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1绪论1、概念发育生物学：生命体以遗传信息为指令，循序渐进自我组装、自我复制、自我调控，完成有机体生命周期的过程。主要包括动物发育生物学和植物发育生物学。医学发育生物学是进一步探讨多细胞生物（主要是脊椎动物）从精子和卵子的发生、受精、胚胎发育、生长至衰老死亡整个生命过程和生命活动机理的科学；也是探讨生命科学中人类所面临的几大难题，如生物进化、发育异常、癌变、衰老等的生物医学机理的科学。2、发育(development)在科学上的定义是，一个有机体从其生命开始到成熟的变化过程；其基本发育过程(developmentalprocesses)主要包括五个方面：①细胞分裂(Celldivision)早期生物胚胎的细胞分裂称卵裂（Cleavage）:细胞分裂快、没有细胞生长的间歇期，因而新生细胞的体积比母细胞小。②细胞分化(Celldifferentiation)是同一来源的细胞发展为结构和功能不同的细胞，包括化学成分分化、形态结构分化和功能分化。③发育模式形成(Patternformation)指胚胎发育早期形成有序的结构，(1)躯体轴线的制定和(2)胚层的形成。④形态发生(Morphogenesis)是指由受精卵发育到成熟胚胎的立体形态发生显著改变，在其过程中经历了一系列有序的形态结构变化，包括胚体外形的建立与组织器官的形态发生。最突出的形态变化发生在原肠作用开始之后。⑤生长(Growth)胚胎在基本的有序的结构形成之后在体积上显著增加，原因包括细胞数量的增加、细胞体积的增加、胞外基质的增加。3、CellBehaviour细胞行为主要包括：•Cellstate:指基因活性状况。•Cell-to-cellsignaling:细胞间信号传送、接受、反应。•Cellmovementandcell-shapechanges:细胞通过形态改变及运动产生的机械动力，导致特殊结构的形成。•Cellproliferation:躯体不同部位的细胞增生速度不一，可导致整体结构的改变。Celldeath:在特定的发育时期，特定部位的细胞的死亡是形成正确结构所必需的。模式生物1、模式生物应具备特点：1）其生理特征能够代表生物界的某一大类群；2）容易获得并易于在实验室内饲养、繁殖；23）容易进行实验操作，特别是遗传学分析。2、常见模式生物：酵母、线虫、果蝇、海胆、斑马鱼、非洲爪蟾、小鼠、拟南芥1.果蝇(Drosophilamelanogaster):Insectmodel主要优点①体积小，生命周期短，易于繁殖；（卵、幼虫、蛹、成虫）②产卵力强；③性成熟短；④易于遗传操作；⑤基因组序列已全部测出(Science,Mar.24,2000),(120Mbencodes13,601proteins)2.线虫(Caenorhabditiselegans):Wormmodel主要优点:1.易于养殖：成体长1mm;2.性成熟短：2.5-3天，两种成虫（雌雄同体和雄性）；3.细胞数量少，谱系清楚；4.易于遗传操作；5.基因组序列已全部测出(Science,Dec.11,1998)3.爪蟾（Xenopuslaevis）:Amphibianmodel主要优点1.性成熟短，取卵方便，产卵量大，可人工授精；2.卵体积大1.4mm，易于操作；3.抗感染力强，易于组织移植；4.斑马鱼Daniorerio（zebrafish)主要优点1.体积小，易于饲养殖；2.产卵力强；3.性成熟短；4.易于遗传操作；5.体外受精和发育，易于观察；6.基因组序列已全部测出。5.小鼠Musmusculus(Mouse)6.鸡Gallusgallus(Chicken)生殖细胞的发生1、概念PGC：原始生殖细胞。生殖质是具有一定形态结构的特殊细胞质，主要由蛋白质和RNA构成。随着胚胎发育的进行，生殖质逐渐地被分配到一定的细胞中，这些具有生殖质的细胞将分化成的细胞即为原始生殖细胞。生殖嵴：由中肾嵴内侧脏壁中胚层表面上皮的增厚，及其深层间充质的增生，使这些部位向体腔内凸出，形成枣核状的纵行隆起，称为生殖嵴(genitalridge)或生殖腺嵴(gonadal3ridge).基因印记：指某一个基因是否在胚胎中表达，取决于其来自于父亲或母亲。雄核和雌核在发育中的作用不完全相同，都是胚胎正常发育所必需的。GVBD反应：第一次减数分裂核膜的消失叫做生发泡破裂(GVBD)-----GVBD反应2、精子的形成①顶体的形成：高尔基体产生小液泡融合成大液泡（内含顶体颗粒），大液泡失去液体，盖于核的前半部形成双层膜顶体帽，顶体颗粒分散到整个顶体帽中形成顶体。高尔基体的其余部分逐渐退化并最终同细胞质一起丢掉。②中心粒的变化：中心体近端粒体（垂直）嵌入顶体对侧核膜的凹陷中；远端粒体（平行）发出轴丝形成精子的尾巴。③细胞核的变化：1）染色体浓缩，核变小，-------减轻重量为了便于精子运动2）丢掉正常活动细胞核所具有的大量RNA，只保留遗传物质-DNA-------减轻重量3）核形状改变，由圆形变成细长形--------利于精子在液体环境中游动4）随着“帽子”的形成，精子核发生旋转，使顶体面向生精小管的基膜④线粒体的重排：细胞中的线粒体移到远端中心粒和轴丝根部，不同程度融合，形成一条连续的带，盘绕在中心粒和轴丝周围。⑤细胞质的变化：精子细胞的大部分细胞质在精子形成过程中成为残体而被抛弃，当细胞核前端形成顶体时，细胞质向后方移动，仅留下一薄层细胞质与质膜覆盖在细胞核上。当尾部的后端伸长时，细胞质的大部分附在精子的中段，当线粒体围绕着轴丝时，该处的细胞质和高尔基体会成为残余胞质被抛弃，仅剩下一薄层细胞质包围着中断的线粒体。3、优势卵泡的选择（1）当FSH释放时，受FSH刺激后有能力产生最多雌激素的卵泡就是成熟的那个卵泡，其余的都夭折。（2）这使最初接受FSH的卵泡不仅开始增殖，而且也其卵泡壁细胞产生新的LH受体。LH的刺激使卵泡壁细胞开始产生雌激素。所产生的雌激素一方面抑制垂体分泌FSH，另一方面又增加卵滤泡细胞产生更多的FSH受体。因此，当血液循环中FSH浓度低时，一个卵泡产生的雌激素越多，其上的FSH受体也就越多。当FSH浓度很低时，仅这一个卵泡可与FSH结合，也就只有这一个卵泡能继续发育，而其他卵泡则都中途死亡。受精的机制、卵裂1、概念卵子成熟促进因子(MPF)：是由调节亚基细胞周期蛋白B(cyclinB)和催化亚基CDC2组成的二聚体。MPF的活性需要Thr14和Tyr15的去磷酸化和Thr161的磷酸化，激酶和磷酸化酶能够激活MPF。4细胞静止因子（CSF）：卵母细胞中存在的细胞静止因子CSF使卵子停留在减数分裂中期Ⅱ。CSF是一族作用相似的活性物质，至少包括c–mos产物，丝裂原激活蛋白激酶(mitogen–activatcdproteinkinase，MAPK)和cdk2。精子获能：精子在附睾管成熟后，仍不能释放顶体酶。精子在穿越生殖管道的过程中,精子头外面的糖蛋白被酶降解，获得了释放顶体酶、穿越放射冠和透明带的能力，因而能使卵子受精，该现象称获能。顶体反应：精子顶体释放顶体酶的过程，该反应使得精子得以穿越放射冠和透明带，和卵细胞膜接触，从而开始受精。透明带反应：一旦精子与卵子融合，皮质反应后胞吐到卵周隙中的酶类引起透明带糖蛋白发生生化和结构变化，从而阻止多精入卵，这称为透明带反应。中期囊胚转换（MBT）：果蝇、爪蟾等非哺乳类的早期受精卵呈转录抑制状态，经一系列快速分裂周期发育至中期囊胚阶段后才启动转录活动，通常都伴有细胞分裂突然变慢、失去同步化及细胞表型发生改变，母型控制转为合子型控制，即所谓“中期囊胚转换”(midblastulatransition,MBT)2、受精的基本过程精子穿过卵丘细胞后，精子与卵子透明带初级识别和结合（ZP3），诱发精子头部顶体反应，胞吐、释放顶体酶，精子与卵子透明带次级识别和结合（ZP2），精子穿过透明带，精子头部赤道段的质膜与卵子质膜结合，精卵质膜结合和融合，包括精子尾的整个精子进入卵子，激发卵子质膜下皮质颗粒发生胞吐（皮质反应），皮质反应胞吐到卵周隙中的酶类引起透明带糖蛋白发生生化和结构变化（透明带反应），阻止多精入卵，精卵结合中精子核膜破裂、染色质去浓缩，同时卵母细胞恢复减数分裂排出第二极体，去浓缩的雄染色体周围核膜重建，形成雄原核，雌雄原核融合，卵裂开始。3、卵母细胞恢复成熟分裂的启动机制（双阻断）卵长期停留于第一次减数分裂的双线期，在适当信号的刺激下可恢复减数分裂，直至第二次减数分裂的中期，成为等待受精的成熟卵，成为的双阻断。其具体机制为：1）早期卵泡中的卵母细胞处于G2期或G2／M相转换的边缘，MPF的水平很低。细胞中的Wee1和Myt1激酶将CDC2的Tyr15和Thrl4残基磷酸化，CDK激酶（CAK）将CDC2的Tyr161残基磷酸化，使MPF以低活性MPF前体形式存在。当MPF前体的数量达到一定阈值时激发磷酸化酶CDC25（string基因的产物），使MPF前体的cdc2亚基的两个残基Tyrl5和Thrl4发生去磷酸化，获得活性。同时，MOS蛋白也直接或间接的激活MPF。GVBD时，MPF水平升高达到最大值，从而促进卵子的生发泡裂解，卵子从停滞的双线期转变为第一次减数分裂中期，即从G2/M期进入M期。2）在第二次减数分裂中期，MPF活性再次升高并达到第二个峰值。在第一次减数分裂中期时，MOS蛋白重新开始合成。CSF（MOS+CDK2）保护cyclinB免受降解，从而稳定MPF的活性，使减数分裂停滞在第二次分裂中期受精时，钙离子的短暂升高，钙调蛋白激活，依赖钙调蛋白的酪蛋白激酶Ⅱ(CKⅡ)活化，MOS蛋白（pp39）降解，CSF解体，受CSF保护的CyclinB既降解，MPF失活，从而将卵子从减数分裂停滞的状态释放出来，使卵子能排出第二极体并完成第二次减数分裂。4、哺乳动物卵裂的特点（1）卵裂速度慢（2）卵裂球排列方式很独特。第1次卵裂是正常的经线裂;但在第2次卵裂时,其中一个卵裂球是经线裂,另一个卵裂球是纬线裂,这种卵裂就是旋转均裂（3）早期卵裂球的细胞分裂并不像其他动物那样同步进行,所以有时会出现奇数细胞5（4）致密化现象（5）早期卵裂中，合子基因组就已经开始活动5、哺乳动物胚胎着床概念和过程概念：胚胎着床：也称附植或植入，是指处于活性状态的胚泡与处于接受态的子宫相互作用，最后导致胚胎滋养层与子宫内膜建立紧密联系的过程。过程：胚泡着床可划分为三个时期：定位期，粘附期，侵入期。在人类，胚泡脱去透明带后，极滋养层发育成表皮突起，并且融合形成合体滋养层，它构成滋养层的外层；另一部分细胞仍保持明显的细胞界限，排列成一层，称细胞滋养层它构成滋养层的内层。细胞滋养层的细胞有分裂能力，可不断产生新细胞加入合体滋养层。滋养层细胞进一步侵蚀子宫内膜上皮和基质，待胚泡全部植入子宫内膜后，上皮缺口迅速修复，植入即告完成。原肠作用1、概念原肠作用：是指囊胚细胞通过剧烈有序的运动过程，使细胞重新排列，形成由内胚层、中胚层和外胚层三个胚层构成胚胎结构的过程。细胞运动涉及整个胚胎；胚胎细胞之间位置发生变化，为相互作用奠定了基础；原肠作用是从尚未分化细胞进入到分化为三个胚层和决定各器官原基的关键时期.灰色新月:两栖类的卵子受精后，皮层细胞质发生剧烈运动。由于皮层细胞质的运动，卵子在纳精点对面区域色素减少，形成一个新月形的灰色区域.灰色新月区域的某些物质是胚胎正常发育必不可少的。表皮细胞(epithelialcells)：细胞与细胞间紧密连接成管状或片层状结构，局部或整个结构一起运动。2、原肠作用中的主要细胞迁移方式和特点1)．外包(epiboly)：表皮层做为一个整体扩展，使胚胎的内层被覆盖；2)．内陷(invagination)：一部分细胞同时一起向里面陷进去，内陷进入的细胞层所围成的腔为原肠腔，向外的通道就是胚孔。3)．内卷(involution)：指正在扩展的外层向内卷折，并沿外层细胞内表面扩展；4)．内移(ingression)：胚胎表面一小部分细胞以单个细胞向里面迁移的方式移