發(fā)育生物學期末考試

1、第五章神經(jīng)胚和三胚層分化經(jīng)過原腸作用后，胚胎已具有外、中、內三個胚層，它們是動物體所有器官形成的細胞基礎(器官原基)。魚類、兩棲類、爬行類、鳥類和哺乳類都具有相同的器官發(fā)生(organogenesis)模式：外胚層形成神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚；內胚層形成呼吸系統(tǒng)和消化管；中胚層形成結締組織、血細胞、心臟、泌尿系統(tǒng)以及大部分內臟器官等Baer定律：脊椎動物早期胚胎先形成亞門共有特征，隨著發(fā)育進行，胚胎逐漸出現(xiàn)綱、目和科的特征，最終出現(xiàn)種的特征。本章知識要點：1、外胚層分化與神經(jīng)管的形成外胚層分化神經(jīng)管的形成神經(jīng)嵴2、中胚層分化與體節(jié)形成體節(jié)形成與分化【一】外胚層分化與神經(jīng)管的形成1. 外胚層分化脊椎動物外

2、胚層將形成三個主要部分：表皮外胚層、神經(jīng)嵴和神經(jīng)管。人胚發(fā)育到第三周末，背部的部分外胚層細胞受中胚層特別是脊索中胚層的誘導，特化形成神經(jīng)外胚層，這部分形態(tài)上呈柱狀的胚胎結構稱為神經(jīng)板(neuralplate)。神經(jīng)板組織將來發(fā)育為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的原基神經(jīng)管(neuraltube)。神經(jīng)管的形成過程稱為神經(jīng)胚形成(neurulation)，正在發(fā)生神經(jīng)形成的胚胎稱為神經(jīng)胚(neurula)。神經(jīng)管的前端發(fā)育為腦，后端發(fā)育為脊髓(spinalcord)。表皮外胚層發(fā)育為表皮及皮膚衍生物，與來自間充質的真皮一起形成皮膚。2. 神經(jīng)胚形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的形成胚胎形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)原基即神經(jīng)管的作用稱為神經(jīng)胚

3、形成(neurulation)，正在進行神經(jīng)管形成的胚胎稱為神經(jīng)胚(neurula)。神經(jīng)胚形成主要由兩種方式：初級神經(jīng)胚形成(primaryneurulation)和次級神經(jīng)胚形成(secondaryneurulation)。初級神經(jīng)胚形成是指由脊索中胚層誘導覆蓋于上面的外胚層細胞分裂、內陷并與表皮脫離形成中空的神經(jīng)管。而次級神經(jīng)胚形成是指外胚層細胞下陷進入胚胎形成實心細胞索，接著再空洞化(cavitate)形成中空的神經(jīng)管。胚胎在多大程度上依賴于上述神經(jīng)管構建方式取決于脊椎動物的種類。如魚類神經(jīng)胚形成屬完全次級型；鳥類前端部分神經(jīng)管構建屬初級型，而后端部分(后肢以后)神經(jīng)管構建屬次級型。一

4、、初級神經(jīng)胚形成胚胎背部的中胚層和覆蓋在上面的外胚層之間的相互作用是發(fā)育中最重要的相互作用之一，它啟動器官形成(organogenesis)，即特異性組織和器官的產(chǎn)生。脊索中胚層指導上方的外胚層形成中空的神經(jīng)管，后者將來分化成腦和脊髓。初級神經(jīng)胚形成過程中，最初的外胚層形成三種類型的細胞：位于內部的神經(jīng)管細胞，將來分化成腦和脊髓；位于外部的皮膚表皮細胞和神經(jīng)嵴細胞，神經(jīng)嵴細胞從神經(jīng)管和表皮連接處遷移出來，將來形成周圍神經(jīng)元和神經(jīng)膠質、皮膚的色素細胞和其他類型的細胞。初級神經(jīng)胚形成的過程可以分為彼此獨立但在時空上又相互重疊的5個時期：1、神經(jīng)板(neuralplate)形成2、神經(jīng)底板(neur

5、alfloorplate)形成3、神經(jīng)板的整形(shaping)4、神經(jīng)板彎曲成神經(jīng)溝(neuralgroove)5、神經(jīng)溝閉合形成神經(jīng)管(neuraltube)1. 神經(jīng)板形成位于背中線處預定形成神經(jīng)組織的外胚層細胞變長，而預定形成表皮的細胞則變得更加扁平，使預定神經(jīng)區(qū)上升到周圍外胚層的上面，由此形成神經(jīng)板(neuralplate)。神經(jīng)板和表皮細胞都能發(fā)生固有運動(intrinsicmovements)。神經(jīng)板和表皮細胞協(xié)調一致的運動最終引起神經(jīng)管舉起和交疊。2. 神經(jīng)底板形成以前認為只有神經(jīng)板中線處細胞才能形成神經(jīng)底板，而外緣部分和神經(jīng)褶則構成神經(jīng)管最靠近背面的部分。頭部神經(jīng)底板形成方式

6、可能是這樣的。但最近證據(jù)表明，軀干神經(jīng)底板具有獨立起源，是由亨氏節(jié)一部分細胞“插入”神經(jīng)板中央形成。軀干部神經(jīng)底板有兩個來源：外胚層和亨氏節(jié)3. 神經(jīng)板的整形和彎曲神經(jīng)板的整形與神經(jīng)板細胞內在力量直接有關。神經(jīng)板最主要的整形作用是通過位于脊索上面的神經(jīng)板中線細胞實現(xiàn)的，這些細胞被稱為中間鉸合點(medianhingepoint，MHP)，它們由亨氏節(jié)前端中線細胞衍生而來。神經(jīng)板的彎曲通過神經(jīng)板細胞內在力量的作用而實現(xiàn)，同時外胚層細胞為神經(jīng)管的彎曲提供另一種動力。4. 神經(jīng)管閉合左右神經(jīng)褶被牽引到背中線結合到一起，神經(jīng)管隨即閉合。某些動物神經(jīng)褶連接處的細胞形成神經(jīng)嵴細胞，但哺乳類神經(jīng)褶舉起時頭部

7、神經(jīng)嵴細胞就開始遷移。神經(jīng)管的形成并非在整個外胚層同時發(fā)生，如24小時雞神經(jīng)胚的尾部區(qū)域仍在進行原腸作用時，頭部神經(jīng)管已明顯形成。神經(jīng)管前后兩端的開口分別稱為前端神經(jīng)孔和后端神經(jīng)孔。神經(jīng)管最終形成一個與表面外胚層分離的閉合的圓柱體。神經(jīng)管和表面外胚層的分離被認為是受不同的細胞粘連分子表達調節(jié)的。神經(jīng)管細胞最初都表達E-細胞選擇蛋白(E-cadherin)選擇蛋白，代之以合成N-選擇蛋白(N-cadherin)和N-CAM。結果兩種組織不再粘附在一起。二、次級神經(jīng)胚形成次級神經(jīng)胚形成可以看作是原腸作用的繼續(xù)，只是背唇細胞并沒有內卷到胚胎內部，而是在腹面不斷生長。次級神經(jīng)胚形成包括髓索(medul

8、larycord)形成及其隨后空洞化成為神經(jīng)管。蛙和雞胚的腰椎和尾椎形成時能觀察到這種形式的神經(jīng)胚形成。三、腦區(qū)形成神經(jīng)管同時在三個層次水平上分化成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不同區(qū)域。在解剖學水平，神經(jīng)管及其管腔膨脹和收縮而形成腦室和脊髓的中央管。在組織學水平，神經(jīng)管壁細胞發(fā)生重排形成腦和脊髓不同的功能區(qū)域。在細胞學水平，神經(jīng)上皮細胞本身分化成身體中不同類型的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質。3.神經(jīng)嵴盡管神經(jīng)嵴來源于外胚層，由于其重要性而有時被稱為第四胚層。神經(jīng)嵴細胞起源于神經(jīng)管最靠近背部的區(qū)域。神經(jīng)嵴細胞廣泛遷移，產(chǎn)生各種類型的分化細胞。表皮和皮膚結構起源1.表皮細胞起源神經(jīng)胚形成之后，覆蓋胚胎表面的細胞構成預定表皮

9、。多數(shù)脊椎動物的表皮分為兩層：外面一層為胚皮(periderm)，是臨時性結構，一旦底層細胞分化成表皮，胚皮便脫落；內面一層細胞稱為基層(basal)或生發(fā)層，它是能形成所有表皮細胞的生發(fā)性上皮。生發(fā)層細胞分裂產(chǎn)生外面另一層細胞，構成棘層(spinouslayer)。棘層和生發(fā)層一起構成馬爾皮基層(Malpighianlayer)。馬爾皮基層細胞再分裂產(chǎn)生表皮的顆粒層(grannuallayer)。顆粒層細胞不再分裂，開始分化成表皮細胞，即角質細胞(kenatinocytes)。最終角質細胞形成角質層(cornifiedlayer)。角質層細胞生成后不久就脫落，并被顆粒層新形成的細胞所取代有兩

10、種主要生長因子能刺激表皮發(fā)育。第一種是轉化生長因子-a(transforminggrowthfactor-a,TGF-a)。TGF-a由基層細胞合成，并促進基層細胞自身分裂。銀屑病(psoriasis)患者特征是大量表皮細胞脫落，可能與TGF-a過度表達有關。另一種生長因子是角質細胞生長因子(keratinocytegrowthfactor,KGF)，也稱為成纖維細胞生長因子7(FGF7)。KGF是真皮下面的成纖維細胞產(chǎn)生的一種外分泌生長因子，調節(jié)基層細胞的增殖?！径恐信邔臃只c體節(jié)形成1. 中胚層的分化脊椎動物中胚層的分化對于器官和系統(tǒng)的發(fā)生起著主導和奠基的作用。其中脊索是這一階段發(fā)育的啟

11、動和組織者，而在脊索和神經(jīng)管的作用下，中胚層分化深入。脊椎動物中胚層的分化發(fā)育與神經(jīng)胚的形成幾乎是同時進行，相互促進的，而神經(jīng)胚發(fā)育的完成又為中胚層的進一步發(fā)育奠定了形態(tài)結構以及誘導控制環(huán)境的基礎。神經(jīng)胚時期中胚層可分成5個區(qū)域:1 .脊索中胚層(chordamesoderm)形成脊索2. 背部體壁中胚層(somiticdorsalmesoderm)形成體節(jié)和神經(jīng)管兩側的中胚層細胞3. 中段中胚層(intermediatemesoderm)形成泌尿系統(tǒng)和生殖器官4. 側板中胚層(lateralplate)形成心臟、血管、血細胞以及體腔襯里和除肌肉之外的四肢所有中胚層成分5. 頭部間質(head

12、mesenchyme)形成面部結締組織和肌肉2.脊索和體節(jié)分化一、軸旁中胚層中胚層和內胚層器官的形成與神經(jīng)管同步發(fā)生。在脊索兩側加厚的中胚層帶，即軸旁中胚層(paraxialmesoderm)。隨著原條退化和神經(jīng)褶開始在胚胎中央合攏，軸旁中胚層分隔成細胞團塊，稱為體節(jié)(somite)。體節(jié)是臨時性結構，對脊椎動物分節(jié)模式(segmentalpattern)的建成具有深遠的影響。二、體節(jié)小體和體節(jié)形成體節(jié)能夠產(chǎn)生構成脊椎和肋骨、背部真皮和骨骼肌以及體壁與四肢骨骼肌的細胞。第一對體節(jié)在胚胎前端形成，新體節(jié)以規(guī)則的間隔從吻端軸旁中胚層“萌發(fā)”。由于胚胎發(fā)育速度略有差異，因此體節(jié)數(shù)目通常是發(fā)育進程的最

13、佳指標。所形成的體節(jié)總數(shù)具有種的特異性。體節(jié)的形成機制尚未很好研究。雞胚研究表明，其體節(jié)板細胞組織形成輪狀，稱為體節(jié)小體(somitomere)。隨著最前端的體節(jié)由松散的間充質變成致密性的上皮性結構，體節(jié)小體便轉變成體節(jié)。從體節(jié)小體轉變成體節(jié)的過程與兩種細胞外基質蛋白纖連蛋白(fibronectin)和N-細胞選擇蛋白(N-Cadherin)的合成有關。這些蛋白的合成又受Notch1和paraxis的表達調控。Notch1基因編碼的轉錄因子在未分節(jié)背部中胚層最前端區(qū)域有活性；缺乏Notch蛋白的小鼠體節(jié)排列紊亂，大小不一。Paraxis也編碼一種轉錄因子，在小鼠和雞胚吻端未分節(jié)中胚層表達。注射

14、與paraxis互補的反義寡核苷酸導致體節(jié)分節(jié)出現(xiàn)缺陷。Paraxis蛋白是實現(xiàn)體節(jié)從間充質到上皮轉換的必要成分。三、體節(jié)分化中的誘導作用當體節(jié)最初形成時，各部位的細胞在發(fā)育上是等潛能的，任何體節(jié)細胞都能變成所有體節(jié)衍生的結構。但隨著體節(jié)成熟，體節(jié)各區(qū)定型，只能形成一定的細胞類型。體節(jié)的特化是通過幾種組織相互作用而完成。體節(jié)腹中部細胞在脊索和神經(jīng)管底板分泌的因子尤其是sonichedgehog蛋白誘導下，失去圓形上皮細胞的特性，再度變成間充質細胞，產(chǎn)生這些細胞的體節(jié)部分稱為生骨節(jié)(sclerotome)。這些間充質細胞最終變成脊椎的軟骨細胞(chondrocyte)，軟骨細胞將負責構建軸性骨骼

15、。體節(jié)側面的細胞也分散開，形成四肢和體壁的肌肉前體。一旦生骨節(jié)細胞和體壁及四肢肌細胞前體從體節(jié)中遷移出來，最靠近神經(jīng)管的體節(jié)細胞向腹面遷移，保留下來的體節(jié)上皮細胞形成雙層實心上皮，稱為生皮肌節(jié)(dermamyotome)。生皮肌節(jié)的背層稱為生皮節(jié)(dermatome)，產(chǎn)生背部真皮(身體其他部位的真皮由另外的間充質細胞形成，并非來自體節(jié))。而其內層細胞稱為生肌節(jié)(myotome)，產(chǎn)生橫跨脊椎使背部能夠彎曲的脊椎肌肉。脊索在為早期胚胎提供完整的體軸和誘導背部神經(jīng)管形成之后，大部分脊索退化，在脊椎之間，脊索細胞形成椎間盤的組織即髓核(nucleipulposi)。脊索和神經(jīng)管底板分泌的因子Son

16、ichedgehog蛋白誘導生骨節(jié)細胞表達一種新的轉錄因子Pax1。Pax1能夠激活軟骨特異性基因表達，它的存在對于脊椎的形成是必要的。生骨節(jié)細胞表達的I-mf是啟動肌肉形成的轉錄因子MyoD家族的抑制因子。生肌節(jié)圍繞體軸的軸上肌(epaxialmuscle)細胞來自體節(jié)中部，由背部神經(jīng)管分泌的因子(Wnt家族成員)誘導形成。從體節(jié)中部形成并產(chǎn)生四肢和體壁肌肉的軸下肌(hypaxialmuscle)可能由來自表皮的Wnt蛋白和來自側板中胚層的BMP-4聯(lián)合誘導形成。這些因子誘導肌細胞表達特殊的轉錄因子MyoD和Myf5，激活肌肉特異性基因的表達。生皮節(jié)在神經(jīng)管分泌的另一個因子神經(jīng)營養(yǎng)蛋白3(n

17、eurotrophin3，NT-3)誘導下發(fā)生分化。NT-3抗體能阻止上皮性生法層細胞轉化成在表皮下遷移的松散的真皮間質細胞。Hox基因的作用在所有脊椎動物中，體節(jié)沿前后軸的模式化與Hox基因表達有關。脊椎動物有4組Hox基因，它們可能來自一組基因的重復。這些同源盒基因具有一個共同的特征，即它們在時間和空間上的表達順序反映了其在染色體上的排列順序。Hob基因控制區(qū)域化特性的直接證據(jù)來自小鼠和雞的相對應區(qū)域(頸部、胸部等)的基因表達的比較。鳥的頸椎數(shù)目是哺乳類的兩倍，但是，Hoxc5和Hoxc6基因表達的最前端在雞和小鼠中都是位于頸部和胸部的交界處。Hox基因的過表達或刪除會導致體軸模式的改變。

18、Hox基因的缺失可以影響細胞的位置效應。Hox基因的缺失常常導致同源轉化，身體的一種結構轉化為另一種結構。Hoxc8基因的缺失改變了正常情況下表達該基因的細胞的發(fā)育，使它們獲得了靠前的位置效應。在Hoxd11發(fā)生突變的小鼠中，第一薦椎轉化為腰椎。兩棲類的原腸作用兩棲類原腸作用的主要過程1、瓶狀細胞的內陷引發(fā)原腸作用2、邊緣區(qū)細胞的內卷3、預定脊索中胚層細胞的集中和延伸4、預定外胚層細胞的外包兩棲類的原腸作用是實驗胚胎學中最古老也是最新興的一個領域。兩棲類囊胚與棘皮動物和魚類的囊胚所面臨的基本任務完全相同:將形成內胚層器官的細胞拖入胚胎內部，將形成外胚層的細胞置于胚胎的四周，形成中胚層的細胞置于

19、外胚層和內胚層之間適當?shù)奈恢谩?、瓶狀細胞的內陷引發(fā)原腸作用蛙類原腸作用首先是從將來胚胎的背部，即動物半球和植物半球匯合的赤道(邊緣區(qū))下方的灰色新月區(qū)開始的?；疑略聟^(qū)的預定內胚層細胞瓶狀細胞(bottlecell)內陷，形成狹縫狀胚孔(slit-likeblastopore)，引發(fā)原腸作用。內陷的瓶狀細胞沿最初的原腸排列。2、邊緣區(qū)細胞的內卷瓶狀細胞的收縮拉動邊緣區(qū)細胞向植物極運動，同時將植物極的內胚層細胞推向胚胎的內部，形成原腸；預定前端中胚層細胞沿囊胚腔內表面延伸；邊緣區(qū)細胞的運動導致外胚層細胞向植物極外包。遷移中的緣區(qū)細胞到達胚孔的背唇時，轉向內部沿著外層細胞的內表面運動，因此構成背

20、唇的細胞在不斷更新。最初構成背唇的細胞為內陷形成原腸前緣的瓶狀細胞，它們隨后發(fā)育為前腸咽部的細胞。3、預定脊索中胚層細胞的集中和延伸瓶狀細胞和發(fā)育為頭部中胚層前體的細胞進入胚胎內部后，預定脊索中胚層細胞經(jīng)由胚孔背唇內卷進入胚胎，將來形成脊索。脊索是一個臨時性中胚層脊柱(backbone)，對誘導神經(jīng)系統(tǒng)的分化起重要的作用。隨著胚孔細胞的內卷，胚唇從背面向側面和腹面延伸，形成新月狀結構。新月狀胚孔進一步延伸，先形成側唇，再形成腹唇。中胚層和內胚層細胞通過側唇和腹唇繼續(xù)內卷，使胚孔形成一環(huán)狀，包繞在含有大量卵黃、體積較大的內胚層細胞周圍，這些內胚層細胞暴露在植物極外面，稱為卵黃栓(yolkplug

21、)。4、預定外胚層細胞的外包囊胚腔頂壁預定外胚層細胞形狀的改變和細胞重排，合并成單層細胞，向植物極下包。最終，卵黃栓也被包入胚胎內部。至此，所有內胚層細胞都已進入胚胎的內部，外胚層細胞包被在胚胎的表面，而中胚層細胞則位于內胚層和中胚層之間。非洲爪蟾的原腸作用是數(shù)個事件和諧的組合，結果是把內中外三個胚層細胞置于適當?shù)奈恢茫瑸樗鼈兎只癁椴煌钠鞴僮鰷蕚?。兩棲類原腸作用總結：1. 邊緣區(qū)瓶狀細胞在準確的時間和位置內陷。2. 邊緣區(qū)細胞通過胚唇進行內卷形成原腸，內卷的中胚層細胞沿胚孔頂壁內表面遷移。3. 預定脊索中胚層在胚胎背部集中延伸。4. 預定外胚層細胞通過細胞分裂和數(shù)層細胞合并為單層細胞而向植物

22、極下包。兩棲類胚軸的形成兩棲類是調整型胚胎發(fā)育的經(jīng)典模型，對其胚軸的形成機制有較多的了解。脊椎動物胚軸形成的機制A、定位于囊胚期大量分裂球中的各種決定因子B、發(fā)育過程中發(fā)生在鄰近細胞之間的一系列相互作用。兩棲類胚胎的背-腹軸和前-后軸是由受精時卵質的重新分布而決定的。a、背腹軸：受精時在精子入卵處的對面產(chǎn)生有色素差異的灰色新月區(qū)，由此標志預定胚胎的背側，精子進入的一側發(fā)育成為胚胎的腹側。b、前后軸：在動物極附近的背側形成頭部，而與其相反的一側形成尾，從而形成胚胎的背腹軸和前-后軸。c、中側軸或左右軸：隨著脊索的形成而確定的。1、胚胎的動植物極性源于卵子兩棲類原腸作用的準備工作可以追溯到精卵的結

23、合之前。未受精卵沿動植物極存在一個極性，這種極性能夠影響到將來卵裂的方式。未受精卵的極性是由沿動植物極分布的母源性mRNA和蛋白質的差異分布決定的。未受精卵的胚層圖譜爪蟾未來三個胚層的區(qū)域劃分在未受精卵就可以確定。因此，在未受精卵上就可以勾畫出胚層圖譜。但胚胎的前后軸、背腹軸和左右軸都難以確定。2.背腹軸的確立（ 1）精子的穿入點最早決定背腹軸受精后，質膜下方的皮層（corticallayer）向著精子入卵點的方向轉動。皮層轉動的結果是Nieukoop中心或信號中心的形成，這樣就確定了胚胎的背方。細胞質的運動激活精子入卵點對面的細胞質開啟原腸作用。精子入卵點代表胚胎未來的腹面，而與之相對的一面

24、即原腸作用開啟處代表胚胎未來背面。雖然誘發(fā)卵細胞質運動并不一定需要精子，但精子對決定細胞質旋轉方向是至關重要的。卵子哪一側形成背部，哪一側形成腹部，完全由細胞質運動方向來決定。通過機械方法（如離心）人為地改變皮層細胞質和皮層下細胞質的空間關系，將可以使胚胎在精子入卵點的同一側開啟原腸作用。將精子決定的細胞質旋轉與人工誘導的細胞質旋轉相結合，就可能獲得兩個原腸作用起點，最終形成聯(lián)體雙胞胎蝌蚪（BlackandGerhart，1985）。（ 2）組織者與背腹軸的確立灰色新月區(qū)對胚胎的正常發(fā)育是必需的。灰色新月區(qū)產(chǎn)生的細胞形成胚孔背唇（組織者）。Spemann等研究證實：來源于灰色新月區(qū)細胞的胚孔背

25、唇組織不僅具有自我分化能力，還具有組織和誘導鄰近細胞開始原腸作用的能力。在原腸作用過程中，由組織者（organizer）誘導背部外胚層形成中樞神經(jīng)系統(tǒng)的原基神經(jīng)管，并作用于側中胚層共同形成背-腹軸和前-后軸。背唇細胞及其衍生物脊索和脊索中胚層雖然還不足以作為整個胚胎的誘導者，在以后器官原基形成和器官形成中都存在誘導作用，但組織者啟動了胚胎發(fā)育中的一系列誘導事件。組織者細胞在早期胚胎發(fā)育中的重要功能：1)組織者能夠啟動原腸作用；2)組織者細胞有能力發(fā)育成背部中胚層包括前脊索板，脊索中胚層等；3)組織者能夠誘導外胚層背部化形成神經(jīng)板，并使后者發(fā)育為神經(jīng)管。4)組織者能夠誘導其周圍的中胚層背部化，分

26、化為側板中胚層，而不是腹側中胚層。(3)Nieukoop中心與背腹軸的確立荷蘭胚胎學家PieterNieuwkoop發(fā)現(xiàn)。兩棲類囊胚中最靠近背側的一群植物半球細胞，對組織者具有特殊的誘導能力，稱為Nieuwkoop中心(Nieuwkoopcenter)。Nieuwkoop中心是兼具動物極和植物極細胞質的特殊區(qū)域，含有背部中胚層誘導信號。原腸作用過程中新形成的中胚層是由其下方的植物極半球預定內胚層細胞對動物半球預定外胚層細胞誘導的結果。Nieuwkoop中心的分子生物學研究爪蟾的內胚層細胞通過誘導預定中胚層細胞表達XenopusBrachyury(Xbra)基因，進而誘導中胚層的形成。最靠近背側

27、的植物半球細胞，由于表達一些特殊的細胞因子而形成Nieuwkoop中心。3-CATENIN是Nieuwkoop中心的一個主要細胞因子。3-catenin是一種母體效應基因，其編碼的蛋白質3-CATENIN既能錨定細胞膜上的鈣粘著蛋白，又是一個核內轉錄因子。3-CATENIN在受精時卵質的旋轉移動過程中在預定胚胎背部累積，在整個早期卵裂階段仍然主要在胚胎背部累積。到卵裂晚期只有Nieuwkoop中心的細胞具有3-CATENIN。3-CATENIN對于形成背部結構是必要的。3-CATENIN屬于Wnt信號傳導途徑的一個分子，糖原合成激酶-3(GSK-3)對3-CATENIN有負調控作用，進而對背側

28、細胞的分化起抑制作用。在腹側細胞中GSK-3介導的磷酸化作用引起3-CATENIN的降解，而在背側細胞中由于存在GSK-3的抑制因子Disheveled(DSH)蛋白，所以背側的3-CATENIN不會被BI解。DSH蛋白開始存在于爪蟾未受精卵植物半球的皮層部，受精時沿微管遷移到胚胎的背側起作用。3-CATENIN與一種普遍存在的轉錄因子TCF3結合形成的復合物能夠激活對胚軸形成具有重要作用的其他基因，如siamois(sms)基因。SMS能激活goosecoid基因的表達。goosecoid基因是Nieuwkoop中心分泌蛋白因子作用的主要靶基因之一。gcdmRNA表達的區(qū)域與組織者的范圍有關

29、。GCD能夠激活腦形成關鍵基因Xotx2，使其在前端中胚層和預定腦外胚層表達。gcd基因的激活也同時受到定位于植物半球和Nieuwkoop中心的TGF3家族蛋白產(chǎn)物(Vg1、VegT和Nodal相關蛋白)的協(xié)同作用。3-CATENIN與VG1、VEGT信號相互作用白結果形成Nodal-相關蛋白從背側到腹側的濃度梯度。Nodal-相關蛋白的濃度梯度使中胚層細胞分化。含有大量Nodal相關蛋白的分化為組織者，較少的分化為側板中胚層，不含Nodal相關蛋白的分化成腹側中胚層?？傊瑸榫S持正常的發(fā)育，在胚胎背部細胞中必須含有3-CATENIN,并使sms基因表達，SMS與TGF-3基因家族的蛋白質協(xié)同

30、作用使gcd基因激活，在SMS和GCD等共同作用下才能形成組織者。組織者的形成涉及多種基因的激活，存在于Nieuwkoop中心的分泌蛋白激活位于其上方中胚層細胞中一系列轉錄因子，后者再激活編碼組織者分泌產(chǎn)物的一些基因。卵裂方式及其各自過程一、完全卵裂1. 輻射式卵裂的基本特征：1）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. 螺旋式卵裂環(huán)節(jié)動物、渦蟲綱動物、紐形動物門動物以及除頭足綱外的所有軟體動物的卵裂是螺旋式卵裂。螺旋式的特征：1）卵裂的方向與卵軸成斜角，2）細胞之間采用熱力學上最穩(wěn)定的方式堆疊，細胞間接觸的面積更大，3）只經(jīng)過較少次數(shù)的卵裂就開始了原腸形

31、成。3. 兩側對稱式卵裂兩側對稱式卵裂主要發(fā)現(xiàn)于水螅中，其主要特征是：第一次卵裂平面是胚胎的唯一對稱面，它將胚胎劃分為左右成鏡像對稱的兩部分。第二次卵裂也是經(jīng)裂，但不通過卵子的中心。第三次卵裂是緯裂，生成一層動物極卵裂球和一層植物極卵裂球。第四次卵裂是不規(guī)則的，第五次卵裂形成一個小的囊胚。4. 旋轉式卵裂哺乳動物的卵裂方式屬于旋轉式卵裂，其特征包括：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，一個是經(jīng)裂，一個是緯裂；這種卵裂的方式稱為交替旋轉對稱式卵裂。3. 早期卵裂不同步，因此哺乳動物的胚胎常常含有奇數(shù)個細胞。4. 基因組在卵裂的早期就被激活并表達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換，在兔子的胚胎中，這個轉換發(fā)生在8細胞期。二、不完全卵裂1 .盤狀卵裂魚類的多卵黃卵的發(fā)育與鳥