之前或與細(xì)胞特化相伴6、產(chǎn)生“鑲嵌型”發(fā)育 產(chǎn)生“調(diào)整型”發(fā)育注：一般兩種細(xì)胞定型同時(shí)存在于胚胎發(fā)育中，但不同動(dòng)物兩種方式發(fā)揮作用的程度不同。一般來說，在多數(shù)無脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育過程中，主要是細(xì)胞自主特化在發(fā)生作用，細(xì)胞有條件特化次之；而在脊椎動(dòng)物胚胎發(fā)育過程中則相反，主要是細(xì)胞有條件特化在發(fā)生作用，細(xì)胞自主特化次之。胞質(zhì)定域 Cytoplasmic localization：形態(tài)發(fā)生決定子在卵細(xì)胞質(zhì)中呈一定形式分布，受精時(shí)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，被分割到一定區(qū)域，進(jìn)而進(jìn)入不同的分裂球中決定分裂球發(fā)育命運(yùn)的現(xiàn)象。動(dòng)物極區(qū)：將發(fā)育為表皮；灰色新月區(qū)：將發(fā)育成脊索和神經(jīng)管；黃色新月區(qū)：將發(fā)育成肌細(xì)胞；

27、灰色卵黃區(qū)：將發(fā)育為幼蟲的消化道。極葉與軟體動(dòng)物中胚層形成：極葉-卵裂時(shí)細(xì)胞質(zhì)向植物極遷移集中而成的細(xì)胞質(zhì)突起。環(huán)節(jié)、軟體動(dòng)物在卵裂早期均有極葉產(chǎn)生。極葉中含有背-腹軸的決定子。極葉 與中胚層形成（肌肉和殼腺）密切相關(guān)。生殖質(zhì)（極質(zhì)，P顆粒）：含有生殖細(xì)胞決定子的細(xì)胞質(zhì)，獲得生殖質(zhì)的卵裂球?qū)⑿纬稍臣?xì)胞。 （1）線蟲：副蛔蟲 Parascaris aequorum 染色體消減- 卵裂時(shí)，染色體不同程度丟失在細(xì)胞質(zhì)中的現(xiàn)象。染色質(zhì)消減者體細(xì)胞；染色質(zhì)不消減者原生殖細(xì)胞。秀麗隱桿線蟲胚胎細(xì)胞命運(yùn)主要由卵內(nèi)細(xì)胞質(zhì)決定，而非鄰近細(xì)胞間相互作用決定4、櫛水母 細(xì)胞質(zhì)定域的重新排列有些細(xì)胞質(zhì)定域并不是預(yù)

28、先存在于合子中，而是在卵裂中重新確立。（一）、海鞘形態(tài)發(fā)生決定子（兩類）：1、可以激活基因轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)（蛋白因子）；2、可能是以mRNA的形式存在于卵內(nèi)一定區(qū)域。（二）、果蠅極質(zhì)（生殖細(xì)胞決定子，生殖質(zhì)）由蛋白質(zhì)和RNA組成：1、gcl mRNA(germ cell-less mRNA)；2、Nanos蛋白；3、 oskar mRNA調(diào)控極質(zhì)的形成和裝配；4、數(shù)個(gè)母源效應(yīng)基因（maternal-effect gene)與之有關(guān)。細(xì)胞命運(yùn)通過相互作用漸進(jìn)特化：自主特化中的每個(gè)細(xì)胞命運(yùn)由其“祖先”決定，即不同細(xì)胞內(nèi)含有不同的形態(tài)發(fā)生決定子，它們決定細(xì)胞的命運(yùn)，構(gòu)成鑲嵌型發(fā)育類型。如多數(shù)無脊椎動(dòng)物發(fā)育

29、。依賴性特化中的每個(gè)細(xì)胞命運(yùn)取決于它遇到哪些細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞開始都有相似的潛能，構(gòu)成調(diào)整型發(fā)育，細(xì)胞命運(yùn)由胚胎細(xì)胞的相互作用決定。如多數(shù)脊椎動(dòng)物?？偨Y(jié)：1、海膽胚胎存在植物極化和動(dòng)物極化兩個(gè)對(duì)立的梯度；其正常發(fā)育依賴于兩個(gè)梯度的平衡；某些蛋白抑制劑（重金屬、NaSCN和伊萬斯藍(lán)）可減弱植物極化因子的作用，而某些呼吸抑制劑（CO、KCN、NaN3、Li+）可減弱動(dòng)物極化因子的作用。2、裂球的預(yù)期命運(yùn)只要還未決定，都是可以調(diào)整的。裂球的發(fā)育命運(yùn)一旦由于動(dòng)物極細(xì)胞質(zhì)和植物極細(xì)胞質(zhì)彼此分裂而決定下來，便失去調(diào)整能力。即使在調(diào)整型發(fā)育的胚胎中，總會(huì)從某一時(shí)期開始，胚胎細(xì)胞的發(fā)育潛能逐漸受到限制。3、海膽胚

30、胎在32細(xì)胞以后，多數(shù)裂球不能再形成完整胚胎。三、兩棲類發(fā)育調(diào)控（一）、胚胎細(xì)胞的漸進(jìn)決定兩棲類早期胚胎細(xì)胞核具有遺傳等同性，每個(gè)細(xì)胞核都能產(chǎn)生完整的有機(jī)體灰色新月區(qū)域物質(zhì)的重要性在于，此區(qū)含有背唇，它具發(fā)動(dòng)原腸作用的能力；胚胎發(fā)育的關(guān)鍵性變化就發(fā)生在原腸作用過程中，遷移到一定位置的細(xì)胞的相作用。蠑螈早期原腸胚細(xì)胞發(fā)育的預(yù)期潛能大于預(yù)期命運(yùn)（命運(yùn)尚未決定），即表現(xiàn)為依賴型發(fā)育，細(xì)胞的命運(yùn)取決于其所處的位置。隨著發(fā)育，細(xì)胞的潛能逐漸受限，晚期原腸胚細(xì)胞為已決定細(xì)胞，表現(xiàn)為自主型發(fā)育（二）、初級(jí)胚胎誘導(dǎo)Primary embryonic inductionEmbryonic induction：胚

31、胎發(fā)育中，一部分細(xì)胞或組織對(duì)其鄰近的另一部分細(xì)胞或組織產(chǎn)生影響，并決定其分化方向（命運(yùn)）的作用。組織者：能夠誘導(dǎo)外胚層形成神經(jīng)系統(tǒng)，并和其他的組織一起調(diào)整為中軸器官的胚孔背唇部分誘導(dǎo)者：產(chǎn)生影響并引起另一部分細(xì)胞或組織分化方向改變的這一部分細(xì)胞。反應(yīng)組織：接受影響并改變分化方向的細(xì)胞或組織。()Primary embryonic induction：脊索中胚層誘導(dǎo)外胚層細(xì)胞分化成神經(jīng)組織的過程(神經(jīng)誘導(dǎo))。背唇為組織者。形態(tài)發(fā)生決定子導(dǎo)致細(xì)胞的自主特化；細(xì)胞間相互作用產(chǎn)生細(xì)胞的漸進(jìn)特化。如何區(qū)別細(xì)胞定型的兩個(gè)階段：特化是指一個(gè)細(xì)胞或者組織在中性環(huán)境中也能自主分化的現(xiàn)象，通常這類細(xì)胞的分化命運(yùn)是

32、可逆的；決定是指一個(gè)細(xì)胞或組織當(dāng)改變?cè)谂咛ブ械奈恢脮r(shí)，分化命運(yùn)不發(fā)生改變的現(xiàn)象，通常這類細(xì)胞的分化命運(yùn)是不可逆的。實(shí)現(xiàn)定型的兩種方式：胞質(zhì)定域（通過形態(tài)發(fā)生決定子的特異性定位，引發(fā)自主特化，如海鞘）和胚胎誘導(dǎo)（通過細(xì)胞相互作用，引發(fā)漸進(jìn)性特化，大多數(shù)動(dòng)物都有不同程度的調(diào)整型發(fā)育模式）。第二章 細(xì)胞分化的分子機(jī)制 轉(zhuǎn)錄前和轉(zhuǎn)錄的調(diào)控第一節(jié) 基因組相同和基因差異表達(dá)細(xì)胞分化cell differentiation：是指同群結(jié)構(gòu)與功能相同的細(xì)胞發(fā)生一系列的內(nèi)外變化，成為結(jié)構(gòu)與功能不同的細(xì)胞的過程。分化過程涉及基因活性狀態(tài)變化、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)組成的變化和功能的變化以及形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。細(xì)胞表型：是細(xì)胞特定基

33、因型在一定的環(huán)境條件下的表現(xiàn)，是細(xì)胞的特定性狀。全能細(xì)胞totipotent cell：產(chǎn)生有機(jī)體全部細(xì)胞表型。細(xì)胞 多潛能細(xì)胞pluripotent cell：產(chǎn)生幾種特定類型的細(xì)胞。 已分化細(xì)胞differentiated cell：多潛能細(xì)胞通過分離和分化發(fā)育成的特殊細(xì)胞表型。個(gè)體發(fā)育的過程：全能性細(xì)胞多潛能性細(xì)胞分化細(xì)胞，基因選擇表達(dá)。細(xì)胞分化過程中基因差異性表達(dá)的條件和原因：前提條件：攜帶有豐富的遺傳信息及復(fù)雜的表達(dá)調(diào)控機(jī)制 細(xì)胞內(nèi)環(huán)境：卵質(zhì)不均勻分布 原因 細(xì)胞外環(huán)境：細(xì)胞間相互作用（位置不同，接收的信息不同）。差異基因表達(dá)的調(diào)控機(jī)制：差異基因轉(zhuǎn)錄：調(diào)節(jié)哪些核基因轉(zhuǎn)錄成RNA；核R

34、NA的選擇性加工：不同的拼接將導(dǎo)致同一條核RNA產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)錄子；mRNA的選擇性翻譯：調(diào)節(jié)哪些mRNA翻譯成蛋白質(zhì)； 差別蛋白質(zhì)加工：選擇哪些蛋白質(zhì)加工成為功能性蛋白質(zhì)。轉(zhuǎn)化（metaplasia）：已分化的細(xì)胞轉(zhuǎn)分化（trandifferentiation)為其它類型細(xì)胞的現(xiàn)象。三、基因組相同的例外基因組的變化1、基因刪除：原生動(dòng)物、線蟲、昆蟲、甲殼動(dòng)物。2、基因擴(kuò)增：爪蟾的rDNA、果蠅多線染色體。3、基因重排：免疫球蛋白基因（106108種抗體）。第二節(jié) 染色質(zhì)水平基因活性的控制常染色質(zhì)和異染色質(zhì)化（DNA高度螺旋化）異染色質(zhì)：結(jié)構(gòu)型：DNA序列的折疊狀況始終不變也從不轉(zhuǎn)錄，但可調(diào)節(jié)基

35、因表達(dá)；機(jī)動(dòng)型：某些情況下，DNA折疊可以改變，成為常染色質(zhì)，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，有些情況反之。異染色質(zhì)化過程：指具有轉(zhuǎn)錄活性的常染色質(zhì)失去轉(zhuǎn)錄活性（一種高度固縮狀態(tài)），成為異染色質(zhì)的過程（基因沉默）。蛻皮素具有調(diào)控果蠅唾液腺細(xì)胞染色體蓬松區(qū)基因活性的作用（與染色體上的特殊部位結(jié)合）。第三節(jié) 基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控基因表達(dá)的時(shí)間和空間特異性基因種類（依其功能分為）：1、結(jié)構(gòu)Gene-編碼結(jié)構(gòu)蛋白和酶分子結(jié)構(gòu)；2、調(diào)控Gene-編碼調(diào)節(jié)蛋白，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)基因表達(dá)；3、轉(zhuǎn)錄而不翻譯的Gene：rRNA GenerRNA核仁形成區(qū)，核糖體組成。 tRNA GenetRNA轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸。 轉(zhuǎn)錄因子：是基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的反式作

36、用因子，是能與啟動(dòng)子和增強(qiáng)子結(jié)合的蛋白質(zhì)；它含有特異性DNA結(jié)合域，可與啟動(dòng)子或增強(qiáng)子等調(diào)節(jié)序列結(jié)合；激活或抑制基因的表達(dá)。種類: 通用轉(zhuǎn)錄因子（TFD,TFB,TFA,TFF）和組織特異性轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行調(diào)控的途經(jīng)： 蛋白質(zhì)和DNA相互作用； 蛋白質(zhì)和配體結(jié)合； 蛋白質(zhì)之間的相互作用以及蛋白質(zhì)的修飾（磷酸化）。甾類激素(Steroid hormones)以兩種方式激活基因的轉(zhuǎn)錄： A：受體在激素進(jìn)入細(xì)胞前就結(jié)合在靶基因調(diào)控區(qū)上，但只有當(dāng)激素與該受體結(jié)合后才激活轉(zhuǎn)錄。Thyroid hormones甲狀腺激素；RA視黃酸。B：激素先與胞質(zhì)中其受體結(jié)合，再進(jìn)入核，激活轉(zhuǎn)錄。glucocort

37、icoid腎上腺皮質(zhì)激素。第三章 細(xì)胞分化的分子機(jī)制 轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控第一節(jié) RNA加工水平的調(diào)控大多數(shù)編碼細(xì)胞特異性蛋白質(zhì)的基因選擇性表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平，但轉(zhuǎn)錄后調(diào)控對(duì)決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能重要。真核生物：DNA nRNA（核）mRNA（質(zhì)）。異質(zhì)性核RNA（hnRNA）：由于轉(zhuǎn)錄模板不同，nRNA的長(zhǎng)度和性質(zhì)差別較大。前體mRNA的加工對(duì)早期發(fā)育的調(diào)控，RNA加工水平的調(diào)控第二節(jié) 翻譯和翻譯后的調(diào)控mRNA masking（掩蔽）：mRNA與其它蛋白結(jié)合成ribonucleoprotein (RNP) complex,阻止與核糖體結(jié)合；卵成熟或受精后，離子強(qiáng)度改變或蛋白磷酸化等導(dǎo)致RN

38、P解體，翻譯得以進(jìn)行。5 Cap（7-甲基鳥苷酸）的調(diào)控：如某些種類(moths)，其卵中的部分mRNA的5-鳥苷酸在受精后才甲基化，然后開始翻譯。mRNA sequester（隱蔽）：指mRNA被阻隔于蛋白合成裝置。如海膽未受精卵的組蛋白 mRNA定位于卵原核中，受精后原核破裂，mRNA才能進(jìn)入胞質(zhì)開始翻譯。Poly(A）對(duì)翻譯的調(diào)控：卵母細(xì)胞減數(shù)分裂成熟前后，mRNA polyA的長(zhǎng)度發(fā)生變化（由3UTR調(diào)控）。帶長(zhǎng)polyA的mRNA具翻譯活性。在小鼠的未成熟卵母細(xì)胞質(zhì)中可以翻譯的mRNA具有較長(zhǎng)的poly(A), 減數(shù)成熟分裂后poly(A)降解，翻譯終止。在減數(shù)成熟分裂前不表達(dá)的mR

39、NA的poly(A)較短(15-90A), 但其3UTR具有胞質(zhì)多聚腺苷酸化信號(hào)序列(CPEs)(UUUUAU in mice and frogs)。減數(shù)成熟分裂后這些 mRNA迅速加上一個(gè)長(zhǎng)的polyA,開始翻譯。翻譯效率的調(diào)控：如將海膽卵母細(xì)胞裂解液的pH從自然狀態(tài)下的pH6.9提高到pH7.4（受精后自然狀態(tài)下的pH）,蛋白質(zhì)合成量急劇增加。受精后pH升高的作用可能包括去除mRNA的封閉蛋白和激活翻譯起始因子。4.、RNA編輯：基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA分子中，由于核苷酸的缺失，插入或置換，基因轉(zhuǎn)錄物的序列不與基因編碼序列互補(bǔ)，使翻譯生成的蛋白質(zhì)的氨基酸組成，不同于基因序列中的編碼信息，這種

40、現(xiàn)象稱為RNA編輯 5、mRNA壽命的不同對(duì)蛋白質(zhì)合成的調(diào)控 通過mRNA穩(wěn)定性不同和mRNA的選擇性降解調(diào)控蛋白質(zhì)的合成不同基因的mRNA的半衰期不同，主要受其3UTR控制。短壽命mRNA的3UTR通常含有一個(gè)或多個(gè)AU富集區(qū)，其作用是促進(jìn)Poly(A)降解。三、翻譯后水平上的調(diào)控蛋白質(zhì)的修飾激活 e.g., 多肽鏈斷裂（胰島素）、磷酸化;蛋白質(zhì)自身降解或與抑制性配體結(jié)合 e.g.， DORSAL；亞細(xì)胞定位而激活 e.g., membrane proteins;與其它蛋白質(zhì)裝配成為功能單位 e.g., hemoglobin;與離子結(jié)合而激活 e.g., calmodulin。第四章 發(fā)育中

41、的信號(hào)傳導(dǎo)信號(hào)傳導(dǎo)（signal transduction）：是指靶細(xì)胞通過特異性受體識(shí)別細(xì)胞外信號(hào)分子，并把細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)信號(hào)，引起細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)的過程。第一節(jié) 參與早期胚胎發(fā)育的信號(hào)調(diào)節(jié)途徑TGF信號(hào)途徑：分泌性信號(hào)；早期發(fā)育中起關(guān)鍵作用Wnt信號(hào)途徑：分泌性信號(hào)；早期胚胎發(fā)育Hedgehog信號(hào)途徑：分泌性信號(hào)；動(dòng)物發(fā)育中起重要作用Notch信號(hào)途徑：?jiǎn)慰缒な荏w蛋白；NC分化，體節(jié)發(fā)育（脊）酪氨酸激酶受體途徑：細(xì)胞表面受體；早期發(fā)育JAK-STAT信號(hào)途徑：膜受體結(jié)合蛋白；血細(xì)胞及骨骼生長(zhǎng)視黃酸（retinoic acid，RA）途徑：小分子脂溶性信號(hào)第二節(jié) 信號(hào)活性的調(diào)控與相互關(guān)

42、聯(lián)一、信號(hào)活性的調(diào)控：對(duì)配體活性的調(diào)節(jié) 如加工修飾（Wnt和Hedgehog被棕櫚酰化）；配體結(jié)合因子（BMP抑制因子：Noggin、Chordin、Caronte等）；對(duì)受體活性的調(diào)節(jié) 與受體蛋白正確折疊加工有關(guān)的分子伴侶；蛋白多糖（抑制FGF信號(hào)的活性）；蛋白聚糖（促進(jìn)Wnt、FGF輔助受體的活性）；對(duì)信號(hào)途徑中轉(zhuǎn)錄效應(yīng)因子活性的調(diào)控 濃度和穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)（泛素-蛋白酶體途徑可調(diào)控Wnt中的-catenin，TGF 途徑的Smad）；向細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控（MAPK可磷酸化Smad抑制其向核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)）；信號(hào)活性的負(fù)反饋調(diào)節(jié) 一個(gè)信號(hào)途徑的活化激活相應(yīng)信號(hào)途徑的負(fù)調(diào)控因子的表達(dá)，從而抑制相應(yīng)信號(hào)途徑

43、的過度活化（FGF信號(hào)途徑中的Sef和Sprouty）。第五章 生殖細(xì)胞的發(fā)生原生殖細(xì)胞（Primordial germ cell，PGC）- 性別尚未分化的生殖細(xì)胞。二、生殖質(zhì)與生殖細(xì)胞的決定生殖質(zhì)Germ plasm：具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的特殊細(xì)胞質(zhì)，主要由蛋白質(zhì)和RNA構(gòu)成。原生殖細(xì)胞的決定從受精卵的第一次卵裂就開始了，到4次分裂以后，原生殖細(xì)胞將發(fā)生均等分裂；含P顆粒（Posterior granules）的細(xì)胞構(gòu)成生殖系，P1，P2，P3，P4，P4為生殖細(xì)胞的始祖細(xì)胞；P顆粒在受精過程和第一次卵裂過程中的不對(duì)稱定位，26細(xì)胞期時(shí)全部P顆粒都在P4細(xì)胞中。線蟲原生殖細(xì)胞的命運(yùn)決定于Pie

44、-1： Pie-1基因的功能涉及P細(xì)胞維持生殖干細(xì)胞的屬性，其編碼核蛋白，僅存于生殖干細(xì)胞中。其缺失導(dǎo)致P1P4也向體細(xì)胞分化。其作用可能是抑制生殖細(xì)胞中體細(xì)胞相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄活性。2、果蠅(Drosophila)：生命周期短，易于繁殖，操作簡(jiǎn)便，成本低；產(chǎn)卵力強(qiáng)，其胚胎和成體表型特征豐富，遺傳背景清楚。果蠅的極細(xì)胞將分化為原生殖細(xì)胞，果蠅的原生殖細(xì)胞的命運(yùn)決定于后部極質(zhì)。爪蟾生殖細(xì)胞命運(yùn)也決定于生殖質(zhì)，爪蟾生殖質(zhì)定位于卵的植物極，富含RNA和蛋白質(zhì)。生殖質(zhì)定位依賴于微管。蛙受精的合子中生殖質(zhì)成分（種質(zhì)）靠近植物極。極細(xì)胞（Polar cell）中含有極質(zhì)（含生殖細(xì)胞決定子，又稱生殖質(zhì)顆粒)，9次

45、卵裂后，有5個(gè)細(xì)胞核移至未來胚胎的末端，分化為極細(xì)胞。三、原生殖細(xì)胞的遷移動(dòng)物在生殖腺原基發(fā)生時(shí)，原生質(zhì)細(xì)胞以不同的方式遷移進(jìn)入生殖腺原基，在那里進(jìn)行生殖細(xì)胞的分化。果蠅原始生殖細(xì)胞起源于胚胎的后端，經(jīng)后中腸穿過腸壁和中胚層，形成兩個(gè)分離的隊(duì)列，最終聚集在生殖腺中。2、爪蟾原生殖細(xì)胞的遷移路線：植物極囊胚腔腹側(cè)內(nèi)層細(xì)胞形成PGCs 幼蟲腸后部聚集沿腸向背部遷移至中腸背部的生殖嵴中，每個(gè)生殖嵴約有30 PGCs。3、鳥類原生殖細(xì)胞：生殖新月區(qū)形成血管時(shí)，PGC進(jìn)入血管，通過血液循環(huán)到達(dá)生殖嵴所在處（后腸背系膜），然后穿出血管，再遷移進(jìn)入生殖嵴。4、小鼠原生殖細(xì)胞的遷移：經(jīng)過內(nèi)胚層、尿囊、卵黃囊到

46、達(dá)后腸，再沿后腸背壁向前遷移到達(dá)生殖嵴，此時(shí)的PGC達(dá)25005000個(gè)。PGCs的遷移與其接觸的上皮細(xì)胞有關(guān)，BMP，SCF；通過變形運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)遷移。四、生殖細(xì)胞定向分化的兩種決定：生精或生卵之間的選擇（性腺內(nèi)微環(huán)境決定）；有絲分裂（維持干細(xì)胞）和減數(shù)分裂（分化為配子）之間的選擇影響因素：性染色體或常染色體上的基因；性腺中的微環(huán)境（性激素）；環(huán)境因子。幼蟲期離開生殖腺遠(yuǎn)端的細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂，產(chǎn)生精子；在成蟲期離開生殖腺遠(yuǎn)端的生殖細(xì)胞通過減數(shù)分裂產(chǎn)生卵子。Fem家族基因：決定精子和卵子的定向分化，F(xiàn)em表達(dá)FEM，GC精子，反之，GC卵子。生殖腺近端的細(xì)胞進(jìn)入減數(shù)分裂，而留在遠(yuǎn)端的細(xì)胞繼續(xù)有絲分

47、裂。精子發(fā)生：雄性哺乳動(dòng)物，原生殖細(xì)胞一旦遷入生殖嵴，便與生殖嵴體細(xì)胞結(jié)合形成上皮樣的生殖索（性索sex cord）。在實(shí)現(xiàn)生殖腺的初步分化以后，生殖干細(xì)胞進(jìn)入休眠狀態(tài)。在個(gè)體性成熟過程中，性索中空形成生精小管（seminiferous bubule )生殖干細(xì)胞 雄配子；體細(xì)胞 支持細(xì)胞細(xì)胞間橋：D=1µm，允許離子和分子通過，使發(fā)育同步化。1、核物質(zhì)濃縮、核形狀改變2、細(xì)胞質(zhì)：頂體：高爾基體形成頂體泡，呈雙層膜囊狀覆蓋在精子核的頭部；精子鞭毛：中心粒遷至核基部形成并延伸；線粒體：線粒體環(huán)繞在鞭毛基部;其它胞質(zhì)廢棄。鞭毛精子（哺乳類）由頭部（頂體、細(xì)胞核）、頸部（近端中心粒、遠(yuǎn)端中

48、心粒）和尾部（中段、主段、末段）組成。精子發(fā)生過程中基因表達(dá)分別發(fā)生在減數(shù)分裂的雙線期、精子分化的啟動(dòng)期和單倍體精子細(xì)胞期。1、果蠅 Y染色體上的轉(zhuǎn)錄是控制精子發(fā)生所必需的2、精子發(fā)生中被轉(zhuǎn)錄的基因產(chǎn)物，通常是精子運(yùn)動(dòng)以及精子與卵子結(jié)合時(shí)所必需的蛋白質(zhì)。3、初級(jí)精母細(xì)胞貯存mRNA，供后期發(fā)育階段使用。魚精蛋白（在精子核濃縮過程中，替代染色質(zhì)的組蛋白）。4、精子組蛋白發(fā)生甲基化修飾。甲基化程度高會(huì)導(dǎo)致被甲基化基因轉(zhuǎn)錄水平降低。在精子發(fā)生的后期，許多動(dòng)物精子的組蛋白處于被修飾狀態(tài)，如N-末端被磷酸化、甲基化修飾等。這種修飾進(jìn)一步導(dǎo)致染色體的凝集，使轉(zhuǎn)錄活動(dòng)急劇下降。卵子發(fā)生一、卵子發(fā)生的最基本特

49、點(diǎn)：形成單倍體的細(xì)胞核；建立一個(gè)由酶、RNA、細(xì)胞器和代謝產(chǎn)物等所組成的細(xì)胞質(zhì)庫；初級(jí)卵母細(xì)胞有一個(gè)較長(zhǎng)的減數(shù)分裂前期，此期卵母細(xì)胞得以充分地生長(zhǎng)。二、精卵發(fā)生的比較不同點(diǎn)：場(chǎng)所和連續(xù)性：精子發(fā)生：均在精巢內(nèi)完成，連續(xù)；卵子發(fā)生：整個(gè)過程不一定都在卵巢內(nèi)完成，非連續(xù)?；紫x型：生發(fā)泡尚未破裂時(shí)成熟；貽貝型：第一次成熟分裂中期；脊椎動(dòng)物型：第二次成熟分裂中期；海膽型：兩次成熟分裂以后精卵發(fā)生數(shù)目：精多（億）卵少（1百萬）。產(chǎn)卵量多少與生殖方式有關(guān)：卵生不護(hù)卵的動(dòng)物，產(chǎn)卵量最多（百萬個(gè)）； 卵生護(hù)卵者，較少（百個(gè)千個(gè)）；卵胎生和胎生者，產(chǎn)卵量最少（數(shù)個(gè)幾十個(gè)）。前期I(細(xì)線期) ：染色體上出現(xiàn)染色粒

50、; DNA完成復(fù)制。前期I(偶線期)：同源染色體配對(duì)；聯(lián)會(huì)；二價(jià)體形成前期。I(粗線期) ：二價(jià)體®四分體；非姐妹染色單體之間出現(xiàn)交叉。前期I(雙線期)：聯(lián)會(huì)復(fù)合體消失；同源染色體某些部分分離。前期I(終變期)。可分為四個(gè)階段（圖13-1）：G1期(gap1)，指從有絲分裂完成到期DNA復(fù)制之前的間隙時(shí)間；S期(synthesis phase)，指DNA復(fù)制的時(shí)期，只有在這一時(shí)期H3-TDR才能摻入新合成的DNA中；G2期(gap2)，指DNA復(fù)制完成到有絲分裂開始之前的一段時(shí)間；M期又稱D期(mitosis or division)，細(xì)胞分裂開始到結(jié)束。同源染色體：大小形態(tài)相同、結(jié)

51、構(gòu)相似、一條來自父親一條來自母親的一對(duì)染色體3、減數(shù)分裂均等性：精細(xì)胞均等，產(chǎn)生四個(gè)等大的精細(xì)胞；卵母細(xì)胞不均等，產(chǎn)生一個(gè)均等的卵子和2-3個(gè)極體。 極體（polar body）-卵子發(fā)生中產(chǎn)生的含少量細(xì)胞質(zhì)的細(xì)胞。4、細(xì)胞質(zhì)分化時(shí)間：精子晚，兩次成熟分裂后進(jìn)行；卵子早，初級(jí)卵母細(xì)胞階段。5、輔助細(xì)胞參與： 支持細(xì)胞（精子發(fā)生）；濾泡細(xì)胞（卵子發(fā)生）。6、細(xì)胞間橋持續(xù)時(shí)間：精子整個(gè)發(fā)生過程；卵原細(xì)胞階段。孤雌生殖：二倍體的卵子不需要受精直接發(fā)育為新個(gè)體。果蠅：第二次減數(shù)分裂后，1個(gè)極體作為“精子”與卵子結(jié)合。蜥蜴：減數(shù)分裂前染色體數(shù)目加倍。蚱蜢：不經(jīng)過減數(shù)分裂，而是通過連續(xù)的兩次有絲分裂。蜜蜂

52、：?jiǎn)伪扼w未受精卵發(fā)育為雄蜂，其精子發(fā)生時(shí)不經(jīng)過第一次減數(shù)分裂。孕酮能促進(jìn)減數(shù)分裂繼續(xù)進(jìn)行。哺乳動(dòng)物排卵兩種方式： 交配刺激引起排卵:家兔、水貂等，交配活動(dòng)對(duì)子宮頸的刺激導(dǎo)致垂體釋放促性腺激素。周期性排卵:大多數(shù)哺乳動(dòng)物只在一年中某特定的動(dòng)情期排卵。環(huán)境因素，主要是光照種類和光照時(shí)間刺激丘腦釋放促性腺激素釋放因子。 哺乳類 （周期性成熟排卵） FSH （促濾泡激素）卵母細(xì)胞生長(zhǎng)發(fā)育 LH （促卵黃生成素） 濾泡細(xì)胞釋放雌激素 促進(jìn)濾泡生長(zhǎng) 增多，指令下丘腦垂體減少FSH分泌，增加LH分泌 排卵后，殘余濾泡黃體孕酮、雌激素 反饋，下丘腦關(guān)閉垂體分泌。卵子未受精，黃體退化（3-10日）激素減少，解除

53、對(duì)垂體分泌的抑制，再度引起分泌。第六章 受精fertilization的機(jī)制定義：兩性生殖細(xì)胞結(jié)合并創(chuàng)造出具備源自雙親遺傳潛力的新個(gè)體的過程受精過程包括兩種活動(dòng)：性活動(dòng)（雙親基因的組合，并傳給后代）；復(fù)制活動(dòng)（新生物體產(chǎn)生的過程，激發(fā)卵子發(fā)育）。受精功能：將父母的基因傳遞給子代；卵細(xì)胞質(zhì)中激發(fā)一些確保發(fā)育正常進(jìn)行的系統(tǒng)反應(yīng)（卵子被激活）。受精包括以下幾個(gè)主要過程：卵母細(xì)胞成熟、精子獲能、精卵間的接觸和識(shí)別、精子入卵、卵的激動(dòng)并開始發(fā)育。受精可概括為兩個(gè)重要的問題：受精的專一性（識(shí)別）和唯一性（皮層反應(yīng)）。精核進(jìn)入卵細(xì)胞以后，受精卵細(xì)胞質(zhì)的重組和觸發(fā)胚胎發(fā)育程序的啟動(dòng)：包括雌雄原核融合、代謝啟動(dòng)

54、、胞質(zhì)重組、胚胎發(fā)育程序開始等。第一節(jié) 受精的專一性（精卵的識(shí)別）卵質(zhì)外是質(zhì)膜（plasma membrane），質(zhì)膜外是卵黃膜（vitelline envelope）。質(zhì)膜在受精時(shí)可以調(diào)控特定的離子在卵子內(nèi)外的流動(dòng)，且能與精子質(zhì)膜融合。卵黃膜能識(shí)別同一物種的精子，對(duì)受精的物種特異性有非常重要的作用。在哺乳動(dòng)物中特稱為透明帶（zona pellucida），緊靠著透明帶的一層濾泡細(xì)胞稱為放射冠（corona radiata）。皮層（cortex）是質(zhì)膜下一層約5um厚的膠狀胞質(zhì)，比內(nèi)部的胞質(zhì)硬，含有高濃度的肌動(dòng)蛋白分子，受精時(shí)，聚合成微絲，延伸到細(xì)胞表面形成微絨毛（microvilli)，幫助

55、精子進(jìn)入卵子。皮層內(nèi)有皮層顆粒（cortical granule），含消化酶、粘多糖、黏性糖蛋白和透明蛋白，阻止多精入卵并可以為卵裂球提供支持。精子和卵子的相互作用主要分為6個(gè)步驟： 1. 精子獲能；2. 精子的趨化性；3. 精子的頂體反應(yīng)，釋放水解酶；4. 精子與卵子外圍的卵黃膜（透明帶）結(jié)合；5. 精子穿過卵外的結(jié)構(gòu)；6. 精卵細(xì)胞質(zhì)膜的融合。哺乳動(dòng)物的精子需要在雌性生殖道中停留一個(gè)特定的時(shí)期，以獲得對(duì)卵子受精的能力，這一過程稱為精子獲能（capacitation）。獲能期間，精子的細(xì)胞膜發(fā)生了一系列變化，包括內(nèi)膜分子重排、精子表面某些成分移除，但分子機(jī)制還不很清楚。哺乳動(dòng)物精子獲能的位置

56、隨物種的不同有很大的差異，如許多嚙齒類、豬和狗在輸卵管獲能。動(dòng)物的受精有著嚴(yán)格的物種特異性，這是保證其個(gè)體發(fā)育正常進(jìn)行的基本條件，也是生物進(jìn)化中生存選擇的必然結(jié)果卵膜上物種特異性受體識(shí)別精子。膠膜具有凝集精子和誘發(fā)頂體反應(yīng)的作用，膠膜中的多糖物質(zhì)可誘發(fā)頂體反應(yīng)。精子的頂體反應(yīng)：系精子在與卵子結(jié)合前,精子將頂體中的酶系釋放出來,水解卵子外圍的層層保護(hù)而到達(dá)卵黃腔的過程。 頂體反應(yīng)是一種胞吐現(xiàn)象,類似于體細(xì)胞分泌顆粒排放內(nèi)含物的全過程。它包括精子與卵外的卵膜接觸,頂體外膜和精子的細(xì)胞質(zhì)膜的多位點(diǎn)融合,導(dǎo)致頂體內(nèi)含物的釋放,暴露出頂體內(nèi)膜及與其結(jié)合的酶類。透明質(zhì)酸酶使卵丘細(xì)胞之間的基質(zhì)溶解形成一個(gè)孔道,精子運(yùn)動(dòng)通過卵丘; 卵冠穿透酶使精子穿過放射冠; 頂體酶水解透明帶中的蛋白質(zhì),形成一條狹窄的孔道,使精子穿過透明帶。 這有助于精子分解并穿過卵膜，與卵質(zhì)膜相融合而受精。具有頂體結(jié)構(gòu)的無脊椎動(dòng)物或脊椎動(dòng)物中，只有發(fā)生頂體反應(yīng)的精子才能進(jìn)入卵子并與卵子融合，也只有精子與卵子接觸時(shí)才發(fā)生頂體反應(yīng)。海膽的頂體反應(yīng)：精子與卵子膠膜結(jié)