(发育生物学)03-05第三-五章

1、( (发育生物学发育生物学)03-05)03-05第三第三- -五章五章56哺乳动物精子获能的模型78哺乳动物精子的获能，牛精子在到达输卵管壶腹部之前与输卵管上皮细胞的接触。91011海胆的精卵识别 海胆精子发生顶体反应后释放顶体酶，使卵细胞外的胶膜降解，精子穿越胶膜，其突起与卵黄膜(vitelline membrane)相互识别，与之融合，然后与卵细胞膜融合，导致精核进入卵细胞中。 121314加入10nM呼吸活化肽（resact）1纳升后，海胆精子的聚集。A、B、C和D示加入呼吸活化肽1、20、40、90秒后的观察结果ABCD152. 顶体反应（acrosomal reaction） 顶体

2、反应是指受精前精子在同卵子接触时，精子顶体产生的一系列变化。 具有顶体结构的无脊椎动物或脊椎动物中，只有发生顶体反应的精子才能进入卵子并与卵子融合，也只有精子与卵子接触时才发生顶体反应。 16 哺乳动物的顶体反应 哺乳动物的顶体是一个帽状结构，覆盖于精核的前端。顶体反应时，顶体帽部分的质膜与顶体外膜在多处发生融合，使顶体内的物质从融合处释放出来。17海胆精子的顶体反应过程海胆精子的顶体反应过程181920212223242526海胆精子顶体突起与卵子微绒毛的接触27海胆精子顶体突起上Bindin的定位2829海胆卵子表面的Bindin受体30哺乳动物的精卵识别哺乳动物精卵的特异性识别发生在卵细

3、胞的透明带（zona pellucida）部分。 小鼠 透明带中含有ZP3 糖蛋白 ，它与ZP1、ZP2以网状的骨架结构存在于透明带中。 ZP3能结合精子，并引发顶体反应。31精子细胞膜上有三种受体：精子细胞膜上有三种受体：1. sp56（56kDa，半乳糖结合蛋白）-可与ZP3分子上的半 乳糖端部相结合。如果ZP3的一个半乳糖基发生丢失或改变，精子将无法与卵子结合。2. 半乳糖基转移酶 (GalTase)可与ZP3分子上的N-乙酰葡糖胺结合 ，使精子G蛋白激活并诱导顶体反应。3. P95 （ZP受体激酶）(95kDa)一种跨膜蛋白，其外侧部分可与ZP3分子特异结合，而内侧部分具有酪氨酸激酶的

4、功能。该酶被激活后，导致顶体反应。3233ZP3在小鼠精子与透明带的结合中的作用。3435小鼠透明带丝状串珠样结构示意图3637金色仓鼠精子入卵过程 ：A，精卵融合的扫描电镜照片 B，精子与透明带的结合 C，精子头部穿过透明带。3839D，精子与卵子质膜的融合 E，精子顶体与带有微绒毛的卵子质膜融合的示意图40414243海胆双精受精卵（dispermic egg）第一次卵裂的中期。44人类双精受精卵的第一次有丝分裂。45464748海胆卵受精前后的膜电位变化49B：control 490 nM Na C：120 nM Na导致多精入卵的比率升高50降低卵外Na浓度导致多精受精比率的升高515

5、253海胆皮层颗粒反应示意图卵黄膜卵黄膜卵细胞膜卵细胞膜微绒毛微绒毛皮质颗粒皮质颗粒释放蛋白水解酶和粘多糖释放蛋白水解酶和粘多糖透明层透明层54未受精卵（左）和受精卵（右）的皮层55皮质颗粒内含物中含有的蛋白质：1）蛋白水解酶可以使卵黄膜与质膜间的联系分离；剪除卵膜上bindin的受体及与之结合的精子。2）粘多糖：进入卵周隙吸水膨胀，使卵黄层向外隆起，形成受精膜（fertilization envelope ）举起。563）过氧化物酶：皮层颗粒分泌的过氧化物酶通过交联相邻蛋白质的酪氨酸残基使受精膜变硬。 受精膜最先在精子入卵的位置形成，并向外扩张至整个卵细胞，从而阻止多精入卵。4）透明质素（h

6、yalin）：在卵外形成透明质层(hyalin layer)，它与卵裂中对分裂球的支持作用有关。卵细胞质膜突起的微绒毛深入到其基部。57海胆受精膜的形成及多余精子的移除58哺乳动物不形成受精膜哺乳动物不形成受精膜，但皮质颗粒中释放的酶，但皮质颗粒中释放的酶对透明带中的精子受体分子进行修饰，使之丧失对透明带中的精子受体分子进行修饰，使之丧失与精子结合的能力，因此，称为与精子结合的能力，因此，称为透明带反应透明带反应。( (半乳糖基转移酶半乳糖基转移酶 (GalTase)(GalTase)可与可与ZP3ZP3分子上的分子上的N-N-乙酰葡乙酰葡糖胺结合糖胺结合 ，使精子，使精子G G蛋白激活并诱导

7、顶体反应。卵激活时蛋白激活并诱导顶体反应。卵激活时皮质颗粒释放出来的皮质颗粒释放出来的N-N-乙酰葡糖酶乙酰葡糖酶能对能对ZP3ZP3上的上的GalTaseGalTase结结合位点进行修饰，由此阻断透明带外围的精子与受精卵结合位点进行修饰，由此阻断透明带外围的精子与受精卵结合。）合。）5960616263646566676869707172图示：滤泡的发育图示：滤泡的发育73747576海胆精子入卵过程77海胆精子入卵过程7879801. 1. 卵裂卵裂81蛙的早期卵裂。 A 第一次卵裂， B 第二次卵裂， C 第四次卵裂，动物极和植物极细胞出现差异。82Displacement of mit

8、otic spindle83中心体行为的差异造成不同的细胞具有不同的卵裂平面 动物细胞的卵裂平面是主要由中心体而不是由纺锤体决定的。 8485868788899091Cyclin B/ACyclin B/ACDK1Thr14Tyr15Thr161PPPCDK1Thr14Tyr15Thr161PCDK1Thr14Tyr15Thr161图示：图示：CDK1激酶活性综合调控示意图激酶活性综合调控示意图92果蝇胚胎发育过程中细胞周期调控的发育变化（数字示卵裂次数）。1-781314932. 2. 伴随分裂进行，细胞分化开始伴随分裂进行，细胞分化开始94爪蟾囊胚期的发育命运图爪蟾囊胚期的发育命运图959

9、6斑马鱼囊胚期的发育命运图斑马鱼囊胚期的发育命运图97斑马鱼囊胚期的发育命运图斑马鱼囊胚期的发育命运图9899小鼠桑椹胚的压缩现象 8细胞时期，小鼠细胞表面光滑，微绒毛均匀分布，压缩后微绒毛仅分布于细胞的外表面，细胞之间的联系加强了。100细胞压缩决定囊胚腔的大小101蛙卵囊胚腔的形成 A，第一次卵裂平面形成的小裂隙以后扩大发育为囊胚腔；B，8细胞时期的囊胚腔。102抗E-cadherin的抗体能够阻止胚胎压缩现象的发生103104105106图示：滤泡的发育图示：滤泡的发育107哺乳动物受精卵在体外进行的卵裂哺乳动物受精卵在体外进行的卵裂 ABC 2，4，8细胞期；细胞期；D 压缩的压缩的8

10、细胞期；细胞期；E 16细胞桑椹胚；细胞桑椹胚；F 32细胞囊胚期细胞囊胚期108早期胚胎细胞发育的全能性早期胚胎细胞发育的全能性人类同卵双胞胎的形成与胚胎外膜相关的时序示意图。A，滋养层形成之前； B，滋养层形成之后，羊膜形成之前； C，羊膜形成之后。1091101111121.海胆的原肠胚发育（海胆的原肠胚发育（辐射式卵裂辐射式卵裂）113图示：海胆的卵裂 B 2细胞期，C 4细胞期，D 32细胞期114海胆第四次分裂卵裂球的形成115海胆的早期囊胚和晚期囊胚116117118119胞外基质纤维胞外基质纤维囊胚腔囊胚腔基质片层基质片层透明带透明带纤毛纤毛120121122123124125

11、果蝇胚胎的表面卵裂126127128129130果蝇胚层的核伸长核细胞化的示意图131果蝇合胞体胚层中细胞核周围细胞骨架的定位132133两栖类的灰色新月两栖类的灰色新月 精子入卵后，皮层向精子进入的方向旋转大约30，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。灰色新月。134135爪蟾的晚期囊胚，示边缘区被内胚层细胞覆盖。136胚孔处形成瓶状细胞137移植的胚孔背唇细胞将在内胚层细胞层上下陷（sink），形成一个胚孔狭缝。瓶状细胞的内陷启动原肠作用。138瓶状细胞的收缩拉动边缘区细胞向植物极运动，同时

12、将植物极的内胚层细胞推向胚胎的内部。边缘区细胞的运动导致外胚层细胞向植物极外包，预定前端中胚层细胞沿囊胚腔内表面延伸。139胚孔形成和原肠作用过程中爪蟾背部区域细胞的运动140爪蟾早期胚孔背唇的表面观，示动、植物极细胞大小的差异。141动物极细胞通过胚孔背唇内卷区域表面的特写。142143内卷边缘区细胞沿外层细胞的内表面向动物极运动，示构成胚孔背唇的细胞的不断更新。144145146随着背唇、侧唇和腹唇的连续形成，胚孔区域的变化。147通过胚孔进入胚胎内部的细胞的运动148囊胚腔顶壁细胞形状的改变和细胞重排，合并成单层细胞。149150两栖类原肠作用时细胞的运动。151152153154155

13、156人工方法诱导的两个原肠作用开启点。157两个原肠作用开启点导致联体双胞胎蝌蚪的形成。158159160161162163164165166167由动物极（胚胎将来的背部）观察的鸡卵的盘状卵裂168卵黄囊尿囊169鸡胚双层囊胚的形成170171172173鸡胚原条形成时细胞的运动。A，34h；B，56h；C，78；D，1012h174移植亨氏节能够诱导一个次生胚胎的形成。175176A，进入囊胚腔的细胞顶端伸长形成瓶状细胞；B，鸡胚原肠作用立体图解，示原条、正在迁移的细胞和原有两胚层之间的关系。177鸡原条期胚胎的背面观，示原始生殖细胞发生的生殖新月区、暗区、明区和亨氏节。178179上图

14、，1516h；原沟和亨氏节的形成。下图，1922h；内移的细胞向上推举上胚层前端中线区域，形成头突（head process）。1801812428h鸡胚的原肠作用。A，延伸到全长的原条，24h；B，2体节时期，25h；C，4体节时期，27和；D，原条回缩到胚胎的尾部，28h。E，原条回缩，脊索沿着原条的痕迹形成。182伴随原条回缩，脊索和体节逐渐形成。上图，2324h；下图，4体节时期。183184185186187188189190191人类胚胎从受精到植入的发育过程192哺乳动物胚泡植入子宫的过程小鼠胚泡在小鼠胚泡在Strypsin蛋白蛋白酶的作用下从透明带中酶的作用下从透明带中孵化出来孵化出来193原肠作用前的胚泡，示内细胞团和滋养层细胞。194195下胚层细胞从内细胞团中分离出来形成卵黄囊，滋养层细胞分裂形成细胞滋养层和合胞体滋养层；细胞滋养层形成绒毛，合胞体滋养层融入子宫组织。196197上胚层分裂形成羊膜外胚层（包绕羊膜腔）和胚胎上胚层，哺乳类胚胎由胚胎上胚