胚胎发生的形态学变化及生理特征

思考题：
早期胚胎的细胞命运决定机制如何？
胚胎干细胞和iPS细胞有何异同？ 目前干细胞研究进展对于本学科的科研选 题有何启示？
谢 谢
2. 细胞命运决定
细胞发育命运的决定（determination）是 指细胞的发育命运发生了稳定的、不可改
变的变化。
爪蟾囊胚晚期细胞命运图
通过标记追踪不同细胞的发育过程，划定不同的区域，显示 其发育趋向，这样的分区图称为命运图（fate map）
鸡胚原条形成时的命运图
鸡胚绝大部分由后缘区发育而来，而在早期该区 所占比例很小，只有在原条形成后，其命运图才
“多利” 羊
3. 胚泡（blastቤተ መጻሕፍቲ ባይዱcyst）
胚泡形成光镜像
早期人胚胎发生
滋养层： 单层细胞构成胚泡壁 极滋养层：内细胞群外的滋养层 胚泡 内细胞群：滋养层内的一群细胞 （4th d） (柱状生长，人体的原基) 胚泡腔： 胚泡内的腔， 充满胚泡液 透明带消失
胚胎干细胞 Embryonic Stem Cell （ES）
两栖类的镶嵌型 发育实验
证明细胞之间的 相互作用
胞质决定细胞命运的实验证据
Whittaker用玻璃针人工挤压并形成新的分裂沟后，将裂球切割 下来，由于部分肌质被划入动物极b4.2裂球中，导致本来预定只
形成外胚层的b4.2裂球也能产生肌肉。
我国学者童弟周在该领域的贡献
1977年，童弟周在海鞘卵子受精后20分钟，把受精卵一
具 有 更 加 广 泛 的 应 用 前 景
iPS细胞的意义
可方便地获得自体干细胞 便于基因操作，进行遗传疾病的治疗 定向分化后，和组织工程结合，重建器官
如何选择结合本学科的研究前沿？
4、胚层的形成
（1）.二胚层胚盘及相关结构的形成（2W）
下胚层:面向胚泡腔内 细胞群细胞形成的单层细 胞。 上胚层:其余内细胞群 细胞排列规则形成的细胞 层。 二胚层胚盘:上下胚层 隔以基膜相贴，形成的椭 圆形盘状结构。
培养的ES细胞形态
ES细胞特性：
多分化潜能 自我更新
induced pluripotent stem cell（iPS）
2006年，Yamanaka等用逆转录病毒将 Oct3/4、Sox2、c-Myc、Klf4导入小鼠成纤 维细胞诱导出具有胚胎干细胞特性的多功 能细胞，即诱导性多功能细胞。 2007年，他们又利用同样的成功地编程了 人皮肤成纤维细胞; Yu等则应用Oct4、Sox2、Nang28、Lin28 与慢病毒载体的组合观察到相同的结果。
早期人胚胎发生
前肠(前端口咽膜) （3）内胚层 中肠(连卵黄囊) 消化、 (原肠) 后肠(末端泄殖腔膜) 呼吸系统上皮 另:甲状腺、甲状旁腺、胸腺、中耳、膀胱 和阴道等的上皮
内胚层分化
内胚层分化
三胚层演变结果示意图
人胚外形演变实物图
早期人胚胎发生
胚体的卷折特点：
1)
胚体凸入扩大的羊膜腔；
第18天胚盘 (示脊索形成)
第 3 周 初 胚 的 剖 面
早期人胚胎发生
5、胚体的形成和胚层分化（4－8W）
★(脊索背侧中轴)神经板——→神经沟 ——→神经管——→脑和脊髓 ★神经褶—→神经嵴—→周围神经系统等 （1）外胚层 ★(其它部分)体壁外胚层——→表皮及其 衍生物等结构的上皮(另外有：腺垂体、 松果体、牙釉质、角膜、视网膜、内耳 膜迷路、外耳道、口、鼻腔和肛门上皮)
中国科学院 上海生命上海生 命研究院张永莲研究员 《Science》2001.3.2 附睾中的一个天然抗菌肽基 因，和精子成熟相关的一个 基因
3 受精
（3）获能精子与透明带结合并发生 顶体反应，释放水解酶溶解透明带。 卵丘细胞 透明带
（4）精子进 入卵周腔与 卵母细胞融 合，精子细 胞核和部分 细胞器进入 卵母细胞。
神经管形成及中胚层的早期分化
三胚层胚盘与神经管形成光镜像
早期人胚胎发生
神经管形成
无脑畸形伴脊髓脊柱裂
（2）中胚层的早期分化
早期人胚胎发生
中胚层
轴旁中胚层(体节)→生骨节、生肌节、生 皮节→脊柱肋骨、躯干骨骼肌、真皮 间介中胚层→泌尿和生殖系统 脏壁中胚层→内脏平滑肌、 结缔组织和血管 侧板中胚层 原始体腔→心包腔、胸膜腔 和腹膜腔 体壁中胚层→体壁骨骼、骨 骼肌、结缔组织和血管
卵裂细胞的紧密化
哺乳动物卵裂的一个重要特征是存在紧密化 现象。8细胞阶段前的卵裂球之间呈松散型 排列，各个卵裂球之间有许多空隙。而在第 三次卵裂后，各卵裂球突然相互靠近，卵裂 球之间的接触面增大，形成一个紧密的细胞 球体。
细胞球外层细胞之间有紧密连接，可使球 内部的细胞与外环境隔绝，起稳定细胞球 的作用。球体内部的细胞之间有缝隙连接 相连，可以相互交换小分子和离子。
较为明朗。
鼠原肠胚晚期命运图
鼠胚与鸡胚命运图相似
斑马鱼原肠胚早期命运图
细胞命运决定机制
柄海鞘的镶 嵌型发育
（1）形态发生决定子 （2）胞质定域
“镶嵌型发育”实验
如果将一个发育早期胚胎的某一个卵裂球去掉，则这个胚胎
将会发育为一个不完整的胚胎，而缺失的部分刚好就是所移
走的卵裂球所能发育的结构，这种胚胎发育方式称为镶嵌型 发育（mosaic development），也称自主型发育。整体胚胎 好像是自我分化的各部分的总和。
1.卵裂 cleavage:受精卵不断进行有丝分裂的 过程,形成的子细胞为卵裂球。 桑椹胚 morula：
72h，由1216个卵裂球 构成的实心 胚，外包有 透明带。
动物极
植物极
对称轴
卵裂的过程
卵裂过程（注意总体积和透明带的变化）
（1）透明带对于卵裂的意义； （2）卵裂期对于外界致畸因素是否敏感，为什么？
卵母细胞
（2）获能精子在接触 放射冠后发生顶体反 应，释放水解酶溶解 放射冠细胞间质。
放射冠
皮质颗粒
极体
（5）透明带反应。卵母细 胞皮质颗粒胞吐，颗粒内 容物扩散至细胞表面和透 明带，阻止多精受精。
（1）获能精子接 近卵冠丘复合体
受精过程模式图
透明带反应 顶体反应
排卵、受精、卵裂和植入过程
二、 早期胚胎发生的形态学变化
难点：（1）三胚层的形成、分化。
教学设计理念
授课对象为研究生层次学员，因此授课内容的准 备以对学员以后的科学研究有指导意义作为最重 要的目标。 “胚胎早期发育”是一个非常复杂的过程，调控 的分子机制也是纷繁复杂。因此授课时拟深入浅 出，从最基本的发育过程如卵裂、胚泡形成等入 手，然后联系和发育过程相关的最新的研究进展、 新技术方法，比如胚胎干细胞、IPs细胞的研究进 展，以开拓学生的视野，培养科学思维，并联系 各学科方向进行科研选题的思考和探讨。
早期胚胎发生的形态变化及机制
教学目标与要求
掌握：（ 1）卵裂过程。 （2）胚泡的形成。
理解：（1）胚胎的分期。（2）早期胚胎的 概念。
了解： （1）三胚层的形成与分化。（2）思 考早期胚胎事件对本学科选题的意义？
教学重点与难点
重点： （1）卵裂过程与细胞命运决定； （2）胚泡的结构及胚胎干细胞的意义。
精子获能
capacitation:精液中的
精子发生
（无运动力）
精子成熟 附睾（有运动力）
糖蛋白覆盖在精子顶 体的表面，能阻止顶 体酶的释放；精子经 过子宫和输卵管的过 程中，这些糖蛋白被 去除，精子获得释放 顶体酶完成受精的能 力。
未能受精（顶体酶被抑制）
女性生殖管道（获能）
可受精（抑制解除）
精子成熟的机制
分为二，其中一个无核卵块用作受体，分别把原肠胚或 尾芽期幼虫的外胚层、中胚层和内胚层细胞的细胞核移
植到受体中。
童弟周证明：无论供体细胞核来自哪一胚层，所形成的 组织结构总是和无核卵块所含有的细胞质组分有关。
童弟周的结果表明：海鞘胚胎细胞发育命运是由其所含
有的细胞质决定子决定的，与细胞核无关。
2) 胚体表面包以外胚层； 3) 内胚层卷入胚体内形成管状； 4) 体蒂变细形成脐带，将胚胎悬挂于 羊膜腔中。
早期人胚胎发生
胚胎及胎儿外形特征
一泡三二盘胚层，四柱五弓肢芽生，
六周脐成七指现，八周颜面似人形； 三月已能分性别，四月可感胎儿动， 五月生毛始吞咽，六月眉甲肤皱红， 七月睑开睫毛生，八月睾丸下降中， 九月嗅味体渐丰，十月毛脱足月生。
人胚胎的分期
266天
胚期：1－8周
胎期：9周－娩出
围产期：胚胎28周 －生后4周
一、 概述
1. “早期胚胎” 的概念
动物的早期胚胎发育 一般是指从受精到器 官原基建成的过程。 胚胎时间长短取决于物种的不同 人 38周 小鼠 21天
① 胚期（1—2周末）
受精卵
桑椹胚
胚泡
胚盘
（二胚层）
② 胚期（ 3—8周末）
第2周胚与蜕膜光镜图 (示二胚层胚盘)
早期人胚胎发生
第 16 天 胚 盘 示 三 胚 层 形 成 ( )
早期人胚胎发生
脊索的形成 脊索：原结细胞经原窝在内、外胚层间向头侧
迁移，形成的一细胞索，原条缩短消失。

口咽膜和泄殖腔膜的形成 口咽膜和泄殖腔膜：脊索头侧和原条尾侧各
有无中胚层的圆形小区，仅内、外胚层相贴。
三胚层胚盘 各器官原基形成，
初具胎儿外形
（约3cm长）
③胎期（9周—出生）
各器官系统逐渐发育 逐渐建立功能活动
“早期人胚胎” 是指哪个阶段？
早期小鼠胚胎又是哪个时间段？
受精卵
三胚层
2周末
胎儿 8周末
分娩
（38周）
2 配子细胞 精子
spermatozoon
顶
体
精子头部
精子尾部
精子 生精 小管