发育生物学重点说课讲解.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。发育生物学重点-1后成论Aristotle（公元前384-322年）首先提出了胚胎是由简单到复杂逐渐发育形成的，这个理论后来称为后成论。他是在观察鸡、星鲛和一些无脊椎动物胚胎发育的基础上提出来的。2先成论公元17世纪后期和18世纪，以精源学说和卵源学说为代表精源学说认为胚胎预先存在于精子中。卵源学说则认为卵子中本来就存在微小的胚胎雏形。它们的共同点在于都认为胚胎是成体的雏形，是配子中固有的结构，胚胎发育仅仅是原有结构的增大。Driech（1891）首先证明海胆发育过程中存在调整型发育：胚胎为保证正常的发育，可以产生胚胎细胞位置的移动和重排。嵌合型发育细胞的命运实际上是由卵裂时所获得的合子核信息早已预定的，这一类型的发育我们称为嵌合型发育。诱导是指一类组织与另一类组织的相互作用，前者称为诱导者，后者称为发应组织，诱导者可指令邻近反应组织的发育。海胆：研究受精和早期胚胎发生的模式粘菌：细胞聚集分化与模式形成水螅：再生能力与现代试验生物学萌芽线虫：恒定细胞系示例果蝇：仍然是遗传学和分子发育生物学的国王。爪蟾：脊椎动物发育研究最好的卵子和典型的胚胎斑马鱼：一个崛起者鸟类哺乳动物。1.大多数动物的发育要经历胚胎期、幼体期、变态发育期和成体期2.卵细胞内部是不对称的，即具有极性3.卵裂是一系列迅速的细胞分裂4.原肠作用为构建内部器官做准备5.器官形成和组织分化产生了自主的有机体极体释放的位点通常视为“北极”，又叫做动物极，相应的另一极“南极”叫做植物极“动物”一词指的是典型的动物器官如眼睛或中枢神经系统；“植物”指源于原肠的营养器官，它们执行食物物理等相对“低等”的生理功能动物的卵细胞通常由非细胞套所保护：如卵黄膜、透明带、绒毛膜等。卵细胞的核通常位于细胞外周靠近表面的部分，减数分裂产生卵子的过程中，极体就从这里形成。受精卵（合子）高速分裂，而不伴随体积和物质的增加，细胞的数目越来越多，而个头越来越小。发育的这一时期叫做卵裂。卵裂期结束后形成囊胚。由细胞组成的上皮壁叫做囊胚层，而内部为囊胚腔，其内充满液体或液化的卵黄。海鞘：经经纬经，8次分裂后产生的256细胞柱形胚胎在两极细胞移动封口后成为中空柱形囊胚。螺旋型全卵裂：均采经线裂。第三次分裂前，卵裂球内的纺锤体转动45度，然后向动物极方向出芽小卵裂球。其后的大卵裂球以同样方式产生一大一小子分裂球，而小分裂球只生成小卵裂球。形成的囊胚无囊胚腔。哺乳动物旋转型全卵裂：第1次为经线裂，其后的2个卵裂球各采不同的卵裂方式。早期卵裂球的卵裂不同步，可产生奇数细胞的胚胎。鸟类的盘状偏裂：胚盘为动物极直径约23mm的胞质区，前3次卵裂经线裂，发生在输卵管中，胚盘为单细胞层，仍与卵黄相接触。鱼类的盘状偏裂：斑马鱼受精卵的前5次卵裂均为经线裂，产生的32个细胞为单层分布于卵黄上。其后的分裂方向不规则。囊胚期开始于128细胞期,属盘状囊胚。五种细胞运动机制：（1）分层：一层细胞分裂形成两层或多层相互平行的细胞层（2）内移：胚胎表面细胞单个向内迁移，做阿米巴运动。（3）内陷：一个区域内的细胞同时向内凹入，很像一个皮球被用力一戳之后形成的凹陷。（4）外包：表层细胞（通常指外胚层细胞）整体而不是以单个细胞为单位向外周扩展包绕胚胎深层细胞的细胞运动。（5）极化增殖：细胞在某一极分裂，释放出的子细胞进入胚胎空穴内。胚胎诱导：在机体的发育过程中，一个区域的组织与另一个区域的组织相互作用，引起后一种组织分化方向上变化的过程称为胚胎诱导。在胚胎诱导相互作用的两种组织中产生影响。引起另外的细胞或组织分化方向变化的这部分细胞或组织称为诱导者，而接受影响并改变分化方向的细胞或组织称为反应组织。在动物胚胎发育过程中存在大量的和连续的诱导作用。其中原肠的脊索中胚层诱导其上方的外胚层形成神经系统的诱导作为被称为初级胚胎诱导。初级胚胎诱导的产物神经管（如视杯）又可作为诱导者，诱导表面覆盖的外胚层形成晶状体，这称为次级胚胎诱导，而晶状体和（或）视杯又作为诱导者诱导表面的外胚层形成角膜，此为三级胚胎诱导。海胆：海胆具美丽透明的胚胎。卵和精子可以大量地获取，卵子很小（直径0.1mm），是透明的，包裹在一个透明、易于剥离的膜里。人工授精后，它们完全同步发育，直至孵化出幼虫，这个过程需要12d。发育的起点：卵裂。精子核进入卵内，受精子与卵膜接触刺激，受精膜从卵表面举起，卵子被激活，卵裂开始。海胆以同步、放射状的全裂方式分裂直至囊胚期。128-细胞期以后，细胞周期长短和细胞分裂不再同步。胚胎进入囊胚期。囊胚的细胞壁称为胚盘，其外表面形成了纤毛，在动物极出现第一个幼虫感觉器官：顶簇。在植物极，胚盘变平，加厚形成或植物板。中间腔为囊胚腔。原肠胚约含1000个细胞。原肠形成的开始以小分裂球的子代迁移至中间腔为标志。小分裂球是诱导者，移植到胚盘的另一位点后，小分裂球诱导其相邻细胞内陷。3.1初级间质细胞的内移海胆胚胎大约有64个初级间质细胞，全部来自第4次不对称卵裂所形成的4个小裂球。Gustafson和wolpert曾用定时自动摄影术跟踪囊胚腔内初级间质细胞的研究表明，这些细胞融合形成索状合胞体（syneytialcable），最终形成幼虫碳酸钙骨针的轴。迁移的可能机理：亲和力的降低使得小裂球脱离与之相连的透明层（胚盘外表）及其相邻的细胞，并在基质片层（腔内）的牵拉下进入囊胚腔。其中纤连蛋白，硫酸蛋白多糖，ECM18可能在细胞迁移中起重要作用。海胆原肠作用过程：原植物极中央细胞内陷进入囊胚腔，表皮细胞转变成为初级间质细胞，然后内胚层表皮细胞内陷和扩展，其前端表皮细胞转化为次级间质细胞。两种间质细胞都将长出伪足，后者起定向和驱动细胞移动的作用。海胆原肠作用的机制：内胚层的早期内陷机制：纤丝收缩使细胞变位契形，成为细胞内陷的原动力。内胚层的晚期内陷机制：伪足的收缩和细胞间的变形重排(会聚伸展)。次级间质细胞在原肠顶端形成，并维持在原肠顶端。这些次级间质细胞在内陷的最后阶段对于将原肠牵拉至囊胚腔壁起至关重要的作用。其特定靶位可能位于将来形成的区域。当原肠最顶端接触到囊胚腔壁时，次级间质细胞分散进入囊胚腔。它们在囊胚腔中分裂，最终形成中胚层器官，肌肉细胞及一些其它细胞类型。海胆幼虫称为长腕幼虫，漂浮在水中，利用其纤毛摆动将微型食物漩入口中。从幼虫转化成五聚体海胆需要一个基本的重构过程。新构建从参与胚胎发生但被储存起来的一群细胞成虫盘开始。其过程与“完全蜕变”的昆虫类似。经典实验1：胚胎具调控能力HansPriesch在Naples的StazioneLoologica做了如下具有重大历史性意义的实验：如果提供的胚胎是在原肠形成之前沿动一植物轴切开一分为二，可产生两个大小为正常个体一半的正常幼虫。从8-细胞期开始，在垂直于动-植物极卵轴的赤道板上将胚胎一分为二：动物一半发育成囊胚样的空卵裂球，植物一半能形成原肠，但生成的幼虫无嘴或手臂短。结论：活的生物体不单纯是部机器，因为机器零件不能自动补充自己而修复或一部完整的机器。（因为所有细胞都拥有全套的遗传信息，当沿卵轴切开时，两个半球都接受了动-植物极细胞质成分。另外，实验也表明：细胞质成分负责不同的发育潜能。于是Boveri提出沿着动-植物轴存在等级潜能的想法。经典实验2：相互作用与梯度理论动物化与植物化现象：长纤毛的顶簇没有在小范围内聚集，而是遍布整个囊胚。这种动物半球结构特征被夸大的现象叫做动物化。此现象随着与动物极距离增加而减少。在完整的胚胎中，这个强大的动物化潜力必须得到来自胚胎植物部分影响的低制或弥补。小分裂球是至今最好的植物化物。双梯度模式：即沿动-植物轴的两种生理行为存在镜像梯度。这些行为被归于形态生成物质或称形态生成素，高浓度的Li+能造成植物化至外原肠胚。Li+通过阻断PI-PKC信号传导系统干扰信号交换。海胆小分裂球启动原肠作用，可诱导第二胚轴的形成。粘菌（盘基网柄菌），是一种简单的真核微生物，外形象阿米巴虫，生活在富含有机物的土壤中，吃细菌，通过二分裂方式繁殖，营养期为完全无性生殖。在非正常条件下，如食物耗尽时产生奇妙的有性生殖：大量单个阿米巴集合成一个社会群体，形成虫子蛞蝓，它迁移到一个明亮的地方变成实体，其中孢子为生殖细胞，其形成和释放都是为了执行无性繁殖的功能。聚集的机理：CAMP（引诱的化学信号）由饥饿细胞以每510min的同步化脉冲发射，并在水膜中放射扩散。此信号被细胞表面受体蛋白检测到。此受体与PI信号传导系统的通路偶联。相邻的阿米巴在表面受体受到信号后，以释放自身的CAMP作为应答，细胞一个连一个形成“溪流”，最后聚集于中心，细胞数量可达100000个。细胞分化与模式形成：化学和物理条件决定细胞分化的方式和特异性细胞类型产生的位置。（1）位置信息假说：细胞在蛞蝓中的位置决定它的命运。（2）分类假说：细胞在聚集前就已分化，并根据其未来的作用寻找位置。许多事实趋向于杂合学说，即将位置信息和分类假说合并为一体的假说。化学条件：小分子量信号物质在数量控制细胞分化和条件细胞类型中起关键作用；在蛞蝓顶端存在高浓度的CAMP和分化诱导因子（DIF），但低浓度氨（NH3）的条件时，细胞注定成为基细胞。粘菌已成为研究信号周期发射，信号中转、趋化性和细胞通过粘附分子建立接触的模式动物。粘菌在由单细胞变形体形成的蛞蝓形假原生质团并进一步分化成为柄和孢子的过程，涉及一系列特异基因的表达，是研究低等生物体细胞分化很好的材料。然而与多细胞有机体细胞分化的不同之处是：前者为适应不同的生活环境，而后者则通过细胞分化构建执行不同的组织与器官。多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面更为复杂。水螅是腔肠动物门的一员，这个最简单的多细胞生物体有典型的动物细胞如感觉、神经和上皮肌肉细胞。水螅能通过永生的干细胞产生替代肠腔，是至今还没有发现肿瘤或别的癌畸变动物，这说明这些动物有一个非常有效的增生控制系统。水螅纲(Hydrozoa)螅形目(Hydroida),水螅属（Hydra）动物。水螅有性生殖的发生是对生活条件变化的反应。如水温、光照、pH值、水中氧和二氧化碳的含量以及食物等的变化,都对水螅的有性生殖产生影响.线虫：主要优点1.易于养殖：成虫体长1mm，易冷冻保存；2.性成熟短：2.5-3天，两种成虫；3.细胞数量少，谱系清楚；4.易于诱变；5.基因组序列已全部测出(Science,Dec.11,1998)。线虫被证明是研究真核生物发育、遗传、细胞生物学、神经生物学和基因组织结构的一个极好材料。特点是：身体透明、遗传操作容易，特别是它的每一个体或繁殖的每一代的细胞谱系的高度精确性。线虫的自然生长环境是土壤，象粘菌一样食细菌。胚胎发生持续约12h（25）或18h（16）。出生之后，线虫的发育还将继续，从形态上，还需要经过3次蜕皮，从细胞数量上，一些器官的细胞还要继续分裂，比如，肠细胞还需要多来14个才够，而表皮细胞也还需要继续分裂直到数量达到213个。在这个数量继续增长的时期，细胞最多时达到1090（雌雄同体，若是雄虫则为1179）线虫通常是两性的，有xx性染色体，外形和解剖学上看是雌性，但它不但能产卵，其管状生殖腺还能产生精子。自体受精导致近亲繁殖，反复杂交的结果，突变基因（新等位基因）在F2代就成为纯合基因。由于不分离，x染色体偶尔丢失会产生0.2%的xo雄性体。XO雄性体与两性体交配，两性体交配扮演真正的雌性。因此，在线虫，交叉受精和自体受精是可能的。在交叉受精中，新等位基因可以被引入。追踪细胞命运图谱的方法：在胚胎中注入永久标志物和荧光染料，标记抗体或报导基因，有些细胞系有自然分化标记物。用一束激光束可消除定义的细胞（手术除去创立者细胞）。细胞谱系产生的原因：每个细胞的命运不仅由早期胚胎发生时分配的细胞成分（如RNA）决定（细胞分裂不对称所致），很大程度上也取决于相邻细胞间早期精确的相互作用。如在生殖系P0至P4的细胞赋有一种特殊传代物的特征：不对称细胞分裂把细胞质P颗粒（Pgranules）只分配到生殖细胞中，而不分配到注定要成为体细胞的姐妹细胞中。在动物界里，螺旋或斜向卵裂在若干类群中发生：无腔的涡虫纲、纽形动物、环形动物和软体动物（乌贼除外）。这几个种系的动物被称为螺旋动物。通常它们的胚胎发育经过一个典型的囊胚和原肠胚，终止于担轮幼虫或类似担轮幼虫如面盘幼虫。果蝇的生命周期快，繁殖容易和可进行基因定位研究的巨大的多线染色体等特性使它最适合用于遗传分析。然而，只是在1978年E.B.Lewis引入同源基因复合物之后，果蝇才成为发育生物学最重要的模式材料。果蝇的胚胎发生只需1d；幼虫经历三个阶段，到第四天蜕皮分离，然后蛹化。在蛹中，它经过历时5d的变态。成年果蝇存活约9d果蝇卵子发生：卵原细胞4次有丝分裂16细胞的合胞体其中一个为卵母细胞（occyte）（2n1n），其余15个成为滋养细胞（多倍体）滋养细胞：基因组的扩增使其具高转录活性，它们将供给卵母细胞大量的核糖体和RNP颗粒（mRNA+Protein），它们由滋养细胞排出并经合并运输进入卵母细胞。滤泡细胞：邦助营养卵母细胞，介导卵黄的供给。卵母细胞只是一个消费者，它自身的细胞核并不具转录活性。母源滋养细胞，滤泡细胞和脂肪体细胞利用自身的基因和细胞资源制造所有输入卵母细胞的物质。当然这些基因产物影响卵子胚胎发育时，它们被称为母源基因影响。高速的胚胎发生：卵裂：表面卵裂细胞核高频率复制256个核合胞体，核移至卵外周，定居皮层合胞体胚盘期（6000个核）细胞质膜沿核内陷，产生细胞细胞胚盘期。还有一些核留在中心卵黄内，或为消黄细胞（Vitellophages）。在正常卵的后极，移入的核和极颗粒,含包括mtRNA在内的几种RNA）被细胞膜包裹并通过出芽的方式排出，它们为原始生殖细胞。在原肠形成时，极细胞迁移，穿过中肠上皮到达胚胎生殖腺原肠形成和早期胚胎发生：原肠作用开始于腹部预置中胚层的内陷。内胚层形成：由前部和后部中肠内陷，最后融合形成中肠。中胚层和腹神经的形成：腹侧细胞带腹沟（原沟）带状中胚层肌肉系统两侧神经生成细胞腹神经索脑：囊胚层局部加厚，内陷，分层为成神经细胞，参与了脑的构建。背部闭合：外胚层的背部边缘和内部器官的边缘朝背部卵黄中心生长直至彼此相遇并沿背中线融合。控制胚胎模式形成的主导基因时间表达顺序母源性基因缝隙（缺口基因）成对控制基因、体节极性基因同源异型基因前端组织中心：BICOID（BCD）蛋白浓度梯度bcdmRNA在滋养细胞中转录并转运至卵细胞中，定位于卵子预定胚胎的前端（其3末端非翻译区中具有与其定位有关的序列）。受精后bcdmRNA迅速翻译，BCD蛋白在前端积累并向后端弥散，形成从前向后稳定的浓度梯度。BCD蛋白是一种转录调节因子，缝隙基因hunchback(hb)是其靶基因之一。hb是控制胚胎胸部及头部部分结构发育的重要基因，只有BCD蛋白浓度达到一定临界值才能启动hb基因的转录（在合胞体胚盘阶段开始翻译）。后端组织中心：NANOS蛋白和CAUDAL蛋白浓度梯度。后端系统的mRNA产物不能直接调节合子基因的表达，而是通过抑制一种转录因子的翻译来进行调节。nanosmRNA定位于后端，NANOS蛋白从卵的后部扩散，形成与BICOID蛋白梯度方向相反的浓度梯度。在HB蛋白开始合成时，分布在胚胎后部的hbmRNA的翻译被NANOS的浓度梯度所抑制（翻译水平上抑制），而在前部BCD蛋白浓度梯度，可以激活hb基因的表达。结果HB蛋白的分布区域主要只位于胚胎前半部分。Caudal(cdl)mRNA最初也是均匀分布于整个卵质内，BCD能抑制cdlmRNA的翻译。在BCD活性从前到后降低的浓度梯度作用下，形成CDL蛋白从后到前降低的浓度梯度。cdl基因突变导致腹部体节发育不正常。未端系统：TORSO信号途径T0R蛋白为一种跨膜酪氨酸激酶受体RTK在整个合胞体胚胎的表面表达。被配体结合后，经一系列信号传递，最终激活合子的靶基因的表达：如缝隙基因huckebein（hkb）和tailless（tll）在末端区的表达。果蝇背一腹轴的形成：dorsal（dl）mRNA和DL蛋白在卵子中均匀分布。当胚胎到第9次细胞核分裂之后，细胞核迁移到合胞体胚盘的外周皮质层，在胚胎腹侧DL蛋白开始往核内聚集，但在背侧DL蛋白仍位于胞质中，从而使DL蛋白在细胞核内的分布沿背一腹轴形成一种浓度梯度。分节基因与胚胎体节的形成：分节基因的功能是把早期胚胎沿前一后轴分为一系列重复的体节原基。首先由母体效应基因控制缝隙基因的活化，其次，缝隙基因之间互相调节彼此的转录且共同调节成对控制基因的表达，然后成对控制基因之间相互作用，把胚体分隔成为一系列重复的体节，并且进一步控制体节极性基因的表达。缝隙基因和成对控制基因再共同调控同源异型基因的表达。影响体节一致性的基因：同源异型基因同源异型基因最终决定身体体节将出现那一种特异类型。果蝇大部分同源异型基因都位于第3号染色体相邻的两个区域，其中一区域称为触角足复合体，另一个区域是双胸复合体（Bx-c），这两个复合体统称同源异形复合体（HOM-C）。HOM-C是由8个基因构成2个基因簇。还有一个同源异型基因caudal在HOM-C区之外。果蝇的同源异型框基因bicoid,zen,ftz虽然都位于Hom-c区内，但bicoid,zen是母体效应基因，ftz是分节基因，都不是同源异型选择基因。HOM-C基因结构十分复杂，有些基因具有多个启动子和多个转录启动位点。HOM-C基因的另一个重要特征是都含一段180bp的保守序列，称为同源异框（homeobox），含有同源异型框的基因统称为同源异型框基因。由同源异型框编码的同源异型结构域可形成与DNA特异结合的螺旋一转角-螺旋结构。由于它们含有DNA结合区，这些蛋白质反过来能作为转录因子控制其它下游基因。这是一个惊人的研究结果：在早期胚胎发育中，基因的活性的等级串联被启动，早期表达的基因启动/关闭后面待表达的下游基因。果蝇变态：早在第一个幼虫期，少部分细胞保持双倍体，而不象大多数幼虫的体细胞那样成为多倍体或多线染色体。这些细胞群的特定任务是在膜下构建成虫盘。果蝇是一个由扩展的成虫盘组成的镶嵌体。激素触发了变态的许多事件并使同步化。如保幼激素起生殖腺控制激素（促性腺激素）的作用，它在成虫盘上与在幼虫上的作用一样，促进成虫盘生长但阻止其早熟成为成体结构。爪蟾：在蛙（Rana）卵中，重新分配有时引起未来相对于精子进入点的背侧部分失去色素。色素减少的这个区称为灰色新月（graycrescent）。灰色新月或其空间对应部位（爪蟾中看不到灰色新月）标志着原肠作用形成开始和囊胚孔形成的区域。2卵裂和原肠形成：辐射状完全卵裂产生囊胚，原肠形成包括内陷和外包。原肠作用的最初征兆是缘区内胚层瓶状细胞在准确的时间和精确的位置内陷。接着，缘区细胞通过胚唇进行内卷形成原肠。中胚层套膜前沿的内卷细胞沿胚孔顶壁内表面迁移，而位于其后的预定脊索中胚层通过在胚胎背部集中延伸变窄变长。与此同时，预定外胚层细胞通过细胞分裂和数层细胞并合为单层细胞而向植物极下包。上述细胞运动结果是把内、中、外三个胚层细胞置于适当的位置，为它们分化成不同的器官做准备。在两栖动物上进行的最著名的胚胎学实验:1、spemann的经典移植实验：胚孔唇移植实验在spemann关于“位置信息”（spemann:developmentaccordingtolocation）的实验中，将尚未决定的、未来的腹部表皮移植到蝾螈注定成为嘴巴的区域，这块移植物按照新的位置形成嘴和牙，但只能按照该细胞的遗传偏性发育。2胚胎诱导实验：预定背唇区域下方植物极细胞移植实验早期原肠胚的背唇（含背部化诱导子）移植到另一早期原肠胚的腹部表皮区组织内陷形成次级原肠和次级胚轴最终形成连体胚胎。Black和Gerhart（1985）的移植实验表明：开启原肠作用的因子位于受精卵将形成背部的植物极细胞的深层细胞中，而不是位于灰色新月中。动植物极之间细胞质的相互作用可能激活植物极细胞质中的组分（即原肠作用诱导因子的产生）。3诱导因子实验诱导因子的剂量依赖作用在未卵裂的卵中，可找到诱导因子母源的mRNA,卵裂后，这些细胞转译这些mRNA并把产生的诱导因子通过扩散传播到达相邻细胞。扩散导致浓度梯度的建立。已知活化素对体外培养的动物中有剂量依赖作用：低浓度引起动物中止分化成表皮，但随着浓度增高，将产生肌肉细胞、心脏搏动特异性肌肉细胞和脊索。接受高剂量背部化信号分子的细胞群体将形成具头-背-尾区域特征的结构，包括背轴器官如脊髓和脊索。斑马鱼：胚胎发育特性：受精后40min卵裂开始，呈圆盘状部分卵裂，导致形成一个帽状囊胚，叫胚盘（blastodisc）。在斑马鱼第10次卵裂期间，细胞分裂不再同步，新的基因开始表达，且细胞获得运动性。这种现象称为中期囊胚转移MBT）。沿卵黄表面下包的表面细胞层为被层（,EVL）。卵黄合胞体层（YolksyncyticalLayer,YSL）是位于胚盘下面卵黄表面含有多个细胞核的一层细胞质层。卵黄合胞体层的扩展拉动包被层细胞向下运动。卵黄合胞体层的扩展受其中的微管系统控制。胚盘沿卵黄扩展，内卷或内移形成下胚层，集中和延伸把下胚层和上胚层细胞带到背部形成胚盾。在胚盾内，细胞插入、重排，使脊索中胚层向动物极延伸。胚盾在功能上相当于两栖类的背唇，如果将它移植到宿主胚胎中，能够诱导形成次级胚轴。斑马鱼中囊胚(经历了10次卵裂)的三类细胞：1.卵黄多核层(YSL)：胚盘的植物极边缘细胞裂解，其核和质与卵黄细胞融合在一起而构成的一层细胞核层。在胚盘下包中，部分YSL细胞核移向胚盘下成为internalYSL，它们可能起提供营养的作用；边缘处的为externalYSL,它们可能起驱动下包的作用。2.Envelopinglayer(EVL)：位于胚盘最外层已表皮化的细胞，发育后期会脱落。3.DeepCells：介于YSL和EVL之间的细胞，它们将发育为胚胎本体。晚期囊胚的深层细胞的命运已经建立。鸟类：爬行动物和鸟类已具某些使它们能完全生活在陆地并省去幼虫期的进化特征。在壳内发育中的胚胎被充满液体的囊包围，这个囊称羊膜（amnion），爬行类、鸟类和哺乳动物都称羊膜动物（amniotes）。鸟的卵裂是部分卵裂（meriblastic）。动物极区域的逐渐细胞化（卵裂）导致了胚盘的产生。胚盘的边缘是一个尚未细胞化的环形合胞体区。2上胚层与下胚层形成持续的细胞分裂，在胚盘下面，形成胚下腔或囊胚腔。腔的顶部称为上胚层，其后部边缘的细胞脱离并移居在胚下腔底部，形成下胚层。下胚层不参与胚胎的构建，它们可能在内胚层，外胚层细胞迁移时起指导作用。下胚层细胞构成的区域即生殖新月，它含有生殖细胞前体。3内胚层与中胚层形成随着下胚层细胞向前迁移，上胚层细胞向一端聚集而形成原条，通过原条两侧进入囊胚腔的细胞分成两部分，一部分细胞向更深层迁移，将下胚层中线处的细胞挤走，发育成胚胎内胚层器官以及大部分胚胎外膜，另一部分细胞在整个囊胚腔中扩散，大致在上、下胚层之间的中间位置形成松散的细胞层，它们发育成胚胎中胚层部分和胚胎外膜。在中胚层细胞继续内移的同时，原条开始回缩，在原条回缩留下的痕迹上出现了胚胎背轴和头突。最终享氏结回缩到最后端区域，将来形成肛门。鸡胚原条的形成：由后部边缘区的上胚层细胞加厚而成，它的出现确定了胚胎的AP轴线。原条内会形成一个凹陷，叫原沟，是上胚层细胞进入囊胚腔的门户。原条的头部末端是一个加厚层，叫Hansensnode,是一个诱导中心。细胞早期通过原条的移动：最早穿过原条进入囊胚腔的细胞向头部方向移动，最终迁移至胚胎的头部，成为前肠内胚层。这些细胞的移动将原来的下胚层细胞挤至明区前部，成为生殖新月区是原生殖细胞存在部位.其后通过Node进入囊胚腔的细胞在上胚层和内胚层之间向头部移动，形成头部中胚层和脊索中胚层。原条的后退：当Node移至明区中央时，Node和原条一起后退,在此过程中长出脊索。Node退至最后端将形成肛门区。4羊膜的形成当神经管形成时，真皮褶从周围的胚外上皮层伸出，被推至胚胎上方，褶的游离边缘结合在一起，最后胚胎被具双层壁的腔羊膜腔完全包围。羊膜腔充满液体。因此，陆地动物的胚胎发育仍然在水中进行。羊膜腔里的液体和尿囊相似。哺乳类：哺乳类卵子为少黄卵，但其胚胎仍保留着为适应多黄卵而进化形成的鸟类和爬行类胚胎的原肠作用运动方式，哺乳类的内细胞团可以看作是坐落在想象的卵黄球顶部的胚盘，它按照与其祖先爬行类似的模式发育。哺乳动物胚胎是唯一的在胚胎发育期间生长的胚胎。哺乳动物类胚胎直接从母体获得营养，这一进化导致母体解剖结构发生巨大变化：如输卵管膨大形成子宫，以及专司吸收母体营养的胎儿器官：胎盘（placenta）的出现，它主要由胚胎的滋养层细胞和内细胞团形成的中胚层细胞发育而来。1卵子发生：人的卵子发生始于女婴出生前的早期胎儿时期2从排卵到着床：精子通过阴道、子宫和输卵管的长途旅行中，经过了获能（雌性分泌物的影响）后，约1%前进到达卵子。只有一个精子成功地进入卵细胞，其它精子通过释放顶体酶帮助溶解卵黄。3“胚外”器官的发育：受精卵经完全卵裂后到达囊胚泡期。囊胚泡看上去就像一个囊胚，但它不能象海胆和两栖动物的囊胚那样内卷形成原肠，相反囊胚泡的细胞壁经过分化成为滋养外胚层。着床后，滋养层细胞经历几个核内复制循环发育成多倍体的巨大细胞。部分滋养层将生成胎盘（placenta），滋养层包围着一个腔和含成胚细胞（embryoblast，双倍体）的内细胞团。4人胚胎的着床，羊膜和卵黄囊：羊膜腔是由于内细胞团的细胞分离形成的，下胚层（内胚层）细胞围绕卵黄囊腔形成卵黄囊（空的）。哺乳类胚胎上胚层含有所有形成胚胎本身的细胞。和鸡胚一样，哺乳动物的中胚层和内胚层细胞同样通过原条迁移，当它们进入原条时，上胚层细胞停止表达将细胞凝集在一起的E-细胞选择蛋白，并各自独立迁移。鸡胚中胚层由原条最后端的细胞形成，而小鼠胚胎中胚层则由原条前端的细胞形成绒毛膜：胚外中胚层（来源于卵黄囊）和滋养层上的突起相通产生血管。合胞体滋养层组织和富含血管的中胚层构成绒毛膜脐带：胚胎和滋养层相连的胚外中胚层狭窄的基柄最终形成脐带。胎盘:绒毛膜和子宫壁融合形成胎盘。胎盘既含母体成分，又含胎儿成分，胎盘不仅起物理上起支持和营养交换作用，而且参与母体和胎儿之间的内分泌和免疫调控。胎儿从卵裂到出生的9个月时间内的发育过程可分为明显的3个阶段。每一阶段大约持续12周。第一阶段：单细胞的受精卵发育成高度分化的多细胞胚胎；第二阶段：体积增大和人体特征的精细化第三阶段：胎儿迅速成长，神经系统和各器官系统基本完善。分化：从单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育进程中分化。已分化细胞不但具有一定形态和合成特异性产物，而且行使特定的功能。决定：细胞在分化之前，将发生一些隐蔽的变化，使细胞朝特定方向发展，这一过程称为决定。最常见的形态发生决定子：生殖细胞决定子。形态发生决定子可能是某些特异性蛋白质或mRNA等生物大分子物质，它们可以激活或抑制某些基因表达，从而决定细胞分化方向。1918年，Spemann证明；细胞发育潜能的诸多变化确实发生在原肠用过程中。在早期原肠胚的所移植的细胞表现说明：它们的最终发育命运完全取决于它们在胚胎中所处的位置。晚期原肠细胞的预期命运已经决定，它们的发育命运不再因所处位置不同而改变因此，在由早期原肠胚向晚期原肠胚过渡期内，细胞的发育潜能逐渐受到限制。晚期原肠细胞只能朝某一预定方向分化（已决定细胞）。进一步诱导作用建立在组织和组织相互作用基础上，即一种组织通过和另一种组织之间相互作用从而决定其发育命运。这种诱导作用称为次级诱导。细胞通讯方式:1、分泌化学信号进行通讯内分泌（endocrine）：远距离调控作用(运输到血液中发挥作用)如:甾类激素、多肽类激素旁分泌（paracrine）：旁激素，近距离调控(如PDGF)自分泌（autocrine）：癌细胞较普遍。如转化生长因子（TGFs）化学突触（chemicalsynapse）；神经递质外激素：如昆虫分泌性诱导激素2、接触性依赖的通讯:细胞间直接接触，信号分子与受体都是细胞的跨膜蛋白3、间隙连接实现代谢偶联或电偶联信号通路：1）通过细胞内受体介导的信号传递甾类激素介导的信号通路两步反应阶段：初级反应阶段：直接活化少数特殊基因转录，发生迅速；次级反应：初级反应产物再活化其它基因产生延迟的放大作用。甾类激素(Steroidhormones)以两种方式激活基因的转录：A：受体在激素进入细胞前就结合在靶基因调控区上，但只有当激素与该受体结合后才激活转录。B：激素先与胞质中其受体结合，再进入核激活转录。（2）通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递离子通道偶联的受体介导的信号跨膜传递；G-蛋白偶联的受体介导的信号跨膜传递；与酶连接的受体细胞外基质结构组成：指分布于细胞外空间,由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构。主要成分：胶原、氨基聚糖和蛋白聚糖、层粘连蛋白和纤粘连蛋白、弹性蛋白(elastin)旁激素又称生长分化因子，由诱导细胞产生，并通过扩散的方式到达邻近的靶细胞。旁激素可归为4个大家族(1).纤维母细胞生长因子(2).Hedgehog家族(3).Wnt家族(4).TGF-超家族(5).NOTCH/DELTA信号传导途径近端诱导细胞分化的主要特征：1、近端诱导过程中普遍存在互为诱导和被诱导的现象.2.近端诱导的区域特异化3.近端诱导可以是群体细胞参与的行为也可以精确到单个细胞水平.4.细胞间质对近端诱导的实现发挥重要的作用远程控制细胞分化的主要特征：(1)激素在远程控制细胞分化中的多效能性(2)对激素的特异应答决定于靶细胞(3)激素对细胞的分化诱导过程存在有靶组织细胞受体表达的反馈调节机制.(4)远程控制分化过程须与近端诱导协同工作(5)远程控制分化在发育程序中具有运作上的独立性激素腺体形成之前胚胎母体就产生某些传统的激素：胚胎：产生几种促性腺多肽，使母体月经完全停止，为怀孕作准备。产生胰岛素，胰岛素生长因子，起生长因子的作用。母体：产生应激激素，如肾上腺激素和皮质醇等，很像性激素一样进入胚胎，调整胚胎的发育。细胞分化的远程控制是指内分泌细胞产生和释放激素,通过血液运输到达靶细胞,远距离诱导和控制细胞分化.内分泌激素的定义及特性：定义：由特定激素腺体产生、释放的，通过血液、淋巴等循环液体分布到全身的信号分子。只有具备了相应激素受体的细胞才能够对特定激素信号发生反应。特点：激素具有多种效应：各种细胞对同一激素的反应不同；激素与不同类型细胞受体的结合是特异的。激素可以到达许多远距离靶目标，适宜控制发育的时间进程，而不能传递位置信息。受精指的是精子和卵子各自的单倍体基因组相融合形成两倍体合子的事件。受精的第一个功能是将父母的基因传递给子代，第二个功能在卵细胞质中激发一些确保发育正常进展的系列反应。受精过程随动物物种而异，但一般都包含以下几个主要方面：卵母细胞成熟，精子获能，精卵间的接触和识别（包括向化性的距离效应），精子入卵（配子融合的遗传物质的融合），卵的激活并开始发育。整个过程实为激素调控下的联级反应。精子的结构：精子头部由顶体囊泡和精核构成。大部分精子的细胞质在精子成熟过程中被排除。顶体位于精核前端，由高尔基体演化而来。顶体中含有多种水解酶，主要作用是溶解卵子的外膜。有些动物的顶体中还有与精卵识别有关的分子。整个精核是一致密结构，几乎看不到染色质丝和核仁，精子中所有的基因都不表达。卵子的结构：成熟卵子中合成和吸收了大量的物质，包括大量的蛋白质、核糖体和tRNA、mRNA、形态发生因子以及保护性化学物质，为以的生长和发育奠定了基础。卵质外是质膜，质膜外是卵黄膜。质膜在受精时可以调控特定的离子在卵子内外的流动，且能与精子质膜融合。卵黄膜能识别同一物种的精子，对受精的物种特异性有非常重要的作用。在哺乳动物中特称为透明带，紧靠着透明带的一层滤泡细胞称为放射冠皮层是质膜下一层约5um厚的胶状胞质，比内部的胞质硬，含有高浓度的肌动蛋白分子，受精时，聚合成微丝，延伸到细胞表面形成微绒毛，帮助精子进入卵子。皮层内有皮层颗粒，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为卵裂球提供支持。卵母细胞趋于成熟的形态学标志为：核膜破裂（又称生发泡破裂,GVBD），染色体凝集，纺缍体形成和第一极体排出。精子获能是指射出的精子在生殖道获能因子作用下，精子膜发生一系列变化（如吸附于精子膜表面精液蛋白的去除，膜表面蛋白的重组等），进而产生生化和运动方式的改变。获能后，精子穿越卵母细胞周围的滤泡细胞和透明带的能力提高，这是精子发生顶体反应的前奏。受精卵的代谢启动：卵子的激活:1精卵细胞膜在接触处融合，通过由精子注入到卵子的一种激活因子建立了一条通道。接着，精子的细胞核、中心粒和线粒体通过这条通道直接进入卵子中。2卵膜电性的去极化。到达晚的精子不能与改变了电压的卵子受体建立联系。3在精子接触点上，磷脂酰肌醇（PI）信号通路被启动。4、第二信使IP3和环腺甘二磷酸一核糖（cyclicADP-ribose）或精子提供的激活因子，导致钙离子从内质网中释放到胞浆中。5钙波引起皮质小泡也称皮质颗粒大量胞吐。皮层颗粒的爆发不仅产生游离的、膨胀的凝胶状物质而促使受精膜形成，而且也释放破坏透明带上精子结合蛋白的酶类。以上任何一种情况都能使膨胀的卵黄膜丧失精子结合能力。6、PKC（蛋白激酸C）被DAG激活后，通过刺激Na+/H+泵反向转运，使胞浆中pH升高。7另一连串事件发生以激活PKC开始，最后导致DNA复制。海胆雌雄原核的融合海胆雄原核形成后旋转180o，其中心体位于雌、雄原核之间，装配成星体，连接并牵动雄原核与雌原核相互靠近，最后融合形成合子核。中心体发出的微管形成星光，连接并牵动雄原核与雌原核相互靠近Imprinting基因:在卵子发生或精子发生过程中被打上了不同印记的基因。雌性基因组主要形成胚体，而雄性基因组主要形成胚外膜。卵细胞受精后引起卵细胞成分的重新排比和分配称为卵细胞质重排。两栖类的灰色新月：精子入卵后，皮层向精子进入的方向旋转大约30o，在动物极皮层含大量色素而内层含有少量色素的物种中，这一胞质不同层次的相对运动形成了一个在精子进入点对面的新月形的灰色区域，称为灰色新月。受精卵经过一系列的细胞分裂将体积极大的卵子细胞质分割成许多较小的、有核的细胞，形成一个多细胞生物体的过程称为卵裂（cleavage）。处于卵裂期的细胞叫做卵裂球。卵裂期是指受精卵开始有丝分裂并产生由较小的细胞构成的囊胚(blastula)的过程。卵裂的主要特点包括：分裂周期短;分裂球的体积下降：海胆胚胎的质/核比由550降至6;早期卵裂中合子基因大多处于休眠状态；卵裂常经历由均等裂向不均等裂变化。动物细胞的卵裂平面是主要由星体而不是由纺锤体决定的，中心体行为的差异造成不同的细胞具有不同的卵裂平面。蛙囊胚腔内体液的积累与离子转运有关。随着囊胚腔内离浓度的增加，水分就通过渗透作用进入进入囊胚腔内。囊胚腔内液体的积累对囊胚腔壁造成一个向外的力压力，这种静水压是参与形成和维持囊胚为球形的一个重要作用力。卵裂的方式是一个受遗传控制的过程，主要由两个因素决定：