生物的卵裂过程省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第八章 卵裂第一节 胚胎卵裂方式第二节 两栖类卵裂第三节 哺乳动物卵裂第四节 斑马鱼卵裂第五节 果蝇卵裂第六节 卵裂机制第1页第一节 胚胎卵裂方式 1、完全卵裂：卵裂后受精卵分裂为单个卵裂球，细胞分裂完全，见于少黄卵、均黄卵和中黄卵。主要有以下几个：1)辐射对称型：卵裂有规律相互垂直，从动物极顶面看，卵裂球呈辐射状排列，如棘皮动物和文昌鱼(见下页图)。第2页第3页第4页第一节 胚胎卵裂方式1、完全卵裂 2)螺旋型：前2次卵裂为经裂，第三次卵裂时，纺锤体旋转45o角，从动物极顶面看，动物极细胞位于植物极细胞之间，形成螺旋型，如软体动物，步骤动物，扁虫和线虫(见下页图)。3)两侧对称型：第一次卵裂面经过受精卵对称线，由此确定了动物两侧对称，如海鞘(见前页图)。4)旋转型：从第二次卵裂开始，卵裂球一对排列在另一正确垂直面，如哺乳类(见前页图)。第5页第一节 胚胎卵裂方式2、不完全卵裂：卵裂不完全，卵裂集中于卵黄较少区域，如动物极和卵表面，见于端黄卵、中央卵黄卵。主要有：1)盘状卵裂：卵裂局限于动物极，如鸟类、爬行类和鱼卵(见下页图)。2)表面卵裂：卵裂局限于卵表面，如节肢动物(见下页图)。第6页鸡胚盘状卵裂鸡胚盘状卵裂第7页第8页第9页第10页第一节 胚胎卵裂方式3、卵裂方式决定原因：卵黄含量及其分布决定 1)卵裂发生位置(盘状卵裂发生在卵黄较少动物极)。2)卵裂球大小(两栖类动物极小卵裂球和植物极大卵裂球)。3)卵裂速度(卵黄含量低，则卵裂速度快)。第11页第二节 两栖类卵裂特点1、辐射对称型卵裂。2、偏黄卵：卵黄集中于植物极。3、卵裂速度动物极快于植物极，卵裂球在植物极大于在动物极。4、1664细胞时期形成桑葚胚，128细胞时形成偏腔囊胚。5、囊胚中腔为囊胚腔，囊胚腔作用：1)在原肠形成过程中，囊胚腔利于细胞迁移，预防囊胚壁上下端细胞不成熟过早接触。2)有利于维护发育成皮肤和神经组织细胞完整性。6、囊胚细胞之间由大量细胞粘着分子(E-cadherin)结合于一起。第12页第13页第三节第三节 哺乳动物卵裂特点哺乳动物卵裂特点 1、哺乳动物卵裂一般特征 1)卵裂速度迟缓，一般12-二十四小时完成一次卵裂。2)卵裂方式为旋转型：第二次卵裂时，一个卵裂球为经线裂，另一个卵裂球为纬线裂。3)早期卵裂不一样时，卵裂球数目通常是奇数。4)合子基因表示早：在早期卵裂过程中就开始表示。第14页第15页2、哺乳动物与其它动物卵裂不一样显著特征 1)紧密化现象及其形成机制 紧密化现象：前两次卵裂后，卵裂球呈涣散状态，第三次卵裂后，卵裂球突然挤在一起，卵裂球之间接触面积加大，形成一个紧密细胞球体(图3-2，3-3)。紧密化机制：第一、卵裂球(8细胞)膜发生极化E-cadherin糖蛋白分子合成并分布于卵裂球之间相互接触面上 E-cadherin蛋白糖基化并激活PKC使紧密化。第二、肌动蛋白微丝解聚，相邻细胞之间微绒毛缩短，使卵裂球紧密化。第16页第17页2)内细胞团与滋养层形成 内细胞团与滋养层分离：紧密化形成16细胞桑葚胚，在桑葚胚中有1-2个细胞位于内部，将形成内细胞团，发育为胚胎，其余15个细胞位于外层，将发育为滋养层细胞，参加形成绒毛膜及胎盘。绒毛膜功效：第一：供给胎儿O2和养料。第二：分泌激素使胎盘维持胚胎生长。第三：产生免疫调整因子，使胚胎免遭母体排斥。胚泡(囊胚)形成：桑葚胚是实心，因为滋养层细胞向桑葚胚中分泌液体而产生囊胚腔，内细胞团位于滋养层环一侧，形成胚泡。第18页3)囊胚孵化与植入囊胚孵化与植入：囊胚从透明带中脱出过程为囊胚孵化。其机制以下：囊胚腔膨大，腔内液体增多，压力增大：滋养层细胞膜上Na+-K+泵向胚泡腔内转运离子，使腔内离子浓度升高，腔内晶体渗透压加大，水分进入囊胚腔。透明带局部被消化，产生孵化小洞：滋养层细胞膜蛋白酶strypsin消化透明带上纤维基质，使透明带产生孵化小洞。第19页3)胚泡孵化与植入植入：囊胚植入指囊胚埋入子宫内膜继续发扬过程。第一 透明带与滋养层接触：透明带孵化后，滋养层细胞膜上整合蛋白与子宫内膜上胶原蛋白和透明膜糖蛋白结合，使胚泡与子宫内膜表面接触第二 酶解进入内膜：滋养层细胞合成硫酸己糖肝素蛋白聚酶，使胚泡植入子宫上皮组织中第三 进入子宫壁深层：胚泡释放胶原酶、血纤维蛋白溶原酶活化因子和stromelysin等酶消化子宫内膜组织胞外基质使囊胚埋入子宫壁。第20页图图图图 卵卵卵卵裂裂裂裂和和和和胚胚胚胚泡泡泡泡形形形形成成成成第21页第22页图图图图7 7 7 7 排卵、受精与卵裂过程排卵、受精与卵裂过程排卵、受精与卵裂过程排卵、受精与卵裂过程胚泡桑椹胚4细胞 2细胞卵裂受精排卵第23页第24页图图图图10B 10B 10B 10B 包埋在子宫蜕膜中包埋在子宫蜕膜中包埋在子宫蜕膜中包埋在子宫蜕膜中胚胚胚胚(约约约约4 4 4 4周周周周龄龄龄龄)胚蜕膜第25页图图图图9 9 9 9 植植植植入入入入过过过过程程程程 第26页图图图图8 8 8 8 胚泡附着于子宫内膜上皮光镜像胚泡附着于子宫内膜上皮光镜像胚泡附着于子宫内膜上皮光镜像胚泡附着于子宫内膜上皮光镜像第27页图图图图14 14 14 14 第第第第2 2 2 2周胚与蜕膜光镜图周胚与蜕膜光镜图周胚与蜕膜光镜图周胚与蜕膜光镜图 (示二胚层胚盘示二胚层胚盘示二胚层胚盘示二胚层胚盘)第28页图图图图1 1 1 10 0 0 0A A A A 胚胚胚胚泡泡泡泡植植植植入入入入子子子子宫宫宫宫内内内内膜膜膜膜光光光光镜镜镜镜像像像像第29页图图图图11 11 11 11 胚胎与子宫蜕膜关系胚胎与子宫蜕膜关系胚胎与子宫蜕膜关系胚胎与子宫蜕膜关系第30页第31页第32页3、双胞胎和胚胎干细胞 1)双胞胎类型：同卵双生和异卵双生。(1)异卵双生：两卵分别受精产生双胞胎。(2)同卵双生：同一卵受精后发育胚胎早期卵裂球或内细胞团一分为二形成双胞胎。同卵双生与胚外膜关系(p51图3-4)：两个胚胎有各自羊膜和绒毛膜：分离发生于滋养层形成之前。两个胚胎有各自羊膜，但共用一个绒毛膜：分离发生于滋养层形成之后，羊膜形成之前。两个胚胎共用一个羊膜和一个绒毛膜：分裂发生于羊膜形成之后。第33页图图图图4 4 4 47 7 7 7 单单单单卵卵卵卵孪孪孪孪生生生生形形形形成成成成机机机机制制制制滋养层形成之前羊膜形成之后滋养层形成之后羊膜形成之前第34页第35页3、双胞胎和胚胎干细胞2)胚胎干细胞：早期胚胎细胞含有发育为机体任何细胞潜能和无限自我更新能力，称之为胚胎干细胞(embryonic stem cell)。3)嵌合体：未来自不一样父母同一个动物早期胚胎细胞组合于一起形成囊胚，再将此囊胚植于同种同期假孕动物子宫中发育，形成一个嵌合体(图3-5)。第36页第37页第四节 斑马鱼卵裂 1、斑马鱼作为模式动物特点1)体外发育，胚胎透明，便于观察。2)产卵次数多，可整年繁殖。3)发育很快，受精后24h已具备大部分组织和器官原基。4)易进行人工培养。第38页2、斑马鱼盘状卵裂形成三个细胞群1)卵黄合胞体群：第9-10次卵裂后，位于植物极边缘胚层细胞与其下层卵黄细胞融合，形成卵黄合胞体层(图3-7)，分为：外部卵黄合胞体层(胚层边缘前部)内部卵黄合胞体层(位于胚层下)。2)包被层：位于胚层最外层胚层细胞，未来形成表皮。3)深层细胞：位于包被层与内部卵黄合胞体层之间，发育为胚胎主体。第39页第40页第41页3、斑马鱼命运图谱(图3-7)第42页第五节 果蝇卵裂 1、卵裂过程：1)合胞体细胞形成：卵黄和细胞核均位于受精卵中央，细胞核经分裂屡次，使果蝇受精卵成为合胞体细胞；2)活质体迁移形成表面囊胚：细胞核与周围少许细胞质共同组成活质体，之后活质体迁移至卵皮质部，形成表面囊胚。3)极细胞和生殖细胞形成：最早迁移至胚胎后极活质体与后极极质和极粒共同组成极细胞，未来发育为生殖细胞。第43页第44页第45页第五节 果蝇卵裂2、合胞体胚层细胞化(图3-10)极细胞形成后，卵膜内陷于活质体或核之间将每个核分成单个细胞，详细分为一、二期细胞化：第一期细胞化：细胞膜内陷及核间区肌动蛋白网形成。第二期细胞化：细胞膜及肌动蛋白向深部延伸包绕细胞核，且细胞膜及肌动蛋白在细胞末端处收缩。第46页第47页第六节 卵裂机制一、卵裂周期调控二、促成熟因子(maturation promoting factor,MPF)三、cdc2激酶四、细胞周期蛋白五、cdc25磷酸酶六、细胞分裂检验点(check point)七、细胞静止因子(cytostatic factor,CSF)第48页一、卵裂周期调控1、体细胞细胞周期调控2、卵裂周期调控第49页一、卵裂周期调控1、体细胞细胞周期调控(图3-2.4A)体细胞细胞周期分为G1、S、G2和M四个阶段，由周期蛋白cyclin与对应激酶cdk结合调整细胞周期：1)cyclinD与cdk4或cdk6结合调整G1时相进程。2)cyclinE与cdk2结合调整细胞进入S期。3)cyclinA与cdk2结合调整S期进程。4)cyclinA和B与cdk1(cdc2)结合组成MPF激酶调整细胞进入M期。第50页第51页第52页一、卵裂周期调控 2、卵裂周期调控：早期卵裂周期由S期和M期组成，缺乏G1期和G2期。决定于卵质，由MPF激酶及其调控因子cdc25磷酸酶来调控，假如蝇(图3-12)。1)排卵时，贮存于卵中MPF前体(pre-MPF)cdc2(cdk1)上第14位苏氨酸、15位酪氨酸被新合成cdc25磷酸酶去磷酸化，MPF进入活性状态；在卵受精后前7次卵裂期，MPF活性保持稳定，只要DNA复制完成，核分裂立即开始并随之完成。第53页一、卵裂周期调控2、卵裂周期调控 2)在8-13次卵裂期，周期蛋白在M相开始降解，MPF活性波动，母型string mRNA合成周期蛋白限制卵裂速度3)到第14次卵裂时，母型cdc25磷酸酶降解，造成细胞分裂停滞于第14期中期，大量MPF前体(pre-MPF)积累。4)合子合成合子型cdc25磷酸酶，MPF前体(pre-MPF)cdc2(cdk1)上第14位苏氨酸、15位酪氨酸去磷酸化，MPF具活性，细胞继续分裂，核分裂由母型调控转向合子调控。第54页第55页二、促成熟因子 促成熟因子(maturation promoting factor,MPF)由小催化亚基cdc2激酶与大调整亚基周期蛋白组成磷蛋白分子，在孕酮作用下诱导产生减数分裂恢复因子，恢复减数分裂，使细胞进入M相，核膜破裂，染色质浓缩；MPF在M期最高，在S期无活性。第56页三、cdc2激酶 cdc2激酶是MPF催化亚基，由cdc2基因产生，简称P34，cdc2激酶 或P34以磷酸化和去磷酸化两种形式存在，在其第14位苏氨酸、第15位酪氨酸去磷酸化和第161位苏氨酸磷酸化时才有活性使蛋白质磷酸化：1)使组蛋白H1磷酸化，造成染色体浓缩。2)使核膜三种骨架蛋白磷酸化，核膜破裂。3)RNA聚合酶磷酸化，使转导受阻。4)肌动蛋白调整亚基磷酸化失去活性，不能行使ATPase功效，确保使染色体分离后，再进行细胞分裂。第57页四、细胞周期蛋白细胞周期蛋白是调整细胞周期时相蛋白质，在S期合成，在M期降解，cyclinB与cdc2激酶结合组成MPF复合物，使cdc2激酶T-14(苏aa)、Y-15(酪aa)去磷酸化和T161(苏aa)磷酸化。第58页五、cdc25磷酸酶 cdc25磷酸酶在卵裂早期和晚期分别由母型(1-7,8-13次)和合子型(14次)string mRNA合成，cdc25 使cdc2(P34)激酶T-14(苏aa)和Y-15(酪aa)去磷酸化，使MPF含有活性，细胞分裂继续进行。第59页六、细胞分裂检验点(check point)是一个维持细胞内各事件之间正常关系调整机制。如cyclin与cdc2结合发出有丝分裂信号后纺锤体才形成DNA复制结束时，核分裂才开始所以DNA含量、纺锤体形成均可看作是细胞分裂检验点。第60页七、细胞静止因子 细胞静止因子(cytostatic factor,CSF)是 卵母细胞中合成一个使细胞分裂停滞蛋白质，主要经过阻止细胞周期蛋白降解来维持MPF活性，CSF能使卵母细胞停顿于第二次减数分裂M相。第61页