医学生物学生命的延续

1、生命过程的一般原理第三章 生命的延续第一页，共五十八页。生殖是生命的特征之一，通过生殖，生命才得以延续、繁衍并完成进化过程。生命的特征与起源无性生殖和有性生殖都是以细胞分裂为基础。第二页，共五十八页。生命的延续一、无性生殖和有性生殖第三页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1无性生殖无性生殖(asexual reproduction)是不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生新个体的生殖方式。第四页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1无性生殖进行无性生殖生物的细胞分裂过程十分简单，主要是无丝分裂(amitosis)，又称直接分裂，其分裂过程称为二分裂(binary fission)。第五页，共五十八

2、页。生命的基本单位 细胞2有性生殖有性生殖(sexual reproduction)是高等动、植物普遍存在的生殖方式，是经过两性生殖细胞(卵细胞和精子)的结合，形成合子的方式。第六页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2有性生殖有性生殖过程必须有两个亲本参加。配子(gamete)雄配子又称精子(sperm)雌配子又称卵子(ovum)合子(zygote)或称受精卵有性生殖是一种高级的生殖方式。第七页，共五十八页。生命的延续二、配子的发生第八页，共五十八页。生命的特征与起源配子发生(gametogenesis)是有性生殖过程中精子和卵子的形成过程。其共同特点是除有丝分裂外，在成熟期要进行减数分裂(m

3、eiosis)，又称成熟分裂。第九页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1精子发生从精原细胞(spermatogonium)发育为精子的过程称为精子发生，约需6472天。精子发生在睾丸曲细精管内进行。增殖期(2n)生长期(2n)成熟期(n)变形期(n)第十页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1精子发生（1）增殖期(2n)A型精原细胞 干细胞，分化较低，有丝分裂B型精原细胞 进入减数分裂第十一页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1精子发生（2）生长期(2n)B型精原细胞体积增大，形成初级精母细胞(primary spermatocyte)第十二页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1.精子发生（3）

4、成熟期(n)减数分裂：形成两个次级精母细胞减数分裂：形成4个精细胞第十三页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1精子发生（4）变形期(n) 在变形期，精细胞完成分化过程形成精子。精子位于生精细管的管腔中，精子聚集成束，一般头部朝向管壁或深埋在支持细胞的细胞质中。 第十四页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1精子发生（4）变形期(n)顶体形成核染色质凝聚尾部形成第十五页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2. 卵子发生从卵原细胞(oogonium)发育为卵子的过程称为卵子发生(oogenesis)。增殖期(2n)生长期(2n)成熟期(n)第十六页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2卵子发生（1）增殖

5、期(2n)胚胎第6周：10002000个原始生殖细胞胚胎第20周：200万个卵原细胞 500万个初级卵母细胞 第十七页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2卵子发生（2）生长期(2n)卵原细胞体积增大成初级卵母细胞。女性生殖细胞在卵泡(follicle)中发育。第十八页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2卵子发生（2）生长期(2n)原始卵泡(primordial follicle)由中央1个初级卵母细胞与其周围一层卵泡细胞(follicular cell)构成。第十九页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2卵子发生（2）生长期(2n)初级卵泡(primary follicle)透明带(zona p

6、ellucida)第二十页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2卵子发生（2） 生长期(2n)次级卵泡(secondary follicle)放射冠(corona radiata)颗粒层(granulosa)第二十一页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2卵子发生（2）生长期(2n)成熟卵泡(mature follicle)第二十二页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2卵子发生（3）成熟期(n)减数分裂 ：次级卵母细胞第一极体减数分裂 ：卵细胞第二极体第二十三页，共五十八页。生命的特征与起源繁殖期生长期成熟期变形期第二十四页，共五十八页。生命的延续三、减数分裂第二十五页，共五十八页。生命的特征与起

7、源在细胞分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂了两次，所形成的4个细胞中，染色体数目减少了一半，由二倍数(2n)变成单倍数(n)，故称为减数分裂或成熟分裂。第二十六页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1减数分裂（1）前期细线期染色线(chromonema)染色粒(chromomere)第二十七页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1减数分裂（1）前期偶线期联会(synapsis)联会复合体(synaptonemal complex)二价体(bivalent)第二十八页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1减数分裂（1）前期粗线期四分体(tetrad)非姐妹染色单体(non-sister chroma

8、tid)第二十九页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1减数分裂（1）前期粗线期四分体(tetrad)非姐妹染色单体(non-sister chromatid)交叉(chiasma)和交换(crossing-over)第三十页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1减数分裂（1）前期双线期交叉端化(terminalization of chiasmata)第三十一页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1减数分裂（1）前期终变期核仁、核膜消失第三十二页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1减数分裂（2）中期第三十三页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1减数分裂（3）后期第三十四页，共五十八页。生命的基本单

9、位 细胞1减数分裂（4）末期第三十五页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2减数分裂（1）前期第三十六页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2减数分裂（2）中期第三十七页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2减数分裂（3）后期第三十八页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2减数分裂（4）末期第三十九页，共五十八页。生命的特征与起源由于减数分裂，使每种生物代代都能够保持二倍体的染色体数目。在减数分裂过程中非同源染色体重新组合，同源染色体间发生部分交换，结果使配子的遗传基础多样化，使后代对环境条件的变化有更大的适应性。在精子与卵子经过受精而形成受精卵过程中，其结合也是随机的。第四十页，共五十八页。生命的延

10、续四、受精第四十一页，共五十八页。生命的特征与起源精子和卵子结合成合子(受精卵)的过程称为受精(fertilization)。人类卵细胞与精子结合的部位是在输卵管壶腹部。成群的精子在运行过程中经过子宫、输卵管肌肉的收缩运动，大批精子失去活力而衰亡，最后只有20200个左右的精子到达卵细胞的周围，通常最终只能有一个精子与一个卵子结合形成受精卵。第四十二页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1配子的成熟与运行 （1）精子的成熟与运行哺乳类动物的精子要在附睾中停留1221天，附睾上皮分泌多种糖蛋白覆盖于精子表面，才能获得主动运动与受精的能力。射精后，注入阴道穹窿的精子液化后才具有充分的运动力。第四十三

11、页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1配子的成熟与运行 （2）卵子的成熟与运行核的成熟主要表现为初级卵母细胞恢复并完成减数分裂，次级卵母细胞停留在减数分裂的中期。胞质的成熟表现为在胞质内形成皮质颗粒，并沿次级卵母细胞膜分布，颗粒外周有膜包被，内含酶。卵子的成熟包括细胞核的成熟和细胞质的成熟第四十四页，共五十八页。生命的基本单位 细胞1配子的成熟与运行 （2）卵子的成熟与运行卵子排出后附着在卵巢表面，由伞部上皮纤毛的摆动与肌肉收缩将其扫拂入输卵管并在壶腹部停留，若遇精子，即在此受精。第四十五页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （1）精子获能(capacitation)哺乳动物（包括人）刚

12、射出的精子是不能与卵子受精的，它需要在雌（女）性生殖道中孵育一段时间，才获得受精能力，这种现象称为获能。第四十六页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （1）精子获能(capacitation)获能的本质：精子在子宫或输卵管中，覆盖精子表面特别是顶体区的精浆物质和去能因子逐渐被去除，暴露出精子受体部位而使精子特异地与卵子的受体或者卵子释放的物质相作用，并在与卵子的外围屏障（如放射冠、透明带）接触中发生顶体反应。第四十七页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （2）顶体反应(acrosome reaction)在输卵管壶腹，获能精子靠近或与卵子的外围屏障接触时，覆盖在顶体表面的细胞膜与顶

13、体外膜多处发生融合并释放出多种酶系，这一过程称为顶体反应。第四十八页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （3）精卵融合(sperm-egg fusion) 精子穿过卵透明带后，进入卵黄周间隙，其头部与卵膜接触，头部赤道段的细胞膜首先与卵膜发生融合，精子细胞膜通过融合成为卵膜的一部分，整个精子也就进入卵中，这个过程称为精卵融合。第四十九页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （3）精卵融合(sperm-egg fusion)获能、顶体反应、与卵子融合是精子具备受精能力的三个要素。三者之一缺如则该精子不能进入卵内 。第五十页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （4）皮质反应与透明带

14、反应 精卵融合时，诱导卵膜特征发生改变，产生膜电荷变化，卵膜立即阻挡第二个精子以及其他的精子进入卵内，这一机制称为卵膜封闭。激活后的卵胞质发生细胞外排作用，排出皮质颗粒。皮质颗粒与透明带发生作用并修饰透明带，使透明带拒绝其他精子穿过，称为透明带反应。第五十一页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （5）雌、雄原核形成与融合 精卵开始融合时，次级卵母细胞被激活，完成减数分裂，形成卵细胞和第二极体。卵细胞单倍染色体向细胞中央移动，核膜形成，染色体解螺旋成为染色质，雌原核形成。第五十二页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （5）雌、雄原核形成与融合 精子核进入卵内后，核膜崩溃，在被激活的卵胞质中某些因子的刺激下，高度浓缩的精子核染色质解凝聚，核内精蛋白被组蛋白替换，新形成的核膜包在染色质外周，形成雄原核。第五十三页，共五十八页。生命的基本单位 细胞2受精 （5）雌、雄原核形成与融合 伴随精、卵原核的发育，精、卵原核的DNA合成和染色体复制同步进行。精、卵原核的核膜消失，两原核染色体组互相混合，进