发育生物学—原生殖细胞的起源和迁移-2
发育生物学11-原始生殖细胞
极细胞 （卵母细胞）
完整版课件ppt
5
极细胞 （卵母细胞）
完整版课件ppt
6
极质的作用: (1)支持极细胞的形成; (2)阻止染色质消减.
极质的成分是核酸或核酸蛋白复合体 ( 母体 mRNA ), 在极细胞分裂时释放出来,参与特异蛋白质的合成.
05级14次
第十一章 原始生殖细胞 ( PGCs )
1885年魏斯曼提出了“种质继续学说”即种质论, 认为生物体由两种物质构成: “种质和体质”.
种质即“生殖质”. 生殖质是一种特殊的细胞质,能被特定染料着色, 卵裂时被分配到一定的卵裂球中, 含有这种生殖质的 卵裂球即为原始生殖细胞,它是生殖细胞的前身. 但目前并非在所有的动物卵内都找到了生殖质.
(1) 起源: 研究证明鸟类原生殖细胞来自上胚层.
① 移植鹌鹑上胚层与鸡下胚层组成嵌合体胚,并使其发育至 一定时期,而后检查。 (鹌鹑原生殖细胞有特殊异染色质核, 在观察中容易识别) 。在发育至一定时期的嵌合体胚下胚 层中找到了鹌鹑的原生殖细胞,说明它来源于上胚层。
完整版课件ppt
12
②通过在体外分别培养早期鸡胚的上胚层或下胚层也可证明.
完整版课件ppt
1
在不同动物类别原生殖细胞的形成差异很大. 一、无脊椎动物的原生殖细胞
研究发现许多无脊椎动物在胚胎发育过程中, 大部分细 胞中的部分染色质(体)发生了不同程度的消失或减少的现象. 因而细胞中的染色体组不能保持在原来数目的水平. 而只有 一小部分细胞内染色质(体)的数目不变.
结果: 有染色质消减的细胞发育成--------------体细胞; 无染色质消减的细胞发育成--------------生殖细胞.
第1章生殖细胞发生newppt课件
二. 原始生殖细胞的迁移
1. 两栖类原始生殖细胞的迁移
无尾两栖类受精卵中生殖质集中于植物极质膜下面， 一直保持到两次卵裂。在囊胚期生殖质位于囊胚腔底部 卵裂球间的分裂沟附近。到原肠胚形成PGCs，位于原 肠腔底部的内胚层（肠壁）中，此后迁入背肠系膜，向 前迁入到达生殖嵴，PGCs与生殖嵴细胞共同形成生殖 腺。
小鼠从生殖干细胞到成熟精子约需34.5天, 精原细胞 阶段8天，减数分裂持续13天，精子形成13.5天。人类 精子发育需要74天才能完成。
第三节 卵子发生
卵子发生（oogenesis）和精子发生一样经历减数分裂， 但二者并不完全相同：精母细胞经两次减数分裂产生4 个精子细胞，而卵母细胞（oocyte）经两次减数分裂产 生1个卵子和2-3个极体（polar bodies)。精子形成后只 是形成一个“能运动的细胞核”，而卵子还要建立一个 由酶、mRNA、细胞器和营养物质组成的细胞质库，以 备受精后胚胎发育所需，因此经历一个较长的生长期 (两栖类3年)。
2. 卵母细胞的基因转录
两栖类卵母细胞在减数分裂前出现灯刷染 色体（lampbrush chromasomes), 其活跃合 成RNA的基因环伸出。用放射性组蛋白 mRNA证明其上的转录活动。到减数分裂 的双线期所有早期发育所需的rRNA、 tRNA和母体mRNA都已完成转录并储存。
二. 昆虫的卵子发生
人有月经周期（menstrual cycle， 29.5天)，它是卵巢周期、子宫周期 和子宫颈周期活动的综合表现。
精、卵发生的异同比较
减数分裂
（2）在秀丽线虫的卵精巢（ovotestis）中， 进行减数分裂的，先形成的最远端的细胞形 成卵子，而近端的细胞形成精子。
第二节 精子发生
生殖细胞的形成和发育
生殖细胞的形成和发育生殖细胞是人类繁衍后代的基础，其形成和发育经历了多个复杂的过程。
本文将从胚胎发育、性腺发育、性分化等几个方面来探讨生殖细胞的形成和发育。
胚胎发育阶段生殖细胞的起源追溯到一个受精卵发展成为多细胞体的过程。
在受精卵发育的早期，细胞开始不断分裂，形成了最初的胚胎。
此时，所有细胞都不具备明显的性别特征，称为早期原始胚。
在原始胚的早期，不同于大多细胞会进入有限的分化阶段后，这一群细胞保持其全能性，而且不断增殖，形成一个球状固体称为囊胚。
在胚胎的这一阶段，细胞移行和分化之间的数据正在调节细胞质的组织和特化。
逐渐形成了外胚层、内胚层和中胚层。
内胚层又进一步分化为上皮层、形成神经上皮-神经胚层和原生性兑子细胞（PGCs）。
性腺发育阶段在早期胚胎发育的阶段，原生性兑子细胞（PGCs）在生殖器发生过程中从胚层形成。
经过分化的PGCs迁移到泌尿道附近。
随后，它们进入生殖腺并在那里继续分化。
在生殖腺的发育过程中，一些细胞保持自身分化发展的同时，也接受外部信号并加快或减缓其分化速度和方向。
同时，受激素的影响，性腺基质细胞分化为支持细胞和生殖细胞。
PGCs经过包括有丝分裂和减数分裂在内的一系列细胞分裂，最终形成了雌性或雄性生殖细胞。
这是生殖细胞发育过程中的一个重要的分化阶段。
性分化阶段在生殖细胞形成后，进入性分化阶段。
性分化是指生物在不同的性染色体和性激素的作用下，形成生殖系统和生殖器官。
随着生物体的分化，生殖细胞也被分为雌性和雄性两个类别。
若在出生前的41天内，胚胎没有受到雄性激素的影响，则会发育成为女性，如经过细胞分裂发育的卵子经过受精后形成的胚胎。
若存在足够摄取的雄性激素，则会形成男性生殖器官和生殖细胞，如睾丸中的精子。
总结通过以上的阐述，生殖细胞形成和发育分为胚胎发育、性腺发育和性分化三个阶段。
每个阶段都非常关键，直接影响到最终的生殖结果。
在未来的科学研究和医疗实践中，对生殖细胞的形成和发育等过程的理解和掌握将非常重要，将为人类繁衍后代打下基础。
发育8,9：原生殖细胞、性别分化
第九章：原生殖细胞的发生与迁移生殖细胞发生也称为配子发生（gametogenesis），是精子和卵子形成的过程。
生殖细胞（germ cell, reproductive cell）是多细胞生物体内承担繁殖后代任务的细胞的总称，包括从原始生殖细胞到最终分化的精子和卵子。
生殖细胞是个体发生的基础。
此术语由A恩勒和K普兰特尔于1897年提出以与体细胞分开。
体细胞最终都会死亡，只有生殖细胞有延续至下一代的机会。
物种主要靠生殖细胞延续和繁衍。
长期的自然选择使每一物种的结构都为其生殖细胞的存活提供最好的条件。
在许多动物，如昆虫、蛔虫以及脊椎动物中，有在早期即与体细胞分开的，区分明显的生殖细胞。
在其他几个动物门（以及整个植物界），尚没有建立这种生殖细胞与体细胞的区分。
在这些物种中，包括腔肠动物（cnidarians）、扁虫类动物（flatworms）和被囊类动物（tunicates），即使是在成体中体细胞也可以很容易地变为生殖细胞。
许多无脊椎动物门的游动孢子，芽等都被证实其体细胞具有产生出新个体的能力。
在那些生殖细胞在发育早期即与体细胞分开而建立起了生殖细胞系的有机体中，生殖细胞不是由性腺本身产生的。
相反，生殖细胞的前体细胞，称为原生殖细胞（primordial germ cells, PGCs）是在其他地方产生后迁移到发育中的性腺中的。
生殖细胞发生的第一步，包括原生殖细胞的形成和迁移到将形成性腺的生殖嵴中。
第一节：生殖质与原生殖细胞的决定（Germ Plasm and the Determination of the Primordial Germ Cells）所有有性生殖的多细胞有机体来自于配子—精子和卵子—的融合。
多细胞动物的体细胞和生殖细胞都是从受精卵发育而来得，而所有的配子来源于原生殖细胞。
那么，从同一受精卵分裂而来的细胞为什么有的成为体细胞，有的成为生殖细胞呢？有两种生殖细胞的决定方式。
（1）在许多动物中（包括蛙类、线虫和飞蝇），原生殖细胞被卵子中的细胞质决定子自动特化；这些细胞质决定子在卵裂时被包裹在不同的细胞中。
原生殖细胞的迁移、增殖及其与细胞因子的关系
原生殖细胞的迁移、增殖及其与细胞因子的关系2O(O年3月第20卷第1期山东师范大学(自然科学版)Joun~ofShandongNormalUniversity(NaturalScience)Mar.200c5V01.20No.1原生殖细胞的迁移,增殖及其与细胞因子的关系*张刚'邵梅'郑克刚'安利国'李云龙)一(1)山东师范大学生命科学学院动物抗性重点实验室,250014,济南;2)高青县第二中学,256300,山东淄博∥第一作者37岁,男,博士生)摘要原生殖细胞(PGcs)是配子的始祖细胞,它发育演变生成卵细胞或精子细胞.PC,C~在其发育过程中不断地增殖并迁移,最终到达生殖嵴.本文综述了原生殖细胞的发生,迁移及其机制,原生殖细胞与细胞因子,如干细胞因子(ScF),白血病抑制因子(uF),碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和骨形态发生蛋白(BMPs)等的关系.关键词原生殖细胞;迁移;增殖;细胞因子原生殖细胞是性别分化以前的生殖细胞,是配子的始祖细胞,卵母细胞和精子都是由PC,C~演变而来的.在动物的有性生殖过程中,配子的发生和雌雄配子的受精结合是亲代与子代之间联系的纽带.PGCs是研究配子形成过程中细胞周期转化,细胞与周围环境相互作用的理想模型,尤其是小鼠,猪和人胚胎生殖细胞(EG细胞)系的成功建立,为器官移植和组织替代治疗展示了光明的前景,使原生殖细胞成为现代生命科学研究的热点.有些脊椎动物,如无尾两栖类的受精卵,在靠近植物极的细胞质含有一种特殊的致密物质,称为生殖质.生殖质由细小致密颗粒和原纤维物质构成,主要含有mRNA和蛋白质.卵母细胞受精后,在卵裂期生殖质被集中分配到几个卵裂球中,这些含有生殖质的卵裂球随着胚胎的发育而增殖并进一步分化,形成PGCs.在小鼠中,EGGs位于7.5dpc胚胎原条的尾侧,靠近尿囊基部….在8.5至11.5dpc期间,PC,Cs通过背肠系膜迁移,到达正在发育的胎儿性腺原基——生殖嵴.EGGs在迁移过程中继续快速增殖,其倍增时间约为9.6hJ.在8.5dpc原生殖细胞共有150左右,到13.5dpc时,在生殖嵴中EGGs数量达到约25000个.在13.5dpc,雄性生殖细胞进入有丝分裂阻滞,出生后恢复有丝分裂,7天后进入减数分裂;而雌性生殖细胞在出生后阻滞于减数分裂前期I.深入研究原生殖细胞的迁移和分化过程对于揭示生殖细胞的产生机理具有重要意义.1原生殖细胞的发生如前所述,PC,Cs的起源与生殖质有关,但是PGCs究竟首先出现于早期胚胎的什么部位,则因不同的动物种类和发育方式而千差万别.总体来说,不同动物胚胎根据其成体形态特化的时间可分为三种类型:有些胚胎在变态之后才形成成体的形态,有时通过后段的逐渐增加形成成体的形态而另外一些胚胎则在发育早期形成成体的形态.生殖细胞的分离与成体形态的特化密切相关.当成体形态在变态之后特化时,如软体动物,棘皮运动,蔓足亚纲动物,半索动物,头索动物和海鞘类等,生殖细胞在成体形态形成早期出现并且位于性腺将要发育的部位.当成体形态特化是在发育过程中通过后段的相继增加而逐渐形成时如环节动物,有爪动物和几乎全部节肢动物,生殖细胞的分离发生在体节增加之前或体节增加过程中,并与生长区域密切相关.在线虫动物,毛颚动物,弹尾目动物,高等完全变态昆虫和脊椎动物中,成体形态的特化发生在发育的早期,生殖细胞的分离也相应地在早期胚外区发生.因此,生殖细胞的分离发生在成体形态特化之前的部位和,或时间引.有尾两栖类和无尾两栖类生殖细胞的形成方式不同.有尾两栖类生殖细胞的形成属于中间类型的,PGCs最早可在尾芽期的胚胎观察到.位于侧板中胚层内的PGCs受植物极卵黄内胚层的诱导.在有尾两栖类早期胚胎发育过程中,没有发现细胞学特异的,生殖细胞特有的生殖质.而在胚胎发育后期,其PGCs细胞质中才发现确实存在"Nuage"物质——即生殖质(该物质几乎是所有动物生殖细胞系所特有).与有尾两栖类相反,无尾两栖类的生殖质在受精卵中就存在,有些甚至在卵母细胞和卵原细胞质中就可辨认,由于细胞质的*黑龙江省科学技术委员会资助项目(230102):**通讯作者收稿日期:20∞一07—21第1期张刚等:原生殖细胞的迁移,增殖及其与细胞因子的关系87不等分裂,凡含有生殖质的细胞以后发育成原生殖细胞,所以说无尾两栖类的生殖细胞是预成的引.在胚胎发育早期,生殖质被限制在胚胎的某些部位.生殖质的一个可能的作用是保护生殖细胞不进入成体特化过程b.尽管不同动物胚胎生殖细胞的形成方式各不相同,但是只要生殖细胞已经形成,不管采用哪一种形成模式,生殖细胞就表现完全相同的行为,并且在分子水平上所有动物生殖动物生殖细胞的形成和分化的基本机理是相似的.在果蝇中已经鉴定出参与生殖细胞形成的三类基因:I类,Ⅱ类和Ⅲ类基因.在生殖细胞形成过程中三类基因的功能各不相同,I类基因是模式特化所必需的;1I类基因与生殖质成分的装配有关;Ⅲ类基因与生殖细胞分离有关引.2原生殖细胞的迁移2.1原生殖细胞的迁移过程PGCs形成后,必须经过长途跋涉向生殖嵴迁移,并在迁移过程中进行增殖,数量急剧增加.KempercH等(1987)通过碱性磷酸酶染色连续切片研究大鼠PGcs 的发育,发现在10dpc时,PGCs存在于正在内陷的卵黄囊内胚层和尿囊基部;在11dpc时,大部分Pc℃s存在于肠壁的腹侧和两侧或在肠和未来生殖嵴之间的间充质;到12dpe时,94%的Pc￡s定位于间充质或未来的生殖嵴;而在13dpc时,几乎所有的Pc￡s都迁移到了生殖嵴.大鼠PGCs定量检测显示,从10dpe时的84个迅速增加到13dpc时的2768r,.鸟类PGCs的迁移依照不同方式进行.鸟类在原条形成之前,PGCs已经与体细胞分离.在此过程中,PGCs逐渐从上胚层迁移到下胚层.然后移位至胚外生殖新月区,该过程是由内陷的内胚层细胞向前推动下胚层来实现的.生殖细胞和胚外中胚层之间的密切关系显示鸟类和小鼠生殖细胞的来源一样,都是作为胚外中胚层的一亚群从上胚层分离出来发育而来J.2.2原生殖细胞的迁移机制PGCs从其起始部位向正在发育的性腺原基迁移是受来自躯体组织的信号所控制.某些动物的PGCs是由其最终的靶目标——性腺中胚层,发出的信号吸引的,但是迄今为止,有关控制PGCs早期迁移的机制所知甚少.在斑马鱼PGC$迁移过程中,PGCs首先在后肠的左右两侧群集,该过程是由一中间靶目标所产生的因子对PGCs的吸引.对野生型和突变型斑马鱼胚胎的微速摄影观察,显示左右两侧的PGCs细胞簇是在体节发生早期形成的,是PGCs从中间,后部和前部区域群集的结果.而且,PGCs迁移与其相邻躯体部位密切相关,它是以单个细胞进行迁移.在中胚层发育缺陷的斑马鱼突变体上进行的研究,发现形成PGCs簇的能力依赖于在该聚集部位体细胞的适当分化.由此,可以认为该处的体细胞能产生吸引PGCs的信号.有趣的是,原基分布图显示这些产生信号的细胞并非产生性腺的体细胞,而参与原肾的形成,因此,推测原肾是PGCs迁移的中间靶目标,稍后PGC$又向更后面的部位迁移.这些结果表明斑马鱼PGCs的迁移是由两个信号中心吸引的,其一是原肾,另一可能是性腺原基的体细胞组织J.3原生殖细胞与细胞因子的关系目前研究已经证明许多细胞因子影响原生殖细胞在体外的增殖,迁移和定位.在此过程中,原生殖细胞与其迁移路线上的其他细胞及细胞外基质分子之间相互作用,彼此影响,连接在一起形成广泛的网络J.3.1干细胞因子(SCF)和白血管抑制因子(LIF)小鼠第5号染色体上的Whitespotting(W)部位存在c-k/t原癌基因,该基因编码c-k/t酪氨酸蛋白激酶受体,c-k/t基因在PGCs中表达L9J.SCF是由小鼠第l0号染色体上的sf基因编码的,又名c-k/t配体(KL)u...SCF的基因在Pc℃s迁移途径的周围组织中和生殖嵴中表达¨.SCF和LIF通过阻止tTGase的表达和DNA破碎直接作用于Pc℃s抑制其凋亡,从而促进PGCs的存活和增殖u'"J.SCF有两种形式——可溶型的跨膜型,研究表明可溶型SCF只能有限支持PGCs的存活,不能支持Pc℃s的长期存活,而跨膜型SCF对PGCs的存活更加有效.并且SCF在介导PGCs存活的信号中发挥作用,而不是在增殖信号中起作用u引,但是也有研究表明SCF能够促进PGCs的增殖¨引.LIF是一种对不同细胞类型具有广泛效应的细胞因子,能在体外培养中影响PGCs 的存活纠和增殖.当SCF和/或LIF与毛喉素(FRSK,在许多细胞类型中,它是一种腺苷酸环化酶的激活剂)共同作用时,促进效应大大加强.并且还发现FRSK提高了PGCs中的cAMP水平.因此在体外控制小鼠PGCs增殖中,cAMP和SCF88山东师范大学(自然科学版)第20卷和/或LIF具有联合作用机理J.既然多效性细胞因子LIF能促进培养的小鼠PGC$生长,那么是LIF直接作用于PGC$还是通过饲养细胞或胚胎的体细胞间接作用于PGC$呢?为了进一步探究LIF对PGC$生长的作用机理,ChengL等(1994)[16]对PGC$发育过程中LIF配体及其受体进行了分子和细胞培养分析,发现LIF在无饲养层存在条件下也能刺激PGC$生长,这支持LIF直接作用于PGC$,并促进其生长的假说.同时他们发现发育的性腺中表达低亲和性LIF受体(Ij口),LIFR是功能性LIF受体复合物组成部分.利用抗LIFR抗血清进行荧光活化细胞分离术(FACS)分析证明LIFR存在于PGC$表面,进一步提示PGC$可能是LIF作用的直接目标.由于抗LIFR抗血清阻断LIF与其受体的结合,导致培养的PGCs死亡,因此LIFR通路信号对PGC$的生长是必需的.除LIF之外,两种LIF相关细胞因子,即制瘤素M和睫状神经营养因子,也能促进PGC$生长,表明一种或多种LIFR依赖的细胞因子可能在小鼠PGcs发育中发挥重要作用.3.2碱性成纤维细胞生长因子【bFGF)bFGF在PGC$培养中具有促分裂活性,能够促进生殖细胞的增殖.如果PGC$与LIF,SCF及bFGF一起培养,PGCs能形成EG细胞系.bFGF直接作用于PC,C~,PC,C~表面有FGF受体.FGF与受体的结合具有发育阶段和性别特异的方式调节¨.bFGF能促进生长在STO饲养层上的PGCs的生长和增殖,在该培养系统中bFGF的最适浓度为1/.tg/Lll引.bFGF.在存在或不存在成纤维细胞饲养层的条件下都能刺激PGCs的生长-l引.迄今,已经鉴定出四种FGF高亲合性酪氨酸蛋白激酶受体基因ll吼驯,通过RNA酶保护分析发现在小鼠11.5dpc生殖嵴的RNA中含有稳定表达FGFR一1和FGFR一2两种受体的RNA[1.bFGF能在多种不同的饲养层上促进PGC的生长,例如:骨髓来源的基质细胞(S1120)乜,小鼠原代胚胎成纤维细胞等.bFGF促进PGC生长的作用不依赖于饲养细胞,这从一定程度上表明bFGF是直接作用于PGC$.目前已知,FGF配体家族共有16个成员,典型的FGF受体在结构上包括一个截断的胞内酪氨酸激酶结构域和一个胞外结构域,该结构域包含三个与配体结合的免疫球蛋白样环J.FGFR基因胞外结构域的选择性剪切能产生多种多样的配体结合结构域,从而导致不同的配体结合特异性_24J.另外,每种FGF受体可以转导一种特定的有丝分裂原信号】.然而由于一种受体能被几种不同的配体激活[I9】,因此配体一受体结合特异性可能部分依赖于他们的时空表达模式.但是FGF7是一个例外(角质形成细胞生长因子,KGF),他选择性地激活FGFR一2的不同剪接形式J.3.3骨形态发生蛋白【Bmps)Bmps是转化生长因子p(TG邵)超家族的成员.Bmps 以同型二聚体或异二聚体的形式与受体复合物及下游的SMAD蛋白相互作用J.Bmps可以分为两类,DPP 类(Bmp2,Bmp4)和60A类(Bmp5,Bmp6,Bmp7,BmpSA,Bmp8B),在胚胎发生过程中,DPP类和60A类在许多组织和细胞类型中常常共同表达[驾】.在小鼠原肠胚形成之前Bmp4和BmpSb基因在胚外外胚层表达,稍后,Bmp4在胚外中胚层表达.但并不在PGC$中表达.嵌合体分析表明Bmp4在胚外外胚层中的表达,调节尿囊和原生殖细胞前体细胞的形成以及PC,C~群体的大小.研究表明PGC$DPP和60A类的异二聚体在骨和中胚层的体外诱导中比其同型二聚体更有效,预示Bmp4和Bmp8B可能形成异二聚体来诱导PGC$的形成.为了研究Bmp4和BmpSB如何相互作用并诱导PGCs的形成,YingY等(2001)把6.0～6.25天胚胎的上胚层细胞和由COS细胞产生的Bmp4及B/npSB蛋白进行共培养,证明单独Bmp4或BmpSB同型二聚体不能诱导PGC$形成,但他们结合在一起能诱导PC,C~形成.此外,BmpSb突变体的PGC$的缺陷能被Bmp8B同型二聚体挽救,然而Bmp4同型二聚体不能挽救Bmp4无效突变体的PGC$的缺陷,表明在Bmp4蛋白的Bmp8B蛋白发生协同作用之前,lhn,4蛋白对于诱导上胚层细胞产生生殖细胞也是必需的.另外,Bmp2在PGC$发生中也发挥作用.研究发现,在Bmp2杂合子和纯合子胚胎中,PGCs数目明显减少.Bmp2主要在小鼠原肠胚前期的内胚层中表达.并且,Bmp2和Bmp4对于PGC$的发生具有加效应.这表明小鼠胚胎PGCs的发生不仅受胚外外胚层来源的Bmp4和BmpSB的调节,而且也受内胚层来源的Bmp2的调节.Smad5,Smadl及Smad8是Bmps下游信号的介体.其中Smad5在Bmps发育中具有重要的作用,某些Smad5突变体小鼠的羊膜中存在异位PGCs样细胞,并且在Smad5突变体小鼠胚胎中的PGC$总数大大减少或完全不存在,由此可见Smad5可能是PGCs发生和定位过程中的一个重要因子. 总之,原生殖细胞的迁移和增殖是一个非常复杂的过程,该过程涉及原生殖细胞与迁移途径的周围组第1期张刚等:原生殖细胞的迁移,增殖及其与细胞因子的关系89织之间的相互作用,并与SCF,LIF,bFGF和Bmps等有关.目前在该领域的研究中虽然已经取得某些进展,但还有许多问题没有解决,相信随着研究的深入,人们最终必能揭示原生殖细胞迁移和增殖的复杂分子机理.4参考文献[1][2][8][9][10][11][12][13][14][15][16]cinsbuIgIVl,SnowIVlH,lVlcIarenA,eta1.PrimordialgermcellsintheIlembryoduringg~ul ation[J].Devdogmerlt,1990,110(1):521—528TamPP,SnowIVlH.Prdif~tionandgra∞0fprimordialgermcellsduri~4go0哪HI8岫yglU'inHusee)ryos[J].F.miry,aEl印M0IpI,1981,(64):133—147Dix0nKE.Evolutionaryaspects0fprimordialgermcellfom-.ation[J].CIbaFoundSymp,19 94,(182):92—110WakaharaIV1.Primordialgemaedldevelolm,,~t."isthetablepatterndosertomamir~thanto 鲫u瑚s[J].IraJDBiol,1996,4o(4):653～659r,,~perCH,Pel~sPw.Mi0llandproliferation0fp,im,l~germcellsintheTat[J].Teratolo~.,198 7,36(1):l17—124cin出lrgIV1.Primordialledldevelopmentinavians[J].PoultSei,1997,76(1):91—95 WeidingerG,WolkeU,KolmmnerIVl,da1.Re0ll0fn~brafishp,imolxlialgermedlmi~ati,m byalll'~ontovtalds∞im锄iale协r8et[J].Oevdol~t.20O2,129(1):25—36c0lVl,WylieC,HeasmanJ.Primordialgermedl~gratlon[J].CibaFoundSymp,1994,(181):1 21—134Orr—UmegerA,AviviA,ZimmerY,eta1.Develogrnentalexpre~ion0fo-k/t,8proto—OnCOg~lCencodedbytheloc.s[JJ.Development,1990,109(4):911～9"23blintzB.R|lssdES.C,~me—inducedembryologicaImudificationsmofprimordialgermcellsinther~se[J].JF.xOZool,1 957,134:207—230l~suiY,zsd)0k,HoganB.Embryonicexpression0fahaen~etiegrowthfactorencodedbytheS tedlocusandthetig~lforo-k/t[J].Natm,e,1990,347(6294):667～669PesceIVl,FarmeeIVlG,PiacentiniIVl,eta1.Stemcellfactorandleukemiainhibitoryfactorpr omoteprimordialgermcellsurvivalby&甲pl目1gprogrammedcelldeath(apol~tosis)[J].Devdoprnent,1993,118(4):l089一l094Dolcis,WilliamsDE,ErnstIVlK,eta1.Requirementforlrmstcellgrowthfactorform∞dialgen'ncellsurvivalincult~[j].Natm,e,1991,352(6338):809～81lDolciS,Pe~ceIVl,binedactionofstemcellfactor,leuk~liainhibitorybact or,andcAMPoninvitroproliferation0fm嘎娼ep,in~rdialgermoells[J].1VlolReprodDev,1993,35(2):134—139DeFdiciIV1.DolciS.Leuk~liainhibitoryfactorsustainsthesurvivalofm嘎娼eprimordialgermcellsculturedOnTin+feederlayers[J].DevBiol,1991,l47(1):281—284ChengL,CearingDP,WhiteLS,eta1.Roleofleukemiainhibitoryfactoranditsreceptorin11rl OIlS~primordialgermcell乎U'[JJ.I)evelopramt,1994,120(11):3145～3153RemickJL,OrtizM,KellerJR,eta1.Roleoffibroblastgrowthfaetot,~andtheirreceptor8inm ouseprimordialgermcell[J].Bid酬,l998,59(5):l224一l229lle~ickJL,BixlerLs,Che~gL,eta1.Iz~ng-termprdff~'ation0fmOUSeprimordialgermcells incIlltm[J].Nature,1992,359(6395):550~551t,tansukh~A,lVloscatelliD,TalaricoD,eta1.AnllrlnefibroblastO~wthfactor(FGF)~'t,tore xpre~edinCHOcellsisactivatedbybasleFGFandKa-p0BiFCF[J].ProeNailAeadSciUSA,1990,87(11):4378～4382StarkKL,lVlclVlahonJA,lVlclVlahonAP.FGFR一4,anmember0fthefibroblast乎∞factorfamily,dinthedefinitiveendodermandmkeletalmusdelineages0fthemoJse[J].Devel~nt,1991,113(2):641—651UehidaM,TokunagaT,NiwaK,da1.Effects0ffeederedlsandgirthfactors013theproliferatio n0fm嘎娼eprimordialgermc,at~CJ]..I1地08即蛔,1995.44..9～l6JdlmonDE.WilliamsLT.SlrueturalandfunctionaldiversityintheFGFrecepto~multi~enefa mil~,[J].AdvCancel-Res,1993,60:1—4lWangJK,GaoG,Cddf~M.Fibroblnstfactorreceptor8havedifferentsignalingandmitogenic pot~tials[J].1~1olCellBiol.1994,14(1):l8l～188WernerS,DumaDs,deVriesC,eta1.Differentialsplicingintheextracellular0ll0ffibroblnst擘,dIfactorreceptorlgeneratesi~eeptorvariantswithdifferentli孕nd—bindingsl~cificities[J].1~!olCellBiol,1992,12(1):82～88blikiT.B~rtaroDP,FlemingTP,eta1.Determinationforligand—bindingspecificitybyahemativesplicing:twodistinctgrowthfacto~receptoarsencodedby asiw.1egene[J].ProeNaP11AcadSciUSA,1992,89(1):246～25oGu0LF.DegensteinL,FuchsE.Keratinoeytegro~hfactorisrequiredforhairdevelopmentbu tnotforrdhea】ing[J].GelleDev,1996,10(1):165—175KretzschnulrM,I)0c由J,MassagueJ.OpposingBIVlPandEGFsigl-,dingpathwaysconverge013theTGF—betafamilymediatorSmadl[J]?Nature,1997,389(6651):618—622SchmidB.Ful~hauerM,Cmmol,sSA,eta1.Equiv',dentgeneticrolesforbmp7/snailhousean dbmp2b/s~irlindomwentralpatternformation[J]?Devdol~'nent,2OOO,l27(5):957—967川州别列圳一勰一r;r;r;r;。
第一章 生殖细胞发生
细 胞 的
↓ 颗粒卵泡
数分裂↓的前期 ↓
发
↓
↓
育
↓
成熟卵泡
完成第一↓次减数分裂
↓排卵
次级卵母细胞
黄体
（开始第二次减数分裂，
↓
并停留在中期）
白体
↓受精
成熟卵子
（完成第二次减数分裂， 释放第二极体）
女性一生中卵巢内原始卵泡数量变化
精子发生与卵子发生比较
精子与卵子发 生的不同点：
1. ♂：“能运动的 细胞核；♀：含有 发育和维持代谢所 需要的全部元件
月经期
增殖期
分泌期
返回
返回
返回
PGCs ↓迁移进入精巢
精原细胞A1 (A1→A2→A3→A4→过度型）
↓有丝分裂 精原细胞B
↓有丝分裂 初级精母细胞
↓第一次减数分裂 次级精母细胞
↓第二次减数分裂 精子细胞
↓变态 精子
三、精子发生中基因表达的调控
１、精子发生过程中基因转录主要发生在减数分裂的双线期
２、果蝇Y染色体的转录活动：在减数分裂前期转录的Y染 色体特异性RNA是以后精子形成过程所必需的，其中这５个环 缺一不可（图）。
2.雌激素和孕酮的调控
主要受下丘脑－垂体－性腺轴调控 GnRH→LH FSH→E2和孕酮→生理效应
三、减数分裂的阻断和继续
孕酮（两栖类）、FF-MAS（哺乳类）
↓+
降解
pp39mos蛋白 ←calpainⅡ←Ca2+←受精
↓降解 cyclin的蛋白酶
↓ cyclin不降解
↓ MPF（促成熟因子）活性维持
第一章 生殖细胞发生
第一节 生殖细胞的起源与分化 一、生殖质与生殖细胞分化
发育生物学——生殖细胞的发生
小鼠生殖细胞的形成
Forming a cluster where the central cells become specified as PGCs (express high levels of the transmembrane protein Fragilis and Stella, Oct4 (maintaining pluripotency), AP) and the peripheral cells as extra-embryonic mesoderm. After PGCs formations, they migrate anteriorly to the genital ridge.
成熟才继续减数分裂产生卵子。在雄性胚胎中，GC于有丝分
裂的G1期停止，直到性成熟后某些细胞继续有丝分裂，有些 开始减数分裂产生精子。 误入生殖嵴附近其它组织如肾上腺或中肾的XX或XY型生殖 细胞，都将开始减数分裂并发育为卵子。
XX型生殖细胞在XY型胚胎的睾丸中采取精子发生途径。
Meiosis produces haploid cells
called meiosis, where gametes with half the
number of chromosomes of the germ-cell precursor are produced.
生殖质与生殖细胞分化
在胚胎发育初期生殖细胞就已经决定的动物，
其生殖细胞来源于原生殖细胞（primordial
哺乳动物生殖细胞的迁移
A. 在卵黄囊 靠近后肠和 尿囊连接处 可观察到原 始的生殖细 胞。
B. 原始生殖 细胞经过肠、 肠系膜的背 面迁移到生 殖嵴。
C. 小鼠胚胎后肠里大的原始生殖细胞，示碱性磷酸酶的表达。D. 原始生殖细胞沿背肠系膜迁移并进入生殖嵴中。
生殖细胞的发生
四、卵细胞的形成
卵细胞：在高等生物上，卵细胞是由卵巢所产
生的。所有哺乳类在出生时，卵巢内已经有未成 熟的卵细胞存在，而且在出生后卵子数目不会增 加。卵子和精子结合受精便形成受精卵，即一个 新生命的开始。一些动物（例如鸟类）是进行体 内受精的，而另一些动物（例如大部份的鱼类） 则是进行体外受精。对人类的繁衍而言，必不可 少的要数卵子了。卵子是人体最大的细胞，也是 女性独有的细胞，是产生新生命的母细胞。
一个卵细胞排出后约可存活48小时，在这48小时内等待着与精子相遇、 结合。若卵子排出后由于多种原因不能与精子相遇形成受精卵，便在 48～72小时后自然死亡。失去这次受精的机会，就要等到1个月后另 一个卵子成熟并被排出，重复同样的过程。左右两个卵巢通常是轮流 排卵，少数情况下能同时排出两个或两个以上的卵子。如果分别与精 子相结合，就出现了双卵双胞胎和多卵多胞胎。
果蝇的原始生殖细
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
胞最早发现于受精后
90min ， 这 些 原 生 殖 细
胞位于胚胎的后端。胚
胎后端的细胞质内含有 特殊的极质颗粒，其内
A.果蝇极细胞极质的透射电镜照 片。
含 有 蛋 白 质 和 多 种 RNA 。
B.卵裂结束前的早期果蝇胚胎极 细胞的扫描电镜照片。
实验证实了极质（pole plasm）可以促进生殖细胞发育命 运的特化。
迁移进入生殖腺原基的原生殖细胞具备 两种发育潜能，由生殖腺内的微环境决定 分化成为精子或卵子。
第一章生殖细胞的发生
精子细胞
变 态
精 子
第一极体 第二极体 成熟卵子
鱼类精子发生和卵子发生的比较
(一）二者的共性：
二者均涉及减数分裂。 二者都涉及广泛的形态学分 化以利于受精。 卵子和精子在受精未发生之 前，都不能过长时间存活。
（二）二者的差异
1.
2.
精子发生过程中，精子的形成是由均 等分裂产生的；而卵子发生中卵子是 由不均等分裂产生的。 卵子发生耗时较长，卵母细胞的减数 分裂较为复杂，卵子成熟是渐进的， 在分裂过程中被阻断在一或较多个阶 段。精子成熟较快速，精子的特化主 要发生在减数分裂后期由精子细胞变 态为精子的较短过程中。
哺 乳 动 物 精 子 的 分 化 过 程
3 、 精 子 的 形 态 与 结 构
二、 卵子的发生（oogenesis)
1、卵子发生
卵子发生：是指由原始生殖细胞发育 成卵原细胞，再由卵原细胞发育到排 出成熟卵子（egg)的完整过程。 卵子发生过程中存在两个显著的特点： 减数分裂 卵母细胞的生长
1 生殖质，顶体，先成论 二、简答： 1、以果蝇为例，试述昆虫的卵子发生。 2、比较精卵发生的异同点。 三、填空 1、精子的顶体来自精子细胞的 。 2.昆虫卵子发生过程中为卵母细胞提供营养 物质的是 细胞。 3、脊椎动物的卵子发生通常被阻断在第一 次减数分裂的 期。
1、线虫的生殖质—P颗粒
P4胞质内含所有 原来卵质中的P颗 粒，表明P颗粒可 能对生殖细胞的 分化有重要作用。
Pie-1编码核蛋白， 其缺失导致P1－ P4也向体细胞命 运分化。其作用 可能是维持P细胞 生殖干细胞的属 性。
2、果蝇的生殖质—极质或极颗粒
在果蝇中， 原始生殖 细胞是胚 胎中最早 形成的细 胞 。
1-生殖细胞(2014)
（三）两栖类生殖细胞的起源
蛙受精的合子中生 殖质成分靠近植物 极。
桑椹胚内胚层区 里含有生殖质的 细胞的有丝分裂。
在原肠胚形成启动 时，靠近囊胚腔底 面的原始生殖细胞。
（附）马蛔虫生殖细胞的起源
◆马蛔虫的胚胎的第一次卵裂与赤道面平行，受精卵的 动物半球和植物半球分开。 ◆在前 4 次卵裂过程中，动物极分裂球中染色体的两端 在细胞分裂前裂解成为碎片，只有未裂解的染色体部分 能保存下来。这一现象称为染色体削减。
生殖细胞发生也称为配子发生（gametogenesis）是
雌雄配子形成的过程，包括:（1）原生殖细胞的形成和 迁移；（2）性别的决定与分化；（3）精子和卵子的发 生等事件。
精子
卵子
第一节 生殖质与原生殖细胞
一、生殖质与生殖细胞的起源
二、原生殖细胞的迁移
一、生殖质与生殖细胞的起源
从同一受精卵分裂而来的细胞为什么有的成为体细胞，有的 成为生殖细胞呢？这与生殖质有关。
（一）线虫生殖细胞的起源
原始生殖细胞Z2和Z3
线虫受精卵通过卵裂在第 4 次卵裂结束时，便产生了生殖 细胞谱系，所有的生殖细胞都来自 P4分裂球。经过4 次分 裂后，含有P颗粒的P4卵裂球是生殖细胞系的始祖细胞。
（一）线虫生殖细胞的起源
P颗粒在受精过程和第一次卵裂过程中的不对称定位
（一）线虫生殖细胞的起源
只有最靠近植物极的细胞不发生染色体削减，发育成生 殖细胞，发生了染色体削减的细胞形成体细胞。
（附）马蛔虫生殖细胞的起源
◆将马蛔虫卵子在第一次卵裂前进行短时离心，这种处 理改变了有丝分裂纺锤体的方向。所生产的两个分裂球 都应含有植物极的部分细胞质 ，结果两个卵裂球都不发 生染色体削减。 ◆但随后的一次卵裂沿与动植物极轴垂直的方向进行， 所产生的两个动物极的卵裂球发生染色体削减，而两个 植物极卵裂球则不发生染色体削减。 结论：植物极细胞质含有某种因子可以保护细胞核不发 生染色体削减和决定生殖细胞。
生殖细胞发生
三、生殖细胞定向分化的决定
生殖细胞的定向分化通常包括两种决定： 生殖细胞的定向分化通常包括两种决定： 是否进入减数分裂； 1) 是否进入减数分裂； 发育成精子还是卵子。 2) 发育成精子还是卵子。
秀丽新小杆线虫生殖干细胞的分化
远端细胞(distal cell)： 远端细胞(distal tip cell)：秀丽新小杆线虫在 生殖腺末端有一个不分裂的细胞，对于决定生殖干 细胞是进行有丝分裂还是减数分裂具有重要的作用， 这个细胞被称为远端细胞。
② 滋养细胞合成的一些蛋白质和核酸能向卵母细
胞中转运。除此之外，发育的信息并不相互交换， 胞中转运。除此之外，发育的信息并不相互交换， 所以能够保证细胞各自发育的命运。 所以能够保证细胞各自发育的命运。 三种卵黄蛋白是在脂肪体和卵巢中合成， ③ 三种卵黄蛋白是在脂肪体和卵巢中合成，激素 促进卵细胞表面对它们的吸收。 促进卵细胞表面对它们的吸收。
核糖体和tRNA：完成早期蛋白质的合成； √ 核糖体和tRNA：完成早期蛋白质的合成； tRNA
√ mRNA：母源性的mRNA； mRNA：母源性的mRNA mRNA；
形态发生决定子：定位于卵子的不同区域， 形态发生决定子：定位于卵子的不同区域，在 卵裂过程中分离到不同的细胞中去； 卵裂过程中分离到不同的细胞中去； 保护性化学物质： 保护性化学物质：如很多卵子具有紫外线滤过 器和DNA修复酶以防止太阳的伤害； DNA修复酶以防止太阳的伤害 器和DNA修复酶以防止太阳的伤害；有些卵子含有 一些让掠夺者不舒服的物质； 一些让掠夺者不舒服的物质；鸟类的卵子甚至含 有抗体. 有抗体.
有尾两栖类，如蝾螈，无特定的生殖质，PGCs由内胚 有尾两栖类，如蝾螈，无特定的生殖质，PGCs由内胚 层诱导产生。 层诱导产生。
发育生物学
1.原生殖细胞（primordial germ cell, PGC）:起源于较早的胚胎发育阶段，为生殖细胞的前体或者祖细胞。
2.生殖质（germ plasm）：为具有一定形态结构的特殊细胞质，主要由蛋白质和RNA等组成，具有生殖质的细胞将分化为PGCs。
3.精子发生过程:是指从精原细胞发育成为精子的整个过程。
4.同源群现象:由同一精原细胞分裂而来的细胞群同步发育和成熟的现象。
5.配子发生：指雄配子和雌配子的发生。
6.合子：7.精子形成：精子细胞发育成精子发生形态的巨变过程称为精子形成。
8.顶体：顶替囊继续改变形状，成为一个帽状结构包裹细胞核的前部，这时的顶替囊称为顶体、9.轴丝：远端中心粒起着组织中心的作用，将精子细胞中的微管蛋白聚合起来，轴丝是精子鞭毛中的主要结构成分。
10.线粒体鞘：在哺乳动物的精子细胞中，线粒体长度伸长，移位到轴丝周围，并有规律的缠绕于轴丝外方，呈螺线状，称为线粒体鞘。
11.支持细胞：除了生精细胞外，还有一类与精子发生密切相关的体细胞称为支持细胞。
12.血睾屏障：肌养细胞呈构成不完全的血睾屏障，足细胞间的紧密连接构成主要的血睾屏障，保证精子发生所需要的最佳微环境，避免机体产生抗精子的抗体。
13.滤泡：卵母细胞和其外方的滤泡细胞合称滤泡或者卵泡。
14.生发泡：在双线期，细胞核开始了积极的RNA合成，细胞核的体积也迅速增大，其中充满核液，像个大的囊泡，此时的细胞核又称为生发泡。
15.灯刷染色体：在生发泡中，染色体改变粗线期的紧密螺旋状态，出现了大量的环，这种状态的染色体称为灯刷染色体。
16.促成熟因子：也称促有丝分裂因子cdc 2 激酶：催化（小）亚基P34和cyclinB （周期蛋白）：调节（大）亚基56组成。
17.抚育细胞：18.胚盘：初级卵母细胞中细胞核和大部分细胞质所在的区域称为胚盘。
19.潘氏核：卵黄心向动物极方向伸长，在胚盘下方展开呈一喇叭状，称为潘氏核。
20.透明带：当第一层的滤泡细胞层完全包被住卵母细胞后，在卵母细胞外方开始形成一层主要由蛋白质和多糖组成的膜称为卵黄膜。
发育生物学—原生殖细胞的起源和迁移-2
由含有一种特殊细胞质的分裂球形成
生殖质(germ plasm) 原生殖细胞(primordial germ cell, PGCs)
何谓生殖质(germ plasm)？
是发生并存在于卵母细胞质中的 具有一定形态结构的特殊细胞质 能够指导生殖细胞的分化 主要由蛋白质和RNA构成
*原生殖细胞
原生殖细胞的形态
原生殖细胞的发生
迁移途径与迁移机制
一、原生殖细胞形态
在鸡胚的生殖腺中首次发现PGCs
Waldeyer于1870 年发现 体积较体细胞大，细胞直径15-20µ m 细胞核偏于一侧，核直径6-10µ m 含有大量糖原，在向生殖嵴迁移时逐渐下降 启动迁移前，胞质皮层出现大量微管和微丝束
迁移
生殖嵴 genital crest
分化 分化
1、两栖类原生殖细胞迁移
受精卵
囊胚
原肠胚
神经胚
尾牙期
两栖类原生殖细胞的迁移
受精卵期：生殖质位于植物极 2细胞期：生殖质被分到2个分裂球内 囊胚期：原生殖细胞位于囊胚腔的底部 原肠胚：原生殖细胞位于原肠腔底部的内胚层中 随原肠作用的形态发生运动被动地移位 神经胚：原生殖细胞位于后消化道腹面 尾芽期：PGCs开始向内胚层两侧和消化道背面集中 经背肠系膜迁移到两侧的生殖嵴中 原生殖细胞与生殖嵴共同形成了胚胎的生殖腺
鸟类原生殖细胞形态
二、原生殖细胞的发生
无脊椎动物 Invertebrate
脊椎动物 Vertebrate
马蛔虫
两栖类
发育生物学题库及答案最新整理
发育生物学题库及答案最新整理1、发育与发育生物学概念答：发育——指一个有机体从其生命开始到成熟的变化过程，是生物有机体的自我构建和自我组织的过程。
发育生物学——是以传统的胚胎学为基础，渗透了分子生物学、遗传学和细胞生物学等学科的原理和方法，研究生物个体发育过程及其调节机制，即研究生物体从精子和卵子的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老、死亡的规律的科学。
2、什么是原肠胚答：胚胎由囊胚继续发育，由原始的单胚层细胞发展成具有双层或三层胚层结构的胚胎，称为原肠胚。
3、神经板概念、形成过程及作用（P77）答：神经板概念——早期胚胎背侧表面的一条增厚的纵行外胚层条带。
可发育成神经系统。
形成过程——主要是脊索动物发生初期原肠形成终了后于外胚层背侧正中产生的，呈球拍形，后部狭窄肥厚，以后其主要部分形成中枢神经系统和眼原基。
神经外胚层细胞分布于神经板两侧，位于脊索的背方，该区域较平坦，呈平板状，它将发育成神经管。
作用——随着发生的进展，神经板周围的外胚层隆起变为神经褶，不久因两侧的神经褶在背侧正中闭合而变成神经管。
4、初级性别决定的概念（P132）答：指生殖腺发育为睾丸或卵巢的选择。
胚胎生殖腺的发育命运决定于其染色体组成，Y染色体的存在使生殖腺的体细胞发育为testis而非ovary。
5、什么是胚孔什么是原条在胚胎发育中作用(P64、68)答：胚孔——两栖类和海胆囊胚表面产生的圆形内陷小口。
在原肠期内胚层和中胚层细胞经此口内卷进入胚胎内部。
（是动物早期胚胎原肠的开口。
原肠形成时，内胚层细胞迁移到胚体内部形成原肠腔，留有与外界相通的孔。
）作用：通过胚孔背唇进入胚内的细胞将形成脊索及头部中胚层，其余大部分中胚层细胞经胚孔侧唇进入胚内。
原口动物的口起源于胚孔，如大多数无脊椎动物；而后口动物的胚孔则发育为成体的肛门，与胚孔相对的一端另行开口，发育为成体的口。
如脊椎动物及棘皮动物等。
原条——在鸟类、爬行类和哺乳类胚胎原肠作用时，胚胎后区加厚，并向头区延伸所形成的细胞条。
第一章、生殖细胞的发生
第一章生殖细胞发生第一节生殖细胞的起源与分化原生殖细胞（PGC）胚胎发育初期能形成生殖细胞的细胞，只有经过迁移，PGC进入发育中的生殖嵴（生殖腺原基）才能分化成为生殖细胞。
生殖质具有一定形态结构的特殊细胞质，由蛋白质和RNA构成的颗粒状结构，是新一代生殖细胞的发源处；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，生殖质细胞将分化成为原生殖细胞。
生殖质细胞原生殖细胞生殖细胞生殖质在爪蟾受精卵中的存在：位置：植物极；构成：富含RNA和蛋白质的一团特殊细胞质；功能：决定原始生殖细胞(PGC)的形成和发育。
一、生殖质与生殖细胞分化移植果蝇的极质能够引起生殖细胞分化：二、原生殖细胞的迁移◆PGC 形成后，迁移到生殖嵴，在性腺中分化为卵子或精子。
◆PGC 的迁移路线随动物类群不同而有所不同：▪ 鸡： PGC血岛 性腺；▪ 果蝇、爪蟾和小鼠：PGC 先集中于原肠胚期后肠的内胚层，迁入生殖嵴，从而产生卵子或精子。
1. 两栖类原生殖细胞（PGC ）的迁移生殖质聚集 沿分裂沟迁移 囊胚腔底部 原肠腔底部内胚层中 背侧肠系膜 生殖嵴 生殖腺。
2. 哺乳动物原生殖细胞的迁移在尿囊与后肠交接处，PGC聚集卵黄囊附近再分成2群沿卵黄囊尾部通过新形成的后肠沿背侧肠系膜向上迁移左、右生殖嵴3. 鸟类和爬行类原生殖细胞的迁移PGC来自外胚层细胞生殖新月生殖腺三、生殖细胞定向分化的决定PGC具备两种发育潜能：（1减数分裂：配子发生（2）进行减数分裂的细胞是发育成卵子还是精子。
第二节精子发生一、精子的结构精子鞭毛的结构：二、精子发生1、精子发生：由PGC发育到精原细胞，再发育到精子成熟并排出体外的过程。
2.精子发生阶段：原生殖细胞精原细胞增殖期初级精母细胞生长期精子形成期成熟分裂期三、精子形成1、顶体形成：由高尔基复合体构建成的囊状结构，似一个“帽子”覆盖于精子核顶部，顶体内具有：透明质酸酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、芳基硫酸酶、β-葡萄糖醛酸酶、β-葡萄糖胺酶、磷脂酶等；2、精子核发生旋转，使顶体面向生精小管的基膜；3、细胞核染色质凝集，大部分细胞质成分被抛弃，线粒体环绕鞭毛基部形成环状，形成的精子进入管腔。
发育生物学
发育生物学发育生物学：是一门研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老和死亡规律的科学。
即研究生物发育本质的科学。
因此，生物体在整个生命周期都处于动态发育之中。
发育（development) : 指生命现象的发展，生物有机体的自我构建和自我组织。
个体发育（ontogenesis）：多细胞有机体的生命过程是一个相对缓慢和逐渐变化的过程，称此过程为个体发育。
发展基础：胚胎学、遗传学、细胞生物学、分子生物学、生物化学、生理学、解剖学、免疫学、进化生物学。
发展过程：形态机理组织器官细胞分子胚胎学和发育生物学的区别胚胎学发育生物学研究深度：对发育过程形态演变侧重探察发育的分子的追踪机制，阐明发育本质研究范围：对发育的研究主要将对发育的研究扩展为集中在胚胎发生的从生殖干细胞的形成到阶段个体衰老死亡的全过程研究层次：对不同物种发育的研强调的是对发育程序和究突出的是它们之间进化路径的考察形态结构的比较发育生物学迅速发展成为生命科学的核心学科之一1. 近十几年来，人们开始能够认识动物发育的分子机制，对动物发育过程基因水平的分析已经全面展开。
尤其是在动物克隆、人类基因组计划实施等一系列重大研究成果的带动下，基因、细胞和发育已成为生命科学的一条主线。
发育的研究已成为解决其他生命科学问题所必需。
2. 发育生物学的研究形成了一个网络，将多种生命科学整合到一起。
所以，发育生物学的形成和发展是多学科相互渗透的结果，是胚胎学的继承和发展，它代表了现代生命科学的结晶。
研究目的发育生物学既是重要的基础生命科学，其研究成果又具有广泛的应用前景，对解决人口、健康、农业生产的发展和生物资源的利用都有重要意义。
1.是临床医学的基础。
发育生物学的研究不仅涉及正常发育机制，还涉及异常发育的机制。
对肿瘤、艾滋病、畸形发生机制的研究是临床医学的基础。
2.是攻克癌症和其它绝症的必要的理论基础。
由于人类基因组计划的顺利进行，将能够更清楚地阐明人类正常发育和异常发育的机制，这将为攻克癌症和其它绝症奠定必要的理论基础。
生殖细胞的产生
生殖细胞的起源和分化
2、果蝇(drosophila)
雌体
雄体
生殖细胞的起源和分化
果蝇的原生殖细胞的命运决定于后部极质
9次卵裂后，有5个细胞核移至未来胚 胎的末端，分化为极细胞
极细胞（Polar cell）含有极质（含生 殖细胞决定子）
果蝇
?极质（Pole plase）
（determinant for germ cell）
转录水平：有许多精子发生特 异性转录因子，如： OCT-2, SPRM1, TAK-1 等等。
翻译水平：具有翻译滞后现象。 初级精母细胞时期，便已转录 合成了精子形成时所需要的 mRNA ，并储存于精母细胞中， 待精子形成时才表达。
翻译后修饰：在精子发生的后 期，许多动物精子的组蛋白处 于被修饰状态，如 N-末端被磷 酸化、甲基化修饰等。这种修 饰进一步导致染色体的凝集， 使转录活动急剧下降。
? 这些原生殖细胞只有经过迁移，进入发育
中的生殖腺原基(genital anlage)——生殖嵴 (genital ridge)才能分化成为生殖细胞
一、生殖质——原始生殖细胞
? 秀丽线虫（Caenorhabditis elegans） ? 果蝇（Drosophila melanogaster） ? 爪蟾（Xenopus laevis） ? 小鼠（Mouse）等
生殖细胞的发生
主要内容
?生殖细胞的发生： ?生殖细胞的起源和分化； ?精子的发生； ?卵子的发生
生殖细胞的发生
?体细胞（Somatic cell） ?生殖细胞（Germ cell）或配子（Gamete）
特殊分化的细胞，世代间的桥梁，个体发 育的基础。包括：雌配子（Female gamete ）或卵（Ovum ），雄配子 （Male gamete ）或精子（Sperm ）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
AB和P1细胞的后代细胞均 有相应的谱系
生殖细胞来自P4细胞
线虫卵受精后P颗粒的定位集中
左列图示早期胚胎细 胞核定位
右行图示P颗粒(极粒) 集中到生殖系细胞中
生殖细胞的产生与P 颗粒有关
线虫：决定原生殖细胞的命运的基因
pgl基因
PGL蛋白 P颗粒成分 可调节mRNA代谢
pie-1基因
Pie-1蛋白 非P颗粒成分 抑制合子基因转录
缺失导致P1－P4向 体细胞命运分化
3、果蝇的原生殖细胞
果蝇(Drasophila) 原生殖细胞的命运决定于后部极质
极质(pole plasm) 卵后端含有的与其他细胞质不同的颗粒物质
极粒(polar granules) 极质中所含的颗粒,由蛋白质和RNA所组成
果蝇
Drosophilቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ melanogaster
脊椎动物
Vertebrate
两栖类
Xenopus laevis
鸡(鸟类)
Gallus gallus
小鼠(哺乳类)
Mus musculus
(一)无脊椎动物原生殖细胞的发生
1、马蛔虫的染色体消减现象
染色体消减(chromosome diminution)
蜕皮激素
个体发育是系统发育的简短而快速的重演
个体发育到系统发育——进化
ontogenesis—phylogenesis—Evolution
第一讲 原生殖细胞的起源和迁移
Origination and migration of the primordial germ cell, PGCs
原生殖细胞从何而来？
鸟类原生殖细胞形态
体积较体细胞大，细胞直径15-20µm 细胞核偏于一侧，核直径6-10µm 含有大量糖原，在向生殖嵴迁移时逐渐下降 启动迁移前，胞质皮层出现大量微管和微丝束
二、原生殖细胞的发生
无脊椎动物
Invertebrate
马蛔虫
A megalocephala
线虫
C elegans
极细胞(polar cell) 移向卵后端的核形成的含极质的细胞 最终分化为性细胞
果蝇：极质 极粒 极细胞
上图：从果蝇极细胞中分离出的 极粒电镜图； 下图：果蝇胚胎临完成卵裂时的 扫描电镜图，极细胞集中在右端 （虫体后端）
证 明 果 蝇 极 质 功 能 的 实 验
涉及两个过程：形态发生和分化
(morphogenesis and differentiation)
胚胎期(embryonic period) 卵裂 胚层 器官发生 组织分化
个体发育阶段——胚后期
动物个体孵化或出生以后的发育阶段
幼虫或幼体继续发育，器官系统和功能逐渐复杂化 性成熟前期→性成熟期→衰老期
发育生物学基础知识
Basic Knowledge of Developmental Biology
发育生物学概述
(Overview of Developmental Biology)
是研究个体发育过程中形态结构变化及其机制的 一门生物学的分支学科。
发展基础：
初期：胚胎学、细胞生物学 当代：生物化学、遗传学、分子生物学、表观遗传学 胚胎(embryo) —在里面生长和增殖
原生殖细胞的起源(origination)和迁移(migration)
雌雄配子发生(gametogenesis) 直至产生 精子和卵子
胚前期(pre-embryonic period) 生殖细胞产生 受精
＋
个体发育阶段——胚胎期
从卵的受精到胚胎从卵膜(母体)孵化(分娩) 胚胎发育分期
受精 (fertilization) 卵裂 (cleavage) 囊胚 (blastula) 原肠胚 (gastrula) : 产生三胚层 神经胚 (neurula) : 器官原基形成 组织和器官发生 (histogenesis and organogenesis )
发展过程：
形态(morphology) 机理(mechanism)
组织器官 细胞 分子
个体发育（ontogenesis）
个体发育定义
生物体从精子和卵子发生、 受精、胚胎发育、出生、 个体生长、成熟到衰老、 死亡的过程
个体发育阶段
胚前期 胚胎期 胚后期
个体发育阶段——胚前期
胚胎发生前的阶段
2、秀丽隐杆线虫的原生殖细胞
秀丽隐杆线虫(C.elegans)
线虫卵裂的扫描电镜图，合子不对称分裂， 产生P1和AB两个细胞，P1细胞再分裂出P2 和EMS两个细胞……
秀丽隐杆线虫发育早期的细胞谱系
大部内胚层和中胚层 细胞来源于EMS细胞
P4细胞谱系产生全部 生殖细胞
秀丽隐杆线虫发育早期的细胞谱系
某些动物在发育到成体之前，在形态和结构上要经 历一个阶段性的明显变化——变态(metamorphosis) 幼虫器官组织的退化、成虫器官组织的重建
胚后期(post-embryonic period )
生长 成熟 衰老 死亡
时 间 都 去 哪 儿 了 ？
某些生物具有结构变态——动物变态
保幼激素
观点Ⅰ:
在胚胎发育后期由体细胞分化而来 海绵动物、腔肠动物和扁虫等
观点Ⅱ:
从胚胎发生一开始就与体细胞不同 线虫、果蝇以及两栖类动物等
原生殖细胞缘何与体细胞分开？
由含有一种特殊细胞质的分裂球形成
生殖质(germ plasm) 原生殖细胞(primordial germ cell, PGCs)
何谓生殖质(germ plasm)？
是发生并存在于卵母细胞质中的 具有一定形态结构的特殊细胞质 能够指导生殖细胞的分化 主要由蛋白质和RNA构成
*原生殖细胞
原生殖细胞的形态 原生殖细胞的发生 迁移途径与迁移机制
一、原生殖细胞形态
在鸡胚的生殖腺中首次发现PGCs
Waldeyer于1870 年发现
马蛔虫胚胎发育过程中发生
体细胞染色体片段丢失现象
1834-1914 德国动物学家
Weismann根据马蛔虫染色体消减现象提出
体细胞分化是由于物质丢失造成的 每一种组织只保留了其特有遗传物质
马蛔虫染色体消减示意图
在卵裂过程中除原始生殖细胞保留了完整的 两条染色体外，其他细胞的染色体均发生大段丢失