第七章原腸運動胚胎細胞重組課件

第四章

原腸運動——胚胎細胞重組第四章

原腸運動——1

Itisnotbirth,marriage,ordeath,butgastrulation,whichistrulythemostimportanttimeinyourlife.LewisWolpert(1986)Itisnotbirth,marriage,2本章主要內(nèi)容：1.原腸作用概述2.海膽的原腸作用3.魚類的原腸作用4.兩棲類的原腸作用5.鳥類的原腸作用6.哺乳類的原腸作用本章主要內(nèi)容：31.原腸作用概述原腸作用（gastrulation）是胚胎細胞劇烈的、高速有序的運動過程，通過細胞運動實現(xiàn)囊胚細胞的重新組合。原腸形成期間，囊胚細胞彼此之間的位置發(fā)生變動，重新占有新的位置，并形成由三胚層細胞構(gòu)成的胚胎結(jié)構(gòu)。1.原腸作用概述原腸作用（gastrulation）是4通過原腸作用，胚胎首先建立起三個胚層，即外胚層、中胚層和內(nèi)胚層；其次為重新占有新位置的胚胎細胞之間的相互作用奠定了基礎(chǔ)。因此，原腸作用是從尚未分化到分化為三個胚層和器官原基決定的關(guān)鍵時期。原腸胚一部分細胞的移動必然和同時發(fā)生的其他細胞的運動緊密配合，因此原腸作用過程中的細胞運動涉及整個胚胎。通過原腸作用，胚胎首先建立起三個胚層，即外胚層、中胚層和內(nèi)胚5動物身體的主軸（包括前后軸、背腹軸和左右軸）也會在卵裂和原腸作用期間建立起來，胚胎各部分的細胞會獲得各自的發(fā)育潛能。不同動物體軸建立的時間和機制各不相同。如果蠅體軸的特化自卵細胞形成時就已經(jīng)開始了，在卵裂過程中完成；而爪蟾的體軸是在整個原腸作用過程中建立的。動物身體的主軸（包括前后軸、背腹軸和左右軸）也會在卵裂和原腸6兩側(cè)對稱動物的體軸兩側(cè)對稱動物的體軸7盡管整個動物界原腸作用方式變化多樣，但總體可概括為五種細胞運動機制，即外包（epiboly）、內(nèi)陷（invagination）、內(nèi)卷（involution）、內(nèi)移（ingression）和分層（delamination）。同一原腸胚常常包括幾種細胞運動方式。盡管整個動物界原腸作用方式變化多樣，但總體可概括為五種細胞運8原腸作用過程中細胞的五種運動方式原腸作用過程中細胞的五種運動方式92.海膽的原腸作用海膽的晚期囊胚由1000個左右單層細胞構(gòu)成。這些細胞的細胞質(zhì)分別來自受精卵的不同區(qū)域，細胞表現(xiàn)出不同的大小和特性。2.海膽的原腸作用海膽的晚期囊胚由1000個左右單層細胞10海膽的早期卵裂海膽的早期卵裂11海膽胚胎第四次卵裂時形成的小分裂球（micromere）海膽胚胎第四次卵裂時形成的小分裂球（micromere）12海膽的囊胚

A，細胞持續(xù)的分裂形成一個囊胚；B，快速分裂的末期，圓形的胚胎細胞形成一層上皮，受精膜依然可見；C，植物基板變厚，動物極細胞分泌孵化酶，使胚胎從受精膜中孵化出來。海膽的囊胚A，細胞持續(xù)的分裂形成一個囊胚；B，快速分裂13海膽胚胎的早期囊胚

，植物極細胞開始加厚。海膽胚胎的早期囊胚，植物極細胞開始加厚。14原腸作用前的海膽晚期囊胚，植物極變扁平。

原腸作用前的海膽晚期囊胚，植物極變扁平。15初級間質(zhì)細胞的內(nèi)移植物極板中央來源于小分裂球的細胞不斷伸出和收縮線狀偽足（filopdia），脫離表面單層細胞，進入囊胚腔，稱為初級間質(zhì)細胞（primarymesenchymecell）。初級間質(zhì)細胞的內(nèi)移16海膽早期原腸胚內(nèi)初級間質(zhì)細胞沿囊胚腔內(nèi)表面運動，主動伸出偽足與囊胚腔壁連接，占據(jù)囊胚腔預(yù)定腹側(cè)面，并形成穩(wěn)固聯(lián)系。初級間質(zhì)細胞融合形成索狀合胞體（syncytialcable），最終形成幼蟲碳酸鈣骨針的軸。海膽早期原腸胚內(nèi)初級間質(zhì)細胞沿囊胚腔內(nèi)表面運動，主動伸出偽足17初級間質(zhì)細胞形成的索狀合胞體（將來形成骨針）的掃描電鏡照片初級間質(zhì)細胞形成的索狀合胞體（將來形成骨針）的掃描電鏡照片18初級間質(zhì)細胞在Lytechinusvariegatus早期幼蟲內(nèi)的定位。初級間質(zhì)細胞在Lytechinusvariegatus早期19間質(zhì)細胞和非間質(zhì)細胞與不同胚層細胞或胞外組分之間的親和力間質(zhì)細胞和非間質(zhì)細胞與不同胚層細胞或胞外組分之間的親和力20細胞粘連作用的變化導(dǎo)致初級間質(zhì)的內(nèi)移。初級間質(zhì)細胞和透明層以及相鄰裂球之間的親和力減少，而與基質(zhì)片層之間的親和力增加。相比之下，非間質(zhì)細胞和透明層以及相鄰裂球之間的親和力維持不變。細胞粘連作用的變化導(dǎo)致初級間質(zhì)的內(nèi)移。初級間質(zhì)細胞和透明層21初級間質(zhì)細胞內(nèi)移的掃描電鏡照片初級間質(zhì)細胞內(nèi)移的掃描電鏡照片22內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外片層物質(zhì)包繞。沿動植物極軸分布的纖維決定了間質(zhì)細胞遷移的方向。至少有三種蛋白可能在間質(zhì)細胞的遷移過程中起重要的作用，包括囊胚腔壁基質(zhì)片層組分纖連蛋白（fibronectin）、間質(zhì)細胞膜上的硫酸蛋白多糖（sulfatedproteoglycans）和囊胚腔細胞胞外基質(zhì)中只在原腸作用期表達的ECM18。內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外片層物質(zhì)包繞。沿動植物極23內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外基質(zhì)包繞。內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外基質(zhì)包繞。24原腸作用過程中沿動植物極軸分布的纖維決定了初級間質(zhì)細胞的遷移方向。原腸作用過程中沿動植物極軸分布的纖維決定了初級間質(zhì)細胞的遷移25囊胚腔胞外基質(zhì)纖維與動植物極軸平行排列，最終與初級間質(zhì)細胞發(fā)生聯(lián)系。囊胚腔胞外基質(zhì)纖維與動植物極軸平行排列，最終與初級間質(zhì)細胞發(fā)26初級間質(zhì)細胞的線狀偽足初級間質(zhì)細胞的線狀偽足27初級間質(zhì)細胞選擇性地聚集在β-catenin濃度高的位置。初級間質(zhì)細胞選擇性地聚集在β-catenin濃度高的位置。28去除硫酸基（sulfatedeprivation）對海膽初級間質(zhì)細胞運動的影響去除硫酸基（sulfatedeprivation）對海膽初29早期原腸內(nèi)陷初級間質(zhì)細胞在囊胚腔內(nèi)遷移的過程中，仍然留在植物極板上的細胞移動填補由初級間質(zhì)細胞內(nèi)移而形成的空隙，植物極板進一步變扁平。之后，植物極板向內(nèi)彎曲，內(nèi)陷。當(dāng)植物極板內(nèi)陷深及囊胚腔的1/4～1/2時，內(nèi)陷突然停止。所陷入的部分稱為原腸（archenteronorprimitivegut），而原腸在植物極的開口稱為胚孔（blastopore）。早期原腸內(nèi)陷30植物極變扁平植物極變扁平31初級原腸內(nèi)陷初級原腸內(nèi)陷32植物極內(nèi)陷的雙金屬片模型。植物極板細胞分泌硫酸軟骨素蛋白多糖（CSPG）到透明層內(nèi)層中，CSPG吸水膨脹，導(dǎo)致透明層彎曲，相連的細胞層內(nèi)陷。植物極內(nèi)陷的雙金屬片模型。植物極板細胞分泌硫酸軟骨素蛋白多糖33隨著植物極板的內(nèi)陷，初級間質(zhì)細胞在植物極區(qū)域形成一細胞環(huán)。隨著植物極板的內(nèi)陷，初級間質(zhì)細胞在植物極區(qū)域形成一細34晚期原腸內(nèi)陷早期原腸內(nèi)陷完成之后，經(jīng)過短暫停歇，原腸大幅度拉長，短粗的原腸變成又細又長的管狀結(jié)構(gòu)。在此期間沒有新細胞形成，原腸的拉長過程是通過細胞重排實現(xiàn)的，原腸周長內(nèi)細胞數(shù)目大為減少。晚期原腸內(nèi)陷35海膽胚胎原腸伸長時期的細胞重排。海膽胚胎原腸伸長時期的細胞重排。36原腸頂端形成次級間質(zhì)細胞，原腸延伸是以次級間質(zhì)細胞提供的張力為動力的。次級間質(zhì)細胞伸出線狀偽足，穿過囊胚腔液，直達囊胚腔壁內(nèi)表面。動物極半球存在著次級間質(zhì)細胞附著的靶位。只有當(dāng)線狀偽足接觸到特定靶位的時候，才不會縮回。這些特定的靶位可能位于將來形成口的區(qū)域。原腸頂端形成次級間質(zhì)細胞，原腸延伸是以次級間質(zhì)細胞提供的張力37A，原腸的頂端形成次級間質(zhì)細胞；B，次級間質(zhì)細胞的線狀偽足。A，原腸的頂端形成次級間質(zhì)細胞；B，次級間質(zhì)細胞的線狀偽足。38當(dāng)原腸最頂端接觸到囊胚腔壁時，次級間質(zhì)細胞分散進入囊胚腔。次級間質(zhì)細胞在囊胚腔中分裂，最終形成中胚層器官。囊胚腔壁接觸到原腸的位置最終形成口，口和原腸最頂端形成一連續(xù)相通的消化管。海膽的胚孔最終形成肛門。當(dāng)原腸最頂端接觸到囊胚腔壁時，次級間質(zhì)細胞分散進入囊胚腔。次39海膽原腸作用的整個歷程。發(fā)育溫度為25度。海膽原腸作用的整個歷程。發(fā)育溫度為25度。40海膽的長腕幼蟲海膽的長腕幼蟲41海膽正常的胚胎發(fā)育海膽正常的胚胎發(fā)育423.魚類的原腸作用中期囊胚轉(zhuǎn)換和細胞運動性的獲得斑馬魚第十次卵裂期間，細胞分裂不再同步，新的基因（合子基因）開始表達，且細胞獲得運動性，這種現(xiàn)象稱為中期囊胚轉(zhuǎn)換（midblastulatransition，MBT）。MBT似乎受染色質(zhì)和細胞質(zhì)之間比例的控制。3.魚類的原腸作用中期囊胚轉(zhuǎn)換和細胞運動性的獲得43受精后，斑馬魚合子開始不完全卵裂。卵裂最初只限制在胚胎的動物極，卵裂并未延伸到卵黃，導(dǎo)致在卵黃上形成一堆分裂球。前5次卵裂為縱裂，第一次緯裂在受精后約2小時產(chǎn)生了64細胞期。受精后，斑馬魚合子開始不完全卵裂。卵裂最初只限制在胚胎的動物44斑馬魚的囊胚斑馬魚的囊胚45魚類胚胎中最早的細胞運動時,胚盤細胞沿卵黃四周下包。初始階段，胚盤細胞內(nèi)層細胞向外周遷移，插入表層細胞中。稍后，表層細胞沿卵黃表面下包，直到將卵黃全部包圍起來。卵黃合胞體層（yolksyncyticallayer，YSL）細胞的自動擴展拉動與之相連的包被層（envelopinglayer，EVL）細胞向下移動。切斷卵黃合胞體層和包被層之間的聯(lián)系，胚盤細胞會反彈縮回卵黃的頂部，而卵黃合胞體層則繼續(xù)包繞卵黃擴展。魚類胚胎中最早的細胞運動時,胚盤細胞沿卵黃四周下包。初始階段46下包完成30％時的胚盤下包完成30％時的胚盤47胚層形成當(dāng)斑馬魚胚盤細胞包繞一半的卵黃時，包被層四周邊緣區(qū)開始加厚，這個加厚的區(qū)域叫胚環(huán)（germring），它是由外層的上胚層（epiblast）和內(nèi)層的下胚層（hypoblast）構(gòu)成。一般認為，下胚層是邊緣表層細胞內(nèi)卷繼而向動物極遷移形成的。也可能由上胚層細胞分層后內(nèi)移形成。胚層形成48下包胚盤的邊緣區(qū)域的放大，示邊緣下包的內(nèi)卷和細胞內(nèi)移下包胚盤的邊緣區(qū)域的放大，示邊緣下包的內(nèi)卷和細胞內(nèi)移49通過下包胚盤的邊緣細胞內(nèi)卷或上胚層細胞分層形成下胚層通過下包胚盤的邊緣細胞內(nèi)卷或上胚層細胞分層形成下胚層50下胚層一旦形成以后，上胚層和下胚層的深層細胞都會向?qū)戆l(fā)育成胚胎背部的一側(cè)插入，形成一個加厚的區(qū)域，稱為胚盾（embryonicshield）。胚盾在功能上相當(dāng)于兩棲類的背唇，將它移植到宿主胚胎中，能夠誘導(dǎo)形成次級胚胎。下胚層一旦形成以后，上胚層和下胚層的深層細胞都會向?qū)戆l(fā)育成51斑馬魚原腸作用時細胞的集中和延伸把下胚層和上胚層細胞帶到背部形成胚盾，胚盾內(nèi)脊索中胚層向動物極延伸。斑馬魚原腸作用時細胞的集中和延伸把下胚層和上胚層細胞帶到背部52當(dāng)細胞沿卵黃下包時，它們也在邊緣內(nèi)卷，并朝背部和前端兩個方向向胚盾集中。胚盾下胚層細胞向前端集中和延伸，最終沿背中線變成一窄條，它就是脊索中胚層（chordamesoderm），即脊索的原基。與脊索中胚層毗連的細胞為近軸細胞（adaxialcell），是中胚層體節(jié)的前體。上胚層細胞形成神經(jīng)龍骨（neuralkeel），其余的上胚層細胞發(fā)育成魚類的皮膚。當(dāng)細胞沿卵黃下包時，它們也在邊緣內(nèi)卷，并朝背部和前端兩個方向53脊索中胚層細胞表達的notail基因，示胚盾下胚層細胞向前端的集中和延伸。脊索中胚層細胞表達的notail基因，示胚盾下胚層細胞向前54表達snail基因的近軸中胚層細胞在脊索中胚層兩側(cè)的集中和延伸，形成中胚層體節(jié)的前體。表達snail基因的近軸中胚層細胞在脊索中胚層兩側(cè)的集中和延55完成下包90％時斑馬魚胚胎完成下包90％時斑馬魚胚胎56原腸作用結(jié)束，體節(jié)形成。原腸作用結(jié)束，體節(jié)形成。574.兩棲類的原腸作用兩棲類的原腸作用是實驗胚胎學(xué)中最古老也是最新興的一個領(lǐng)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(wù)完全相同，也就是把終將形成內(nèi)胚層器官的細胞拖入胚胎內(nèi)部，把終將形成外胚層的細胞置于胚胎的四周，而把終將形成中胚層的細胞置于外胚層和內(nèi)胚層之間適當(dāng)?shù)奈恢谩?.兩棲類的原腸作用兩棲類的原腸作用是實驗胚胎學(xué)中最古老58兩棲類胚胎活體染色。A，用活體染料標記胚胎表特定細胞；B-D，標記細胞的遷移運動；E，將蠑螈胚胎沿中線剖開，示標記細胞在胚胎內(nèi)部的分布。兩棲類胚胎活體染色。A，用活體染料標記胚胎表特定細胞；B-59兩棲類原腸作用時的細胞運動非洲爪蟾的中胚層前體只存在于深層細胞中，位于赤道區(qū)域表面細胞下面，而外胚層和內(nèi)胚層則來源于表面的表層細胞中。蛙類原腸作用首先是從將來胚胎的背部，即剛好位于赤道下方的灰色新月區(qū)開始的。兩棲類原腸作用時的細胞運動60兩棲類的灰色新月精子入卵后，皮層向精子進入的方向旋轉(zhuǎn)大約30o，在動物極皮層含大量色素而內(nèi)層含有少量色素的物種中，這一胞質(zhì)不同層次的相對運動形成了一個在精子進入點對面的新月形的灰色區(qū)域，稱為灰色新月。兩棲類的灰色新月精子入卵后，皮層向精子進入的方向旋轉(zhuǎn)大61非洲爪蟾囊胚外層細胞（A）和內(nèi)部細胞（B）發(fā)育命運圖譜。非洲爪蟾囊胚外層細胞（A）和內(nèi)部細胞（B）發(fā)育命運圖譜。62卵母細胞成熟過程中，母源性的VegTmRNA貯存于植物極。VegT蛋白對內(nèi)胚層的形成具有決定作用，消除VegTmRNA和VegT蛋白后內(nèi)胚層不能形成。卵母細胞成熟過程中，母源性的VegTmRNA貯存于植物極63灰色新月區(qū)的預(yù)定內(nèi)胚層細胞內(nèi)陷，形成狹縫狀胚孔（slit-likeblastopore），內(nèi)陷細胞稱為瓶狀細胞（bottlecell），它們沿最初的原腸排列。蛙類囊胚細胞內(nèi)陷引發(fā)原腸形成。但是，蛙類的原腸作用并不是在最靠近植物極處開始內(nèi)陷，而是在動物半球和植物半球匯合的赤道附近，即所謂的邊緣區(qū)（marginalzone）開始內(nèi)陷?；疑略聟^(qū)的預(yù)定內(nèi)胚層細胞內(nèi)陷，形成狹縫狀胚孔（slit-l64爪蟾的晚期囊胚，示邊緣區(qū)被內(nèi)胚層細胞覆蓋。爪蟾的晚期囊胚，示邊緣區(qū)被內(nèi)胚層細胞覆蓋。65胚孔處形成瓶狀細胞胚孔處形成瓶狀細胞66移植的胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），形成一個胚孔狹縫。瓶狀細胞的內(nèi)陷啟動原腸作用。移植的胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），形成一67植物極背方細胞對原腸作用的啟動具有重要作用。植物極背方細胞對原腸作用的啟動具有重要作用。68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(nèi)胚層細胞推向胚胎的內(nèi)部。邊緣區(qū)細胞的運動導(dǎo)致外胚層細胞向植物極外包，預(yù)定前端中胚層細胞沿囊胚腔內(nèi)表面延伸。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(nèi)胚69胚孔形成和原腸作用過程中爪蟾背部區(qū)域細胞的運動胚孔形成和原腸作用過程中爪蟾背部區(qū)域細胞的運動70爪蟾早期胚孔背唇的表面觀，示動、植物極細胞大小的差異。爪蟾早期胚孔背唇的表面觀，示動、植物極細胞大小的差異。71動物極細胞通過胚孔背唇內(nèi)卷區(qū)域表面的特寫（close-up）動物極細胞通過胚孔背唇內(nèi)卷區(qū)域表面的特寫（close-up）72原腸作用的下一個時期包括邊緣區(qū)細胞的內(nèi)卷以及動物半球細胞的外包和向胚孔處集中。遷移中的緣區(qū)細胞到達胚孔的背唇時，轉(zhuǎn)向內(nèi)部沿著外層細胞的內(nèi)表面運動，因此構(gòu)成背唇的細胞在不斷更新。最初構(gòu)成背唇的細胞為內(nèi)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。原腸作用的下一個時期包括邊緣區(qū)細胞的內(nèi)卷以及動物半球細胞的外73內(nèi)卷邊緣區(qū)細胞沿外層細胞的內(nèi)表面向動物極運動，示構(gòu)成胚孔背唇的細胞的不斷更新。內(nèi)卷邊緣區(qū)細胞沿外層細胞的內(nèi)表面向動物極運動，示構(gòu)成胚孔背唇74隨著瓶狀細胞進入胚胎內(nèi)部，背唇被后來內(nèi)卷進入胚胎發(fā)育為頭部中胚層前體的細胞代替。接下來，由胚孔背唇內(nèi)卷進入胚胎的細胞為脊索中胚層細胞，它們將形成脊索。脊索是一個臨時性中胚層脊柱（backbone），對誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)的分化起重要的作用。隨著瓶狀細胞進入胚胎內(nèi)部，背唇被后來內(nèi)卷進入胚胎發(fā)育為頭部中75內(nèi)卷進入胚胎的脊索中胚層細胞在胚胎背部集中延伸變窄變長，形成胚胎的軸性中胚層。內(nèi)卷進入胚胎的脊索中胚層細胞在胚胎背部集中延伸變窄變長，形成76集中和延伸過程中細胞的插入集中和延伸過程中細胞的插入77非洲爪蟾原腸作用期間Brachyury基因的表達，示預(yù)定中胚層細胞的集中和延伸。非洲爪蟾原腸作用期間Brachyury基因的表達，示預(yù)定中胚78原腸作用過程中，環(huán)狀的預(yù)定中胚層細胞帶向胚孔的集中以及在胚胎內(nèi)表面的延伸示意圖原腸作用過程中，環(huán)狀的預(yù)定中胚層細胞帶向胚孔的集中以及在胚胎79爪蟾晚期原腸胚的軸旁中胚層（A）表達paraxialprotocadherin，而脊索（B）表達axialprotocadherin；兩種鈣粘著蛋白對集中和延伸起重要的作用。爪蟾晚期原腸胚的軸旁中胚層（A）表達paraxialpro80隨著新細胞進入胚胎內(nèi)部，囊胚腔被擠壓到與背唇相對的一側(cè)。同時隨著胚孔處瓶狀細胞形成和內(nèi)卷，胚唇向側(cè)面和腹面延伸，形成新月狀結(jié)構(gòu)。新月狀胚孔進一步延伸，先形成側(cè)唇，在形成腹唇。通過側(cè)唇和腹唇，位于外胚層細胞中的中胚層和內(nèi)胚層細胞繼續(xù)內(nèi)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(nèi)胚層細胞周圍，這些內(nèi)胚層細胞暴露在植物極外面，稱為卵黃栓（yolkplug）。隨著新細胞進入胚胎內(nèi)部，囊胚腔被擠壓到與背唇相對的一側(cè)。81隨著背唇、側(cè)唇和腹唇的連續(xù)形成，胚孔區(qū)域的變化。隨著背唇、側(cè)唇和腹唇的連續(xù)形成，胚孔區(qū)域的變化。82通過胚孔進入胚胎內(nèi)部的細胞的運動通過胚孔進入胚胎內(nèi)部的細胞的運動83囊胚腔頂壁細胞形狀的改變和細胞重排，合并成單層細胞。囊胚腔頂壁細胞形狀的改變和細胞重排，合并成單層細胞。84最終，卵黃栓也被包入內(nèi)部。至此，所有內(nèi)胚層細胞都已進入胚胎的內(nèi)部，外胚層細胞包被在胚胎的表面，而中胚層細胞則位于內(nèi)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(jié)果是把內(nèi)中外三個胚層細胞置于適當(dāng)?shù)奈恢?，為它們分化為不同的器官做準備。最終，卵黃栓也被包入內(nèi)部。至此，所有內(nèi)胚層細胞都已進入胚胎的85兩棲類原腸作用時細胞的運動。兩棲類原腸作用時細胞的運動。86兩棲類原腸作用總結(jié)：1.邊緣區(qū)瓶狀細胞在準確的時間和位置內(nèi)陷。2.邊緣區(qū)細胞通過胚唇進行內(nèi)卷形成原腸。3.內(nèi)卷的中胚層細胞沿胚孔頂壁內(nèi)表面遷移。4.預(yù)定脊索中胚層在胚胎背部集中延伸5.預(yù)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極下包。兩棲類原腸作用總結(jié)：874.兩棲類的原腸作用（續(xù)）動植物極軸的決定兩棲類原腸作用的準備工作可以追溯到精卵的結(jié)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(zhì)的差異分布決定的。4.兩棲類的原腸作用（續(xù)）動植物極軸的決定88非洲爪蟾的未受精卵，示動物極半球有較多的色素，植物極半球有較多的卵黃。非洲爪蟾的未受精卵，示動物極半球有較多的色素，植物極半球有較89非洲爪蟾的動-植物極軸是由母源性的因子決定的，示母源性的生長因子Vg-1基因的mRNA在爪蟾植物極的分布。非洲爪蟾的動-植物極軸是由母源性的因子決定的，示母源性的生長90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。未受精卵的胚層圖譜91爪蟾未受精卵內(nèi)未來胚層的圖譜。ectodermendoderm爪蟾未受精卵內(nèi)未來胚層的圖譜。ectodermendoder92Nieukoop中心形成背腹軸和前后軸是在受精過程中由受精卵細胞質(zhì)隔離決定的。受精后由于皮層細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)動（corticalrotation），使得卵子表面的動植物極軸與細胞質(zhì)內(nèi)部的動植物極軸兩者相差30o，這樣便形成一個新的對稱狀態(tài)。受精卵已具備了背腹軸，變成兩側(cè)對稱結(jié)構(gòu)，可以區(qū)分出左右側(cè)了。Nieukoop中心形成93A，受精后，質(zhì)膜下方的皮層（corticallayer）向著精子入卵點的方向轉(zhuǎn)動。B，皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果是Nieukoop中心或信號中心的形成，這樣就確定了胚胎的背方。A，受精后，質(zhì)膜下方的皮層（corticallayer）向94皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果造成爪蟾受精卵呈兩側(cè)對稱。皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果造成爪蟾受精卵呈兩側(cè)對稱。95Nieukoop中心對正常發(fā)育是必需的Nieukoop中心對正常發(fā)育是必需的96背方部分含有Nieukoop中心，形成一個背部化的胚胎，但缺少腸；腹方部分沒有Nieukoop中心，形成一腹部化的胚胎，缺少背部和頭部結(jié)構(gòu)。背方部分含有Nieukoop中心，形成一個背部化的胚胎，但缺97胚孔的定位細胞質(zhì)的運動激活精子入卵點對面的細胞質(zhì)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(zhì)運動并不一定需要精子，但精子對決定細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)方向是至關(guān)重要的。卵子哪一側(cè)形成背部，哪一側(cè)形成腹部，完全由細胞質(zhì)運動方向來決定。胚孔的定位98通過機械方法（如離心）人為地改變皮層細胞質(zhì)和皮層下細胞質(zhì)的空間關(guān)系，將可以使胚胎在精子入卵點的同一側(cè)開啟原腸作用。將精子決定的細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)與人工誘導(dǎo)的細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)相結(jié)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）。通過機械方法（如離心）人為地改變皮層細胞質(zhì)和皮層下細胞質(zhì)的空99人工方法誘導(dǎo)的兩個原腸作用開啟點。人工方法誘導(dǎo)的兩個原腸作用開啟點。100兩個原腸作用開啟點導(dǎo)致聯(lián)體雙胞胎蝌蚪的形成。兩個原腸作用開啟點導(dǎo)致聯(lián)體雙胞胎蝌蚪的形成。101原腸作用誘導(dǎo)因子是通過動物極細胞質(zhì)和植物極細胞質(zhì)兩者之間的相互作用而產(chǎn)生的。開啟原腸作用的誘導(dǎo)因子原來位于植物極細胞的深層細胞質(zhì)中。移植預(yù)定背部的植物極細胞能夠讓植物極經(jīng)紫外線照射的胚胎正常發(fā)育，同時將預(yù)定背部的植物極細胞移植到預(yù)定腹部的部位，也能夠誘導(dǎo)形成次生胚軸（secondaryaxis）。原腸作用誘導(dǎo)因子是通過動物極細胞質(zhì)和植物極細胞質(zhì)兩者之間的相102預(yù)定背唇區(qū)域下方植物極細胞移植實驗預(yù)定背唇區(qū)域下方植物極細胞移植實驗103背部最靠近植物極的裂球能夠誘導(dǎo)次生原腸作用，并形成次生胚軸。背部最靠近植物極的裂球能夠誘導(dǎo)次生原腸作用，并形成次生胚軸。104正常情況下，由精子驅(qū)動的卵細胞內(nèi)部細胞質(zhì)的重新排列能夠引起亞細胞因子（subcellularfactor）的的不對稱分布。受精卵內(nèi)亞細胞因子的不對稱分布產(chǎn)生了背腹區(qū)分，并最終將胚孔的位置確定在精子入卵點對面的一組植物極裂球上。正常情況下，由精子驅(qū)動的卵細胞內(nèi)部細胞質(zhì)的重新排列能夠引起亞105細胞運動和原腸構(gòu)建當(dāng)囊胚背部表面緣區(qū)一群內(nèi)胚層細胞下陷時，兩棲類的原腸作用就開始了。重組實驗證明，內(nèi)陷進入內(nèi)胚層的能力是背部緣區(qū)細胞固有的屬性。這些細胞特殊的瓶狀結(jié)構(gòu)對于啟動原腸作用是重要的。細胞運動啟動之后，非洲爪蟾的瓶狀細胞就不再是必需的了，去除瓶狀細胞后內(nèi)卷、胚孔的形成和封閉照樣可以進行。細胞運動和原腸構(gòu)建106移植的兩棲類胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），形成一個胚孔溝。瓶狀細胞的內(nèi)陷啟動原腸作用。移植的兩棲類胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），107細胞向胚胎內(nèi)運動的主要動力來自緣區(qū)表面下方的細胞（深層內(nèi)卷緣區(qū)細胞，deepinvolutingmarginalzonecell）的內(nèi)卷，而不是表面細胞的內(nèi)卷。去掉緣區(qū)深層細胞，并用動物極細胞補充上去，原腸形成立即停止。表面細胞由于和主動遷移的深層細胞相連而遷移進去形成原腸的襯里。細胞向胚胎內(nèi)運動的主要動力來自緣區(qū)表面下方的細胞（深層內(nèi)卷緣108原腸作用過程中細胞內(nèi)卷的動力來自深層內(nèi)卷緣區(qū)細胞原腸作用過程中細胞內(nèi)卷的動力來自深層內(nèi)卷緣區(qū)細胞109隨著原腸作用的進行，深層由好幾層細胞構(gòu)成的緣區(qū)細胞彼此插入混和（intercalation或interdigitation），形成薄而寬的單層細胞。正在內(nèi)卷的緣區(qū)細胞則向植物極進一步延伸。與此同時，表面細胞通過分裂和變扁平而擴展。深層細胞運動到達胚唇時，它們卷入胚胎內(nèi)部，彼此之間也進行插入混和，且沿中側(cè)軸集中延伸，形成窄而長的中胚層帶。中胚層帶向動物極遷移，牽拉伏在上面的表面細胞向動物極運動，形成原腸頂壁。隨著原腸作用的進行，深層由好幾層細胞構(gòu)成的緣區(qū)細胞彼此插入混110非洲爪蟾原腸作用期間中胚層的形成。非洲爪蟾原腸作用期間中胚層的形成。111中胚層帶的集中和延伸似乎為一自主過程，把中胚層細胞從胚胎中分離出來，它們照樣可以集中和延伸。原腸作用期間，動物極極帽（animalcap）和不內(nèi)卷緣區(qū)的細胞通過下包擴展，包被整個胚胎。同時，外胚層細胞也在整個胚胎中擴展，其機制主要是細胞分裂和數(shù)層細胞合并成單層細胞。中胚層帶的集中和延伸似乎為一自主過程，把中胚層細胞從胚胎中分1125.

鳥類的原腸作用一、鳥類原腸作用概述鳥類行不完全的盤狀卵裂，胚胎經(jīng)過卵裂在大量的卵黃上形成一個胚盤（blastodisk）。胚盤下方“惰性”的卵黃對上面細胞的運動施以嚴格限制。5.鳥類的原腸作用一、鳥類原腸作用概述113由動物極（胚胎將來的背部）觀察的雞卵的盤狀卵裂由動物極（胚胎將來的背部）觀察的雞卵的盤狀卵裂1141.下胚層和上胚層的形成鳥類胚盤中央細胞被胚下腔（subgerminalcavity）和卵黃分開，看起來透明，稱為明區(qū)（areapellucida）。明區(qū)邊緣細胞和卵黃接觸看起來不透明，稱為暗區(qū)（areaopaque）。上胚層某些細胞單個的遷移到胚下腔中，形成初級下胚層（primaryhypoblast）。胚盤后緣有一層細胞向前遷移和初級下胚層匯合，形成次級下胚層（secondaryhypoblast）。1.下胚層和上胚層的形成115雞胚雙層囊胚的形成雞胚雙層囊胚的形成116由上胚層和下胚層組成的雙層囊胚在暗區(qū)邊緣連接在一起，兩層之間的空腔即為囊胚腔（blastocoel）。鳥類胚胎命運圖譜僅局限于上胚層，胚胎本身和大量胚胎外膜都是由上胚層所產(chǎn)生。下胚層對正在發(fā)育的卵的本身并沒有任何實質(zhì)性的貢獻。下胚層細胞只形成部分胚胎外膜（extraembryonicmembrane），尤其是卵黃囊（yolksac）和連接卵黃的基柄（stalk）。由上胚層和下胚層組成的雙層囊胚在暗區(qū)邊緣連接在一起，兩層之間117原條的形成鳥類的原條（primitivestreak）首先見于胚胎的后端上胚層細胞的加厚處。這種加厚是來自上胚層的中胚層細胞內(nèi)移進入囊胚腔以及來自上胚層后端兩側(cè)細胞向中央遷移所致。隨著加厚部分不斷變窄，它不斷向前運動，并收縮形成清晰的原條。原條延伸至明區(qū)長度60％至70％處，成為胚胎前后軸的標志。原條的形成118雞胚原條形成時細胞的運動。A，3－4h；B，5－6h；C，7－8；D，10－12h雞胚原條形成時細胞的運動。A，3－4h；B，5－6h；C，7119伴隨著細胞集中形成原條，在原條中出現(xiàn)一凹陷，成為原溝（primitivegroove）。原溝與兩棲類胚孔的作用相似，遷移的細胞通過原溝進入囊胚腔。在原條的前端是一個細胞加厚區(qū)叫原節(jié)（primitiveknot）或亨氏節(jié)（Hensen’snode）。亨氏節(jié)的中央有一個煙囪狀的凹陷，叫原窩（primitivepit）。細胞可以通過原窩進入囊胚腔。亨氏節(jié)在功能上相當(dāng)于兩棲類胚孔的背唇。伴隨著細胞集中形成原條，在原條中出現(xiàn)一凹陷，成為原溝（pri120移植亨氏節(jié)能夠誘導(dǎo)一個次生胚胎的形成。移植亨氏節(jié)能夠誘導(dǎo)一個次生胚胎的形成。121原條一旦形成，上胚層細胞便開始向原條邊緣遷移，進入囊胚腔內(nèi)，組成原條的細胞也在不斷地變化。進入鳥類囊胚腔的細胞以單個細胞為單位，內(nèi)移的細胞并不形成緊密聯(lián)系的細胞層，只形成松散聯(lián)系的間質(zhì)細胞。隨著細胞進入原條，原條向胚胎未來頭部區(qū)域延長。通過亨氏節(jié)進入囊胚腔的細胞向前遷移，形成前腸、頭部中胚層和脊索；通過原條兩側(cè)部分進入囊胚腔的細胞形成大部分內(nèi)胚層和中胚層組織。原條一旦形成，上胚層細胞便開始向原條邊緣遷移，進入囊胚腔內(nèi)，122A，進入囊胚腔的細胞頂端伸長形成瓶狀細胞；B，雞胚原腸作用立體圖解，示原條、正在遷移的細胞和原有兩胚層之間的關(guān)系。A，進入囊胚腔的細胞頂端伸長形成瓶狀細胞；B，雞胚原腸作用立123上圖，15－16h；原溝和亨氏節(jié)的形成。下圖，19－22h；內(nèi)移的細胞向上推舉上胚層前端中線區(qū)域，形成頭突（headprocess）。上圖，15－16h；原溝和亨氏節(jié)的形成。124通過原條的細胞的遷移：內(nèi)胚層和中胚層的形成最早通過原條遷移的細胞是預(yù)定發(fā)育成前腸的細胞，這一點與兩棲類相似。下胚層細胞構(gòu)成的區(qū)域即生殖新月不形成任何胚胎本身結(jié)構(gòu)，但含有生殖細胞前體，以后通過血管遷移到生殖腺中。通過亨氏節(jié)進入囊胚的細胞也向前遷移，保持在內(nèi)胚層和上胚層之間，將來形成頭部中胚層和脊索中胚層細胞。通過原條的細胞的遷移：內(nèi)胚層和中胚層的形成125隨后在中胚層細胞繼續(xù)內(nèi)移的同時，原條開始回縮，使大致位于明區(qū)中央的亨氏節(jié)向后推移。在原條回縮的痕跡上出現(xiàn)了胚胎背軸和頭突。隨著亨氏節(jié)繼續(xù)回縮，脊索后端部分開始形成。最終亨氏節(jié)回縮到最后端區(qū)域，將來形成肛門。至此，上胚層完全由預(yù)定外胚層構(gòu)成。盡管中胚層細胞還要繼續(xù)向內(nèi)遷移很長時間，但大部分預(yù)定內(nèi)胚層細胞已進入胚胎內(nèi)部。隨后在中胚層細胞繼續(xù)內(nèi)移的同時，原條開始回縮，使大致位于明區(qū)12624－28h雞胚的原腸作用。A，延伸到全長的原條，24h；B，2體節(jié)時期，25h；C，4體節(jié)時期，27和；D，原條回縮到胚胎的尾部，28h。E，原條回縮，脊索沿著原條的痕跡形成。24－28h雞胚的原腸作用。127伴隨原條回縮，脊索和體節(jié)逐漸形成。上圖，23－24h；下圖，4體節(jié)時期。伴隨原條回縮，脊索和體節(jié)逐漸形成。128當(dāng)預(yù)定中胚層和內(nèi)胚層細胞向囊胚腔內(nèi)運動時，預(yù)定外胚層細胞還在分裂，并成為胚胎最上層唯一的細胞群。預(yù)定外胚層細胞遷移離開胚盤，通過下包包被卵黃。鳥類原腸作用結(jié)束的時候，外胚層已將卵黃包被起來，內(nèi)胚層已經(jīng)取代了下胚層，而中胚層則已經(jīng)遷移到內(nèi)外兩胚層之間的位置。當(dāng)預(yù)定中胚層和內(nèi)胚層細胞向囊胚腔內(nèi)運動時，預(yù)定外胚層細胞還在129二、鳥類原腸作用的機制1.下胚層的作用和胚軸的形成鳥類的前后軸和背腹軸早在原腸作用之前當(dāng)卵子由輸卵管排出時就已經(jīng)決定了。背腹軸對于下胚層的形成和胚胎的進一步發(fā)育至關(guān)重要。二、鳥類原腸作用的機制1302.原條細胞的聚集上胚層也不是一個均勻的未分化組織。早在原條開始形成之前，上胚層細胞就出現(xiàn)了分化。例如，后端緣區(qū)組織可能分泌一種化學(xué)物質(zhì)，吸引HNK-1（硫酸化葡糖醛酸）呈陽性的細胞向后端遷移，而前端緣區(qū)組織則分泌一種排斥因子。聚集到后端緣區(qū)的HNK-1陽性細胞將形成內(nèi)胚層和中胚層。2.原條細胞的聚集131透明質(zhì)酸和其他多糖能促進單個細胞的遷移，但它們并不能驅(qū)動細胞遷移。透明質(zhì)酸能使正在遷移的細胞處于彼此分離的狀態(tài)。另外，透明質(zhì)酸還可能通過它在水中膨脹的能力保持細胞彼此分離。細胞的遷移和上胚層胞外基質(zhì)片層中的纖連蛋白網(wǎng)有關(guān)。透明質(zhì)酸和其他多糖能促進單個細胞的遷移，但它們并不能驅(qū)動細胞1323.脊索的二次形成鳥類前部脊索由通過亨氏節(jié)內(nèi)移的細胞向前遷移而形成，但后端脊索的形成方式則不同。如雞胚第17體節(jié)后面的脊索是由通過原條內(nèi)移的中胚層細胞聚集而成。后部脊索向后延伸，形成胚胎28－50體節(jié)的尾芽。3.脊索的二次形成1334.外胚層的外包原腸作用期間，外胚層細胞向外擴展包被卵黃。外胚層細胞遷移時作為漁歌整體而非單個細胞運動。這種擴展只能在卵黃膜上進行，在其他表面上不會發(fā)生。緣區(qū)（暗區(qū)）細胞是外胚層下包的動因。胚盤只有在緣區(qū)擴展時才擴展，去掉緣區(qū)細胞外胚層下包即告停止。因此外胚層細胞受緣區(qū)主動遷移細胞的牽拉而下包。4.外胚層的外包1346.哺乳類的原腸作用哺乳類發(fā)育模式和鳥類以及爬行類相似。哺乳類的卵子為少黃卵，但其胚胎仍保留著為適應(yīng)多黃卵而進化形成的鳥類和爬行類胚胎的原腸作用方式。哺乳類的內(nèi)細胞團可以看作卵黃球頂部的胚盤，它按照與其祖先爬行類相似的模式發(fā)育。6.哺乳類的原腸作用哺乳類發(fā)育模式和鳥類以及爬行類相似。135哺乳動物在母體內(nèi)發(fā)育，其胚胎直接從母體獲取營養(yǎng)，而不是從卵子所儲備的卵黃獲取營養(yǎng)。哺乳動物這一進化導(dǎo)致母體解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化（輸卵管膨大形成子宮）以及專司吸收母體營養(yǎng)的胎兒器官胎盤的出現(xiàn)。胎盤主要由胚胎滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團形成的中胚層細胞發(fā)育而來。哺乳動物在母體內(nèi)發(fā)育，其胚胎直接從母體獲取營養(yǎng)，而不是從卵子136人類胚胎從受精到植入的發(fā)育過程人類胚胎從受精到植入的發(fā)育過程137哺乳動物胚泡植入子宮的過程哺乳動物胚泡植入子宮的過程138小鼠胚泡在Strypsin蛋白酶的作用下從透明帶中孵化出來小鼠胚泡在Strypsin蛋白酶的作用下從透明帶中孵化出來139原腸作用前的胚泡，示內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞。原腸作用前的胚泡，示內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞。140內(nèi)細胞團內(nèi)最早的細胞隔離是下胚層（原始內(nèi)胚層）的形成。下胚層排列在囊胚腔周圍，形成卵黃囊內(nèi)胚層（yolksacendoderm）。卵黃囊內(nèi)胚層不參與新生機體的任何組織。位于下胚層之上的內(nèi)細胞團稱為上胚層。上胚層細胞被縫隙（cleft）隔開；縫隙最后連接起來，把胚胎上胚層和形成羊膜腔壁的上胚層（羊膜外胚層）隔開。羊膜腔一旦形成，內(nèi)部便充滿羊水（amnioticfluid）。內(nèi)細胞團內(nèi)最早的細胞隔離是下胚層（原始內(nèi)胚層）的形成。下胚層141下胚層細胞從內(nèi)細胞團中分離出來形成卵黃囊，滋養(yǎng)層細胞分裂形成細胞滋養(yǎng)層和合胞體滋養(yǎng)層；細胞滋養(yǎng)層形成絨毛，合胞體滋養(yǎng)層融入子宮組織。下胚層細胞從內(nèi)細胞團中分離出來形成卵黃囊，滋養(yǎng)層細胞分裂形成142上胚層分裂形成羊膜外胚層（包繞羊膜腔）和胚胎上胚層，哺乳類胚胎由胚胎上胚層形成。上胚層分裂形成羊膜外胚層（包繞羊膜腔）和胚胎上胚層，哺乳類胚143胚外內(nèi)胚層形成卵黃囊胚外內(nèi)胚層形成卵黃囊144哺乳類胚胎上胚層包含所有形成胚胎本身的細胞。和雞胚一樣，哺乳動物的中胚層和內(nèi)胚層細胞同樣通過原條遷移。當(dāng)它們進入原條時，上胚層細胞停止表達將細胞凝集在一起的E-細胞選擇蛋白，并各自獨立遷移。哺乳動物脊索也是通過亨氏節(jié)遷移的細胞形成，但脊索形成方式和鳥類不同。哺乳類胚胎上胚層包含所有形成胚胎本身的細胞。和雞胚一樣，哺乳145人類原腸作用過程中，羊膜結(jié)構(gòu)的形成和細胞的運動。人類原腸作用過程中，羊膜結(jié)構(gòu)的形成和細胞的運動。146形成小鼠脊索的細胞整合到原腸內(nèi)胚層中，這些細胞構(gòu)成一條從亨氏節(jié)向吻端延伸的細胞帶。該細胞帶由小而具有纖毛的細胞組成，它們向中線處集中，再從原腸頂壁向背部隆起折疊形成脊索。哺乳類胚胎外胚層位于已充分延伸的原條的前端，和雞胚中外胚層的位置相似。因此，哺乳動物胚胎再上胚層時期，細胞系尚未彼此分離。形成小鼠脊索的細胞整合到原腸內(nèi)胚層中，這些細胞構(gòu)成一條從亨氏147小鼠脊索的形成

A，預(yù)定脊索細胞為小而具有纖毛的細胞，位于背中線上，兩側(cè)是預(yù)定形成原腸的較大的內(nèi)胚層細胞。B，預(yù)定脊索中胚層細胞向背部折疊形成脊索。小鼠脊索的形成A，預(yù)定脊索細胞為小而具有纖毛的細胞，位于背148二、胚外膜的形成在胚胎上胚層細胞遷移的同時，胚外細胞則正在形成胎兒在母體內(nèi)生存的哺乳類特有的組織。最早的滋養(yǎng)層細胞分裂時只發(fā)生核分裂，細胞質(zhì)不分裂，因而形成多核細胞。最早的滋養(yǎng)層細胞構(gòu)成細胞滋養(yǎng)層（cytotrophoblast），而多核細胞則構(gòu)成合胞體滋養(yǎng)層（syncytiotrophoblast）。二、胚外膜的形成149細胞滋養(yǎng)層通過一系列粘著分子附著到子宮壁即子宮內(nèi)膜（endometrium）上。人的細胞滋養(yǎng)層細胞含有蛋白水解酶，能使滋養(yǎng)層細胞進入子宮壁，并重塑子宮血管，使胎兒血管浸泡在母體血管中。細胞滋養(yǎng)層通過一系列粘著分子附著到子宮壁即子宮內(nèi)膜（endo150合胞體滋養(yǎng)層組織使胚胎核子宮的聯(lián)系進一步加強。合胞體滋養(yǎng)層細胞充分發(fā)育后，形成由滋養(yǎng)層組織和富含血管的中胚層構(gòu)成的器官—絨毛膜（chorion）。絨毛膜除分泌激素外還有保護胎兒免受母體免疫系統(tǒng)傷害的功能。合胞體滋養(yǎng)層組織使胚胎核子宮的聯(lián)系進一步加強。合胞體滋養(yǎng)層細151胚胎研究結(jié)果表明，胚外中胚層來源于卵黃囊。胚外中胚層和滋養(yǎng)層上的突起相連接，產(chǎn)生血管。胚胎和滋養(yǎng)層相連的胚外中胚層狹窄的基柄最終形成臍帶。胚胎研究結(jié)果表明，胚外中胚層來源于卵黃囊。胚外中胚層和滋養(yǎng)層15240天妊娠后人類的胚胎被羊膜包裹，外面再被絨毛膜包被。血管已深入到絨毛膜內(nèi)，絨毛膜上的微絨毛最大限度地與母體血液接觸。40天妊娠后人類的胚胎被羊膜包裹，外面再被絨毛膜包被。血管已153第七章原腸運動胚胎細胞重組課件154人類和獼猴胚胎組織衍生物示意圖人類和獼猴胚胎組織衍生物示意圖155演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！156

第四章

原腸運動——胚胎細胞重組第四章

原腸運動——157

Itisnotbirth,marriage,ordeath,butgastrulation,whichistrulythemostimportanttimeinyourlife.LewisWolpert(1986)Itisnotbirth,marriage,158本章主要內(nèi)容：1.原腸作用概述2.海膽的原腸作用3.魚類的原腸作用4.兩棲類的原腸作用5.鳥類的原腸作用6.哺乳類的原腸作用本章主要內(nèi)容：1591.原腸作用概述原腸作用（gastrulation）是胚胎細胞劇烈的、高速有序的運動過程，通過細胞運動實現(xiàn)囊胚細胞的重新組合。原腸形成期間，囊胚細胞彼此之間的位置發(fā)生變動，重新占有新的位置，并形成由三胚層細胞構(gòu)成的胚胎結(jié)構(gòu)。1.原腸作用概述原腸作用（gastrulation）是160通過原腸作用，胚胎首先建立起三個胚層，即外胚層、中胚層和內(nèi)胚層；其次為重新占有新位置的胚胎細胞之間的相互作用奠定了基礎(chǔ)。因此，原腸作用是從尚未分化到分化為三個胚層和器官原基決定的關(guān)鍵時期。原腸胚一部分細胞的移動必然和同時發(fā)生的其他細胞的運動緊密配合，因此原腸作用過程中的細胞運動涉及整個胚胎。通過原腸作用，胚胎首先建立起三個胚層，即外胚層、中胚層和內(nèi)胚161動物身體的主軸（包括前后軸、背腹軸和左右軸）也會在卵裂和原腸作用期間建立起來，胚胎各部分的細胞會獲得各自的發(fā)育潛能。不同動物體軸建立的時間和機制各不相同。如果蠅體軸的特化自卵細胞形成時就已經(jīng)開始了，在卵裂過程中完成；而爪蟾的體軸是在整個原腸作用過程中建立的。動物身體的主軸（包括前后軸、背腹軸和左右軸）也會在卵裂和原腸162兩側(cè)對稱動物的體軸兩側(cè)對稱動物的體軸163盡管整個動物界原腸作用方式變化多樣，但總體可概括為五種細胞運動機制，即外包（epiboly）、內(nèi)陷（invagination）、內(nèi)卷（involution）、內(nèi)移（ingression）和分層（delamination）。同一原腸胚常常包括幾種細胞運動方式。盡管整個動物界原腸作用方式變化多樣，但總體可概括為五種細胞運164原腸作用過程中細胞的五種運動方式原腸作用過程中細胞的五種運動方式1652.海膽的原腸作用海膽的晚期囊胚由1000個左右單層細胞構(gòu)成。這些細胞的細胞質(zhì)分別來自受精卵的不同區(qū)域，細胞表現(xiàn)出不同的大小和特性。2.海膽的原腸作用海膽的晚期囊胚由1000個左右單層細胞166海膽的早期卵裂海膽的早期卵裂167海膽胚胎第四次卵裂時形成的小分裂球（micromere）海膽胚胎第四次卵裂時形成的小分裂球（micromere）168海膽的囊胚

A，細胞持續(xù)的分裂形成一個囊胚；B，快速分裂的末期，圓形的胚胎細胞形成一層上皮，受精膜依然可見；C，植物基板變厚，動物極細胞分泌孵化酶，使胚胎從受精膜中孵化出來。海膽的囊胚A，細胞持續(xù)的分裂形成一個囊胚；B，快速分裂169海膽胚胎的早期囊胚

，植物極細胞開始加厚。海膽胚胎的早期囊胚，植物極細胞開始加厚。170原腸作用前的海膽晚期囊胚，植物極變扁平。

原腸作用前的海膽晚期囊胚，植物極變扁平。171初級間質(zhì)細胞的內(nèi)移植物極板中央來源于小分裂球的細胞不斷伸出和收縮線狀偽足（filopdia），脫離表面單層細胞，進入囊胚腔，稱為初級間質(zhì)細胞（primarymesenchymecell）。初級間質(zhì)細胞的內(nèi)移172海膽早期原腸胚內(nèi)初級間質(zhì)細胞沿囊胚腔內(nèi)表面運動，主動伸出偽足與囊胚腔壁連接，占據(jù)囊胚腔預(yù)定腹側(cè)面，并形成穩(wěn)固聯(lián)系。初級間質(zhì)細胞融合形成索狀合胞體（syncytialcable），最終形成幼蟲碳酸鈣骨針的軸。海膽早期原腸胚內(nèi)初級間質(zhì)細胞沿囊胚腔內(nèi)表面運動，主動伸出偽足173初級間質(zhì)細胞形成的索狀合胞體（將來形成骨針）的掃描電鏡照片初級間質(zhì)細胞形成的索狀合胞體（將來形成骨針）的掃描電鏡照片174初級間質(zhì)細胞在Lytechinusvariegatus早期幼蟲內(nèi)的定位。初級間質(zhì)細胞在Lytechinusvariegatus早期175間質(zhì)細胞和非間質(zhì)細胞與不同胚層細胞或胞外組分之間的親和力間質(zhì)細胞和非間質(zhì)細胞與不同胚層細胞或胞外組分之間的親和力176細胞粘連作用的變化導(dǎo)致初級間質(zhì)的內(nèi)移。初級間質(zhì)細胞和透明層以及相鄰裂球之間的親和力減少，而與基質(zhì)片層之間的親和力增加。相比之下，非間質(zhì)細胞和透明層以及相鄰裂球之間的親和力維持不變。細胞粘連作用的變化導(dǎo)致初級間質(zhì)的內(nèi)移。初級間質(zhì)細胞和透明層177初級間質(zhì)細胞內(nèi)移的掃描電鏡照片初級間質(zhì)細胞內(nèi)移的掃描電鏡照片178內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外片層物質(zhì)包繞。沿動植物極軸分布的纖維決定了間質(zhì)細胞遷移的方向。至少有三種蛋白可能在間質(zhì)細胞的遷移過程中起重要的作用，包括囊胚腔壁基質(zhì)片層組分纖連蛋白（fibronectin）、間質(zhì)細胞膜上的硫酸蛋白多糖（sulfatedproteoglycans）和囊胚腔細胞胞外基質(zhì)中只在原腸作用期表達的ECM18。內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外片層物質(zhì)包繞。沿動植物極179內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外基質(zhì)包繞。內(nèi)移至囊胚腔的初級間質(zhì)細胞被大量胞外基質(zhì)包繞。180原腸作用過程中沿動植物極軸分布的纖維決定了初級間質(zhì)細胞的遷移方向。原腸作用過程中沿動植物極軸分布的纖維決定了初級間質(zhì)細胞的遷移181囊胚腔胞外基質(zhì)纖維與動植物極軸平行排列，最終與初級間質(zhì)細胞發(fā)生聯(lián)系。囊胚腔胞外基質(zhì)纖維與動植物極軸平行排列，最終與初級間質(zhì)細胞發(fā)182初級間質(zhì)細胞的線狀偽足初級間質(zhì)細胞的線狀偽足183初級間質(zhì)細胞選擇性地聚集在β-catenin濃度高的位置。初級間質(zhì)細胞選擇性地聚集在β-catenin濃度高的位置。184去除硫酸基（sulfatedeprivation）對海膽初級間質(zhì)細胞運動的影響去除硫酸基（sulfatedeprivation）對海膽初185早期原腸內(nèi)陷初級間質(zhì)細胞在囊胚腔內(nèi)遷移的過程中，仍然留在植物極板上的細胞移動填補由初級間質(zhì)細胞內(nèi)移而形成的空隙，植物極板進一步變扁平。之后，植物極板向內(nèi)彎曲，內(nèi)陷。當(dāng)植物極板內(nèi)陷深及囊胚腔的1/4～1/2時，內(nèi)陷突然停止。所陷入的部分稱為原腸（archenteronorprimitivegut），而原腸在植物極的開口稱為胚孔（blastopore）。早期原腸內(nèi)陷186植物極變扁平植物極變扁平187初級原腸內(nèi)陷初級原腸內(nèi)陷188植物極內(nèi)陷的雙金屬片模型。植物極板細胞分泌硫酸軟骨素蛋白多糖（CSPG）到透明層內(nèi)層中，CSPG吸水膨脹，導(dǎo)致透明層彎曲，相連的細胞層內(nèi)陷。植物極內(nèi)陷的雙金屬片模型。植物極板細胞分泌硫酸軟骨素蛋白多糖189隨著植物極板的內(nèi)陷，初級間質(zhì)細胞在植物極區(qū)域形成一細胞環(huán)。隨著植物極板的內(nèi)陷，初級間質(zhì)細胞在植物極區(qū)域形成一細190晚期原腸內(nèi)陷早期原腸內(nèi)陷完成之后，經(jīng)過短暫停歇，原腸大幅度拉長，短粗的原腸變成又細又長的管狀結(jié)構(gòu)。在此期間沒有新細胞形成，原腸的拉長過程是通過細胞重排實現(xiàn)的，原腸周長內(nèi)細胞數(shù)目大為減少。晚期原腸內(nèi)陷191海膽胚胎原腸伸長時期的細胞重排。海膽胚胎原腸伸長時期的細胞重排。192原腸頂端形成次級間質(zhì)細胞，原腸延伸是以次級間質(zhì)細胞提供的張力為動力的。次級間質(zhì)細胞伸出線狀偽足，穿過囊胚腔液，直達囊胚腔壁內(nèi)表面。動物極半球存在著次級間質(zhì)細胞附著的靶位。只有當(dāng)線狀偽足接觸到特定靶位的時候，才不會縮回。這些特定的靶位可能位于將來形成口的區(qū)域。原腸頂端形成次級間質(zhì)細胞，原腸延伸是以次級間質(zhì)細胞提供的張力193A，原腸的頂端形成次級間質(zhì)細胞；B，次級間質(zhì)細胞的線狀偽足。A，原腸的頂端形成次級間質(zhì)細胞；B，次級間質(zhì)細胞的線狀偽足。194當(dāng)原腸最頂端接觸到囊胚腔壁時，次級間質(zhì)細胞分散進入囊胚腔。次級間質(zhì)細胞在囊胚腔中分裂，最終形成中胚層器官。囊胚腔壁接觸到原腸的位置最終形成口，口和原腸最頂端形成一連續(xù)相通的消化管。海膽的胚孔最終形成肛門。當(dāng)原腸最頂端接觸到囊胚腔壁時，次級間質(zhì)細胞分散進入囊胚腔。次195海膽原腸作用的整個歷程。發(fā)育溫度為25度。海膽原腸作用的整個歷程。發(fā)育溫度為25度。196海膽的長腕幼蟲海膽的長腕幼蟲197海膽正常的胚胎發(fā)育海膽正常的胚胎發(fā)育1983.魚類的原腸作用中期囊胚轉(zhuǎn)換和細胞運動性的獲得斑馬魚第十次卵裂期間，細胞分裂不再同步，新的基因（合子基因）開始表達，且細胞獲得運動性，這種現(xiàn)象稱為中期囊胚轉(zhuǎn)換（midblastulatransition，MBT）。MBT似乎受染色質(zhì)和細胞質(zhì)之間比例的控制。3.魚類的原腸作用中期囊胚轉(zhuǎn)換和細胞運動性的獲得199受精后，斑馬魚合子開始不完全卵裂。卵裂最初只限制在胚胎的動物極，卵裂并未延伸到卵黃，導(dǎo)致在卵黃上形成一堆分裂球。前5次卵裂為縱裂，第一次緯裂在受精后約2小時產(chǎn)生了64細胞期。受精后，斑馬魚合子開始不完全卵裂。卵裂最初只限制在胚胎的動物200斑馬魚的囊胚斑馬魚的囊胚201魚類胚胎中最早的細胞運動時,胚盤細胞沿卵黃四周下包。初始階段，胚盤細胞內(nèi)層細胞向外周遷移，插入表層細胞中。稍后，表層細胞沿卵黃表面下包，直到將卵黃全部包圍起來。卵黃合胞體層（yolksyncyticallayer，YSL）細胞的自動擴展拉動與之相連的包被層（envelopinglayer，EVL）細胞向下移動。切斷卵黃合胞體層和包被層之間的聯(lián)系，胚盤細胞會反彈縮回卵黃的頂部，而卵黃合胞體層則繼續(xù)包繞卵黃擴展。魚類胚胎中最早的細胞運動時,胚盤細胞沿卵黃四周下包。初始階段202下包完成30％時的胚盤下包完成30％時的胚盤203胚層形成當(dāng)斑馬魚胚盤細胞包繞一半的卵黃時，包被層四周邊緣區(qū)開始加厚，這個加厚的區(qū)域叫胚環(huán)（germring），它是由外層的上胚層（epiblast）和內(nèi)層的下胚層（hypoblast）構(gòu)成。一般認為，下胚層是邊緣表層細胞內(nèi)卷繼而向動物極遷移形成的。也可能由上胚層細胞分層后內(nèi)移形成。胚層形成204下包胚盤的邊緣區(qū)域的放大，示邊緣下包的內(nèi)卷和細胞內(nèi)移下包胚盤的邊緣區(qū)域的放大，示邊緣下包的內(nèi)卷和細胞內(nèi)移205通過下包胚盤的邊緣細胞內(nèi)卷或上胚層細胞分層形成下胚層通過下包胚盤的邊緣細胞內(nèi)卷或上胚層細胞分層形成下胚層206下胚層一旦形成以后，上胚層和下胚層的深層細胞都會向?qū)戆l(fā)育成胚胎背部的一側(cè)插入，形成一個加厚的區(qū)域，稱為胚盾（embryonicshield）。胚盾在功能上相當(dāng)于兩棲類的背唇，將它移植到宿主胚胎中，能夠誘導(dǎo)形成次級胚胎。下胚層一旦形成以后，上胚層和下胚層的深層細胞都會向?qū)戆l(fā)育成207斑馬魚原腸作用時細胞的集中和延伸把下胚層和上胚層細胞帶到背部形成胚盾，胚盾內(nèi)脊索中胚層向動物極延伸。斑馬魚原腸作用時細胞的集中和延伸把下胚層和上胚層細胞帶到背部208當(dāng)細胞沿卵黃下包時，它們也在邊緣內(nèi)卷，并朝背部和前端兩個方向向胚盾集中。胚盾下胚層細胞向前端集中和延伸，最終沿背中線變成一窄條，它就是脊索中胚層（chordamesoderm），即脊索的原基。與脊索中胚層毗連的細胞為近軸細胞（adaxialcell），是中胚層體節(jié)的前體。上胚層細胞形成神經(jīng)龍骨（neuralkeel），其余的上胚層細胞發(fā)育成魚類的皮膚。當(dāng)細胞沿卵黃下包時，它們也在邊緣內(nèi)卷，并朝背部和前端兩個方向209脊索中胚層細胞表達的notail基因，示胚盾下胚層細胞向前端的集中和延伸。脊索中胚層細胞表達的notail基因，示胚盾下胚層細胞向前210表達snail基因的近軸中胚層細胞在脊索中胚層兩側(cè)的集中和延伸，形成中胚層體節(jié)的前體。表達snail基因的近軸中胚層細胞在脊索中胚層兩側(cè)的集中和延211完成下包90％時斑馬魚胚胎完成下包90％時斑馬魚胚胎212原腸作用結(jié)束，體節(jié)形成。原腸作用結(jié)束，體節(jié)形成。2134.兩棲類的原腸作用兩棲類的原腸作用是實驗胚胎學(xué)中最古老也是最新興的一個領(lǐng)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(wù)完全相同，也就是把終將形成內(nèi)胚層器官的細胞拖入胚胎內(nèi)部，把終將形成外胚層的細胞置于胚胎的四周，而把終將形成中胚層的細胞置于外胚層和內(nèi)胚層之間適當(dāng)?shù)奈恢谩?.兩棲類的原腸作用兩棲類的原腸作用是實驗胚胎學(xué)中最古老214兩棲類胚胎活體染色。A，用活體染料標記胚胎表特定細胞；B-D，標記細胞的遷移運動；E，將蠑螈胚胎沿中線剖開，示標記細胞在胚胎內(nèi)部的分布。兩棲類胚胎活體染色。A，用活體染料標記胚胎表特定細胞；B-215兩棲類原腸作用時的細胞運動非洲爪蟾的中胚層前體只存在于深層細胞中，位于赤道區(qū)域表面細胞下面，而外胚層和內(nèi)胚層則來源于表面的表層細胞中。蛙類原腸作用首先是從將來胚胎的背部，即剛好位于赤道下方的灰色新月區(qū)開始的。兩棲類原腸作用時的細胞運動216兩棲類的灰色新月精子入卵后，皮層向精子進入的方向旋轉(zhuǎn)大約30o，在動物極皮層含大量色素而內(nèi)層含有少量色素的物種中，這一胞質(zhì)不同層次的相對運動形成了一個在精子進入點對面的新月形的灰色區(qū)域，稱為灰色新月。兩棲類的灰色新月精子入卵后，皮層向精子進入的方向旋轉(zhuǎn)大217非洲爪蟾囊胚外層細胞（A）和內(nèi)部細胞（B）發(fā)育命運圖譜。非洲爪蟾囊胚外層細胞（A）和內(nèi)部細胞（B）發(fā)育命運圖譜。218卵母細胞成熟過程中，母源性的VegTmRNA貯存于植物極。VegT蛋白對內(nèi)胚層的形成具有決定作用，消除VegTmRNA和VegT蛋白后內(nèi)胚層不能形成。卵母細胞成熟過程中，母源性的VegTmRNA貯存于植物極219灰色新月區(qū)的預(yù)定內(nèi)胚層細胞內(nèi)陷，形成狹縫狀胚孔（slit-likeblastopore），內(nèi)陷細胞稱為瓶狀細胞（bottlecell），它們沿最初的原腸排列。蛙類囊胚細胞內(nèi)陷引發(fā)原腸形成。但是，蛙類的原腸作用并不是在最靠近植物極處開始內(nèi)陷，而是在動物半球和植物半球匯合的赤道附近，即所謂的邊緣區(qū)（marginalzone）開始內(nèi)陷?；疑略聟^(qū)的預(yù)定內(nèi)胚層細胞內(nèi)陷，形成狹縫狀胚孔（slit-l220爪蟾的晚期囊胚，示邊緣區(qū)被內(nèi)胚層細胞覆蓋。爪蟾的晚期囊胚，示邊緣區(qū)被內(nèi)胚層細胞覆蓋。221胚孔處形成瓶狀細胞胚孔處形成瓶狀細胞222移植的胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），形成一個胚孔狹縫。瓶狀細胞的內(nèi)陷啟動原腸作用。移植的胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），形成一223植物極背方細胞對原腸作用的啟動具有重要作用。植物極背方細胞對原腸作用的啟動具有重要作用。224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(nèi)胚層細胞推向胚胎的內(nèi)部。邊緣區(qū)細胞的運動導(dǎo)致外胚層細胞向植物極外包，預(yù)定前端中胚層細胞沿囊胚腔內(nèi)表面延伸。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(nèi)胚225胚孔形成和原腸作用過程中爪蟾背部區(qū)域細胞的運動胚孔形成和原腸作用過程中爪蟾背部區(qū)域細胞的運動226爪蟾早期胚孔背唇的表面觀，示動、植物極細胞大小的差異。爪蟾早期胚孔背唇的表面觀，示動、植物極細胞大小的差異。227動物極細胞通過胚孔背唇內(nèi)卷區(qū)域表面的特寫（close-up）動物極細胞通過胚孔背唇內(nèi)卷區(qū)域表面的特寫（close-up）228原腸作用的下一個時期包括邊緣區(qū)細胞的內(nèi)卷以及動物半球細胞的外包和向胚孔處集中。遷移中的緣區(qū)細胞到達胚孔的背唇時，轉(zhuǎn)向內(nèi)部沿著外層細胞的內(nèi)表面運動，因此構(gòu)成背唇的細胞在不斷更新。最初構(gòu)成背唇的細胞為內(nèi)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。原腸作用的下一個時期包括邊緣區(qū)細胞的內(nèi)卷以及動物半球細胞的外229內(nèi)卷邊緣區(qū)細胞沿外層細胞的內(nèi)表面向動物極運動，示構(gòu)成胚孔背唇的細胞的不斷更新。內(nèi)卷邊緣區(qū)細胞沿外層細胞的內(nèi)表面向動物極運動，示構(gòu)成胚孔背唇230隨著瓶狀細胞進入胚胎內(nèi)部，背唇被后來內(nèi)卷進入胚胎發(fā)育為頭部中胚層前體的細胞代替。接下來，由胚孔背唇內(nèi)卷進入胚胎的細胞為脊索中胚層細胞，它們將形成脊索。脊索是一個臨時性中胚層脊柱（backbone），對誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)的分化起重要的作用。隨著瓶狀細胞進入胚胎內(nèi)部，背唇被后來內(nèi)卷進入胚胎發(fā)育為頭部中231內(nèi)卷進入胚胎的脊索中胚層細胞在胚胎背部集中延伸變窄變長，形成胚胎的軸性中胚層。內(nèi)卷進入胚胎的脊索中胚層細胞在胚胎背部集中延伸變窄變長，形成232集中和延伸過程中細胞的插入集中和延伸過程中細胞的插入233非洲爪蟾原腸作用期間Brachyury基因的表達，示預(yù)定中胚層細胞的集中和延伸。非洲爪蟾原腸作用期間Brachyury基因的表達，示預(yù)定中胚234原腸作用過程中，環(huán)狀的預(yù)定中胚層細胞帶向胚孔的集中以及在胚胎內(nèi)表面的延伸示意圖原腸作用過程中，環(huán)狀的預(yù)定中胚層細胞帶向胚孔的集中以及在胚胎235爪蟾晚期原腸胚的軸旁中胚層（A）表達paraxialprotocadherin，而脊索（B）表達axialprotocadherin；兩種鈣粘著蛋白對集中和延伸起重要的作用。爪蟾晚期原腸胚的軸旁中胚層（A）表達paraxialpro236隨著新細胞進入胚胎內(nèi)部，囊胚腔被擠壓到與背唇相對的一側(cè)。同時隨著胚孔處瓶狀細胞形成和內(nèi)卷，胚唇向側(cè)面和腹面延伸，形成新月狀結(jié)構(gòu)。新月狀胚孔進一步延伸，先形成側(cè)唇，在形成腹唇。通過側(cè)唇和腹唇，位于外胚層細胞中的中胚層和內(nèi)胚層細胞繼續(xù)內(nèi)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(nèi)胚層細胞周圍，這些內(nèi)胚層細胞暴露在植物極外面，稱為卵黃栓（yolkplug）。隨著新細胞進入胚胎內(nèi)部，囊胚腔被擠壓到與背唇相對的一側(cè)。237隨著背唇、側(cè)唇和腹唇的連續(xù)形成，胚孔區(qū)域的變化。隨著背唇、側(cè)唇和腹唇的連續(xù)形成，胚孔區(qū)域的變化。238通過胚孔進入胚胎內(nèi)部的細胞的運動通過胚孔進入胚胎內(nèi)部的細胞的運動239囊胚腔頂壁細胞形狀的改變和細胞重排，合并成單層細胞。囊胚腔頂壁細胞形狀的改變和細胞重排，合并成單層細胞。240最終，卵黃栓也被包入內(nèi)部。至此，所有內(nèi)胚層細胞都已進入胚胎的內(nèi)部，外胚層細胞包被在胚胎的表面，而中胚層細胞則位于內(nèi)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(jié)果是把內(nèi)中外三個胚層細胞置于適當(dāng)?shù)奈恢?，為它們分化為不同的器官做準備。最終，卵黃栓也被包入內(nèi)部。至此，所有內(nèi)胚層細胞都已進入胚胎的241兩棲類原腸作用時細胞的運動。兩棲類原腸作用時細胞的運動。242兩棲類原腸作用總結(jié)：1.邊緣區(qū)瓶狀細胞在準確的時間和位置內(nèi)陷。2.邊緣區(qū)細胞通過胚唇進行內(nèi)卷形成原腸。3.內(nèi)卷的中胚層細胞沿胚孔頂壁內(nèi)表面遷移。4.預(yù)定脊索中胚層在胚胎背部集中延伸5.預(yù)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極下包。兩棲類原腸作用總結(jié)：2434.兩棲類的原腸作用（續(xù)）動植物極軸的決定兩棲類原腸作用的準備工作可以追溯到精卵的結(jié)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(zhì)的差異分布決定的。4.兩棲類的原腸作用（續(xù)）動植物極軸的決定244非洲爪蟾的未受精卵，示動物極半球有較多的色素，植物極半球有較多的卵黃。非洲爪蟾的未受精卵，示動物極半球有較多的色素，植物極半球有較245非洲爪蟾的動-植物極軸是由母源性的因子決定的，示母源性的生長因子Vg-1基因的mRNA在爪蟾植物極的分布。非洲爪蟾的動-植物極軸是由母源性的因子決定的，示母源性的生長246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。未受精卵的胚層圖譜247爪蟾未受精卵內(nèi)未來胚層的圖譜。ectodermendoderm爪蟾未受精卵內(nèi)未來胚層的圖譜。ectodermendoder248Nieukoop中心形成背腹軸和前后軸是在受精過程中由受精卵細胞質(zhì)隔離決定的。受精后由于皮層細胞質(zhì)的轉(zhuǎn)動（corticalrotation），使得卵子表面的動植物極軸與細胞質(zhì)內(nèi)部的動植物極軸兩者相差30o，這樣便形成一個新的對稱狀態(tài)。受精卵已具備了背腹軸，變成兩側(cè)對稱結(jié)構(gòu)，可以區(qū)分出左右側(cè)了。Nieukoop中心形成249A，受精后，質(zhì)膜下方的皮層（corticallayer）向著精子入卵點的方向轉(zhuǎn)動。B，皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果是Nieukoop中心或信號中心的形成，這樣就確定了胚胎的背方。A，受精后，質(zhì)膜下方的皮層（corticallayer）向250皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果造成爪蟾受精卵呈兩側(cè)對稱。皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果造成爪蟾受精卵呈兩側(cè)對稱。251Nieukoop中心對正常發(fā)育是必需的Nieukoop中心對正常發(fā)育是必需的252背方部分含有Nieukoop中心，形成一個背部化的胚胎，但缺少腸；腹方部分沒有Nieukoop中心，形成一腹部化的胚胎，缺少背部和頭部結(jié)構(gòu)。背方部分含有Nieukoop中心，形成一個背部化的胚胎，但缺253胚孔的定位細胞質(zhì)的運動激活精子入卵點對面的細胞質(zhì)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(zhì)運動并不一定需要精子，但精子對決定細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)方向是至關(guān)重要的。卵子哪一側(cè)形成背部，哪一側(cè)形成腹部，完全由細胞質(zhì)運動方向來決定。胚孔的定位254通過機械方法（如離心）人為地改變皮層細胞質(zhì)和皮層下細胞質(zhì)的空間關(guān)系，將可以使胚胎在精子入卵點的同一側(cè)開啟原腸作用。將精子決定的細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)與人工誘導(dǎo)的細胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)相結(jié)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）。通過機械方法（如離心）人為地改變皮層細胞質(zhì)和皮層下細胞質(zhì)的空255人工方法誘導(dǎo)的兩個原腸作用開啟點。人工方法誘導(dǎo)的兩個原腸作用開啟點。256兩個原腸作用開啟點導(dǎo)致聯(lián)體雙胞胎蝌蚪的形成。兩個原腸作用開啟點導(dǎo)致聯(lián)體雙胞胎蝌蚪的形成。257原腸作用誘導(dǎo)因子是通過動物極細胞質(zhì)和植物極細胞質(zhì)兩者之間的相互作用而產(chǎn)生的。開啟原腸作用的誘導(dǎo)因子原來位于植物極細胞的深層細胞質(zhì)中。移植預(yù)定背部的植物極細胞能夠讓植物極經(jīng)紫外線照射的胚胎正常發(fā)育，同時將預(yù)定背部的植物極細胞移植到預(yù)定腹部的部位，也能夠誘導(dǎo)形成次生胚軸（secondaryaxis）。原腸作用誘導(dǎo)因子是通過動物極細胞質(zhì)和植物極細胞質(zhì)兩者之間的相258預(yù)定背唇區(qū)域下方植物極細胞移植實驗預(yù)定背唇區(qū)域下方植物極細胞移植實驗259背部最靠近植物極的裂球能夠誘導(dǎo)次生原腸作用，并形成次生胚軸。背部最靠近植物極的裂球能夠誘導(dǎo)次生原腸作用，并形成次生胚軸。260正常情況下，由精子驅(qū)動的卵細胞內(nèi)部細胞質(zhì)的重新排列能夠引起亞細胞因子（subcellularfactor）的的不對稱分布。受精卵內(nèi)亞細胞因子的不對稱分布產(chǎn)生了背腹區(qū)分，并最終將胚孔的位置確定在精子入卵點對面的一組植物極裂球上。正常情況下，由精子驅(qū)動的卵細胞內(nèi)部細胞質(zhì)的重新排列能夠引起亞261細胞運動和原腸構(gòu)建當(dāng)囊胚背部表面緣區(qū)一群內(nèi)胚層細胞下陷時，兩棲類的原腸作用就開始了。重組實驗證明，內(nèi)陷進入內(nèi)胚層的能力是背部緣區(qū)細胞固有的屬性。這些細胞特殊的瓶狀結(jié)構(gòu)對于啟動原腸作用是重要的。細胞運動啟動之后，非洲爪蟾的瓶狀細胞就不再是必需的了，去除瓶狀細胞后內(nèi)卷、胚孔的形成和封閉照樣可以進行。細胞運動和原腸構(gòu)建262移植的兩棲類胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），形成一個胚孔溝。瓶狀細胞的內(nèi)陷啟動原腸作用。移植的兩棲類胚孔背唇細胞將在內(nèi)胚層細胞層上下陷（sink），263細胞向胚胎內(nèi)運動的主要動力來自緣區(qū)表面下方的細胞（深層內(nèi)卷緣區(qū)細胞，deepinvolutingmarginalzonecell）的內(nèi)卷，而不是表面細胞的內(nèi)卷。去掉緣區(qū)深層細胞，并用動物極細胞補充上去，原腸形成立即停止。表面細胞由于和主動遷移的深層細胞相連而遷移進去形成原腸的襯里。細胞向胚胎內(nèi)運動的主要動力來自緣區(qū)表面下方的細胞（深層內(nèi)卷緣264原腸作用過程中細胞內(nèi)卷的動力來自深層內(nèi)卷緣區(qū)細胞原腸作用過程中細胞內(nèi)卷的動力來自深層內(nèi)卷緣區(qū)細胞265隨著原腸作用的進行，深層由好幾層細胞構(gòu)成的緣區(qū)細胞彼此插