发育生物学

一发育生物学是一门研究生物体从精子和卵子发生、受精、胚胎发育、生长到衰老、死亡规律的科学。

二分化（differentiation)：细胞差异性产生的过程。

三形态发生（morphogenesis);不同表型的细胞构成组织、器官，建立结构的过程。

四动物发育的主要特征：

1、产生细胞的多样性并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时间和空间的次序性。该功能涉及有机体全部细胞的产生和组织成为结构。细胞差异性产生的过程称为分化（differentiation)。不同表型的细胞构成组织、器官，建立结构的过程叫做形态发生（morphogenesis)。

2、通过繁殖产生新一代的个体，使世代延续。

基本规律：

五发育生物学研究中的主要模式动物:

无脊椎动物模型: 果蝇:主要优点1. 体积小，易于繁殖；2. 产卵力强；3. 性成熟短；

4. 易于遗传操作：如诱变；

5. 基因组序列已全部测出(Science, Mar. 24, 2000)。

线虫: 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)。脊椎动物模型：蟾蜍：1. 性成熟短；2. 卵体大，易于操作；3. 抗感染力强，易于组织移植；斑马鱼：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：如诱变；

5. 体外受精和发育，易于观察；

6. 基因组序列已全部测出。六配子（gamete）：进行有性繁殖的高等生物，由生殖细胞分化、产生世代交替的桥梁。七生殖细胞：指机体用来产生精子和卵子的细胞，它们可以长期存在于机体内而死亡、消失。在胚胎发育初期生殖细胞就已经决定的动物，其生殖细胞来源于它的前体——原生殖细胞。这些PGCs只有经过迁移，进入发育中的生殖腺原基——生殖嵴，才能分化为生殖细胞。八精子分化(spermiogenesis):高尔基体形成顶体泡，中心粒产生精子鞭毛，线粒体整合入鞭毛，核浓缩，胞质废弃，最后产生成熟的精子。

九核网期：在双线期的后期时，染色质高度疏松，外包完整核膜。此时的细胞核又称为生发泡（germinal vesicle, GV）。

十受精（fertilization)：是两性细胞融合并创造出具备源自双亲遗传潜能的新的个体的过程。十一成熟分裂过程的调控：1、维持成熟分裂停滞的机制：

（1）颗粒细胞与卵丘细胞的作用。（2）环腺苷酸与嘌呤的作用。

2、成熟分裂恢复的机制：

（1）性激素的作用。（2）Ca2+和调钙素的作用。（3）成熟促进因子（MPF)。

十二卵母细胞成熟过程中的基因表达：

1、核糖核酸的转录与翻译

2、某些特异性基因及其表达

（1）透明带基因（2）c-mos基因（3）c-kit基因（4）核纤层蛋白链特异性基因（Laminin chain-specific gene)（5）组织纤溶酶原激活剂（tPA)基因

十三精子获能（capacitation）：新射出的哺乳动物的精子不能使卵子受精。精子在通过雌性生殖道过程中，经历了一系列生理、生化的变化，获得了受精能力。

十四顶体反应的机制：精子获能前，其表面的脱受精能因子（decapacitation factor, DF)将精子表面的透明带受体覆盖，使其无法与卵母细胞透明带接触。精子获能后，DF去掉，精子表面的透明带受体与透明带蛋白之一的ZP3结合，从而进行顶体反应。

十五超激活：在进行顶体反应之前，有些动物的精子开始猛烈地运动。

十六精卵识别及相互作用：一、精子的定向化：二、精子穿入卵丘：

三、精子与透明带的相互作用：1、精子与透明带结合2、精子穿过透明带

四、精子与卵结合：

十七卵激活（egg activation）:出于“休眠”状态的成熟卵，如何被唤醒，并开始其一系列的形态和生理生化变化，导致细胞分裂并分化成一个新的个体，这个激发并发育到第一次卵裂前的过程。

十八卵激活的类型：

1、精子对卵子的激活：

（1）精卵融合使精子进入卵细胞质，卵质膜去极化，影响精子受体，阻止多精入卵。（2）在精子入卵处，启动了肌醇酯信号通路，引起卵子的反应（包括皮层反应）

（3）发生皮层颗粒的胞吐，使其含酶内容物进入卵周隙并穿过透明带，破坏了透明带上的精子受体。

（4）Ca2+信号激活了卵的代谢，以便进行第一次卵裂。

3、人工卵激活：

（1）物理因素：机械性的有针刺和体外显微操作。冷、热、电刺激。

（2）化学因素：胰蛋白酶、透明质酸酶、高低的渗透压、乙醇、水合氯醛、普鲁卡因、蛋白质合成抑制剂、磷酸肌醇的循环产物。

十九卵激活的分子机制：

1、融合假说：伴随精子与卵质膜的融合，一种可溶性精子因子入卵激活卵子。显微注射无种属特异性的精子抽提物于卵内，可引起卵子的激活，但至今尚未分离出精子因子。

二十卵裂（cleavage)：受精完成后，合子进行细胞分裂。

二十一卵裂球（blastomere）：通过多次的有丝分裂，将大量的卵质分配到无数个较小的、具核的细胞。

二十二卵裂的特点：

1 在大多数种类的动物中，受精后早期胚胎分裂的速度以及各卵裂球所处的位置都是由贮存在卵内的母型mRNA和蛋白质所控制的。

2 合子的基因组在早期卵裂胚胎中并不起作用。

3 直到卵裂的较晚时期，早期胚胎才大量转录合成mRNA，实现由母型向合子型过渡的调控胚胎发育的机制.

4 大多数物种在卵裂时，胚胎的体积并不增大。

二十三胚胎的卵裂方式：每个物种的卵裂方式是有两个因素决定的：

1、卵质中卵黄的含量及其分布情况。卵黄丰富的一极称为植物极，而卵黄相对较少的一极