第四章生殖与个体发育

第四章生殖与个体发育学习目标⒈掌握生殖的基本类型⒉熟悉胚胎发育的一般过程，了解发育的机制⒊了解个体发育异常的影响因素医学生物学当前第1页\共有62页\编于星期六\9点第一节生物繁殖的基本类型生物体长到一定阶段时，能够产生与自身相似的新个体，这个过程称为生殖，也称繁殖。生殖是生物增加个体数量、保障物种延续和完成进化过程的一个生物学特征。生物的生殖方式分为两大类：无性生殖和有性生殖。医学生物学当前第2页\共有62页\编于星期六\9点一、无性生殖㈠概念无性生殖——不发生生殖细胞的结合，由母体直接产生子代的生殖方式。在低等生物和植物中最为常见。㈡无性生殖的类型⒈分裂生殖⒉出芽生殖⒊孢子生殖⒋营养生殖医学生物学当前第3页\共有62页\编于星期六\9点⒈分裂生殖由成熟亲体纵裂或横裂成为两个子体的生殖方式。染色体复制→细胞核一分为二→胞质均匀分成两部分，形成两个与亲代类似的个体。例如，细菌、支原体、蓝藻、涡虫等。当前第4页\共有62页\编于星期六\9点⒉出芽生殖由亲体在一定的部位长出芽体，芽体逐渐长大并与亲体分离，形成独立生活的新个体的生殖方式。例如，酵母菌、水螅等。医学生物学当前第5页\共有62页\编于星期六\9点㈡无性生殖的类型⒊孢子生殖孢子是生物产生的一种有繁殖或休眠作用的单细胞，是能直接发育成新个体的特殊细胞。孢子生殖是指孢子成熟后脱离母体，遇到适宜环境可发育形成新个体的生殖方式。例如，原生动物中的孢子虫纲；青霉、苔藓类、蕨类植物等。医学生物学当前第6页\共有62页\编于星期六\9点当前第7页\共有62页\编于星期六\9点㈡无性生殖的类型⒋营养生殖即由根、茎、叶等高等植物营养器官发育成新个体的生殖方式。如：草莓横生茎、葡萄扦插或压条，植物中的分根，果树的嫁接等。香蕉地下茎的不定芽，“无心插柳柳成荫”当前第8页\共有62页\编于星期六\9点医学生物学当前第9页\共有62页\编于星期六\9点二、有性生殖㈠概念有性生殖——通过两性生殖细胞（雌配子与雄配子）的结合，发育成新个体的生殖方式。㈡有性生殖的类型⒈同配生殖⒉异配生殖⒊卵式生殖⒋单性生殖医学生物学当前第10页\共有62页\编于星期六\9点㈡有性生殖的类型⒈同配生殖两个形态、大小相似的性细胞（即同形配子）相互结合的有性生殖方式。常见于低等植物，特别是藻类和真菌。医学生物学当前第11页\共有62页\编于星期六\9点㈡有性生殖的类型⒉异配生殖两个形态相似而大小不同的性细胞（即异形配子）相互结合的有性生殖方式。如石球藻，其配子形态相同，一大一小。医学生物学当前第12页\共有62页\编于星期六\9点㈡有性生殖的类型⒊卵式生殖卵与精子结合的有性生殖方式。大多数动植物的有性生殖都属于卵式生殖。医学生物学当前第13页\共有62页\编于星期六\9点㈡有性生殖的类型⒋单性生殖在有性生殖的动植物中，卵细胞不经过受精而单独发育成子代的一种生殖方式，亦称孤雌生殖。如蜜蜂（雄蜂）、蚂蚁（雄蚁）、蚜虫、蒲公英等。医学生物学当前第14页\共有62页\编于星期六\9点㈠偶发性孤雌生殖：偶发性孤雌生殖是指某些昆虫在正常情况下行两性生殖，但雌成虫偶尔产出的未受精卵也能发育成新个体的现象。常见的如家蚕、一些毒蛾和枯叶蛾等。㈡经常性孤雌生殖：永久性孤雌生殖。可分为两种情况：⒈在膜翅目的蜜蜂和小蜂总科的-些种类中，雌成虫产下的卵有受精卵和未受精卵两种，前者发育成雌虫，后者发育成雄虫。⒉有的昆虫在自然情况下，雄虫极少，甚至尚未发现雄虫，几乎或完全行孤雌生殖。如一些竹节虫、粉虱、蚧、蓟马等。㈢周期性孤雌生殖：循环性孤雌生殖。昆虫通常在进行1次或多次孤雌生殖后，再进行1次两性生殖。这种以两性生殖与孤雌生殖交替的方式繁殖后代的现象，又称为异态交替或世代交替。如棉蚜从春季到秋末，行孤雌生殖10一20余代，到秋末冬初则出现雌、雄两性个体，并交配产卵越冬。医学生物学孤雌生殖当前第15页\共有62页\编于星期六\9点第二节生命的个体发育一、胚胎发育过程胚胎发育：受精卵在卵膜内或母体内的发育过程。脊椎动物的胚胎发育都需进过几个共同时期：卵裂期、囊胚期、原肠胚期、神经胚期和器官发生期。㈠卵裂期卵裂：受精卵进行的快速的、特殊的有丝分裂。医学生物学当前第16页\共有62页\编于星期六\9点㈠卵裂期动物级：原生质集中、含卵黄少、密度小，卵裂较快的一端。植物级：含卵黄多、密度大，卵裂较慢的一端。第一次卵裂是纵裂，经动物极到植物极。2细胞期。第二次卵裂是纵裂。卵裂沟与第一次的纵裂面相垂直，也称经线裂。4细胞期。医学生物学当前第17页\共有62页\编于星期六\9点从此，细胞的分裂不再规则，由于动物极细胞总比充满卵黄的植物极细胞分裂的速度快，因此动物极细胞不但小而且数目多，植物极细胞则大而少。医学生物学第三次卵裂是横裂。也称纬线裂。8细胞期。第四次卵裂是纵裂。有两个相互垂直的分裂面。16细胞期。第五次卵裂是横裂。也有两个分裂面，分别在第三次分裂面的两侧，并与其平行。32细胞期。当前第18页\共有62页\编于星期六\9点㈡囊胚期动物极细胞在不断分裂的同时，开始向外迁移，并沿球体表面排列。这样，在球体的内部形成了一个充满液体的空腔，称囊胚腔，此时的胚胎称为囊胚。医学生物学当前第19页\共有62页\编于星期六\9点囊胚的体积并不比受精卵增大多少。这说明在胚胎的发育过程中，卵裂只是调整了细胞核与细胞质间的比例关系，奠定了胚胎发育的基础。当前第20页\共有62页\编于星期六\9点㈢原肠胚期⒈外包：动物极细胞数目增多，并向植物极方向移动，外包在植物极的表面。⒉内陷：胚体表面形成一个小的新月形凹陷。随着内陷和外包，凹陷不断加深，最后在腹面会合成为一个圆环形的胚孔。胚孔中央处露出的植物极细胞称为卵黄栓。被包在内部的植物极细胞向上生长，形成一薄层细胞板，即内胚层，最后封闭其中的腔为原肠腔。医学生物学当前第21页\共有62页\编于星期六\9点㈢原肠胚期⒊内卷：在囊胚的动物极细胞，一部分沿胚孔区迁移并卷入内部。⒋内移：卷入内部的细胞，在动物极的下方向胚体的前端移动，居中部分形成一条棒状的细胞索，即脊索。⒌分层：脊索的两侧为中胚层。未卷入内部的动物极细胞，包在整个胚体的外面，即外胚层。从原肠的形成开始，到构建成三个胚层的胚胎，称为原肠胚。医学生物学当前第22页\共有62页\编于星期六\9点医学生物学当前第23页\共有62页\编于星期六\9点㈢原肠胚期的特点一：一个胚孔二：两个腔。逐渐扩大的原肠腔；逐渐缩小的囊胚腔三：三个胚层。内胚层、中胚层、外胚层原肠胚期是动物发育过程中细胞分化和形态构建剧烈变动的阶段。医学生物学当前第24页\共有62页\编于星期六\9点㈣神经胚期原肠胚后期，胚胎逐渐沿纵轴伸长，在胚体背部位于脊索上方的外胚层细胞进行迅速的分裂，形成厚而扁的细胞层，称神经板。神经板的两侧逐渐向上隆起，形成神经褶。神经板的中部凹陷形成神经沟，神经沟两侧突起的神经褶继续向上生长，相互愈合形成神经管。医学生物学当前第25页\共有62页\编于星期六\9点㈣神经胚期神经管向下沉入胚胎内，而神经管背面为外胚层所覆盖。将来神经管的前端膨大形成脑，后部的其余部分形成脊髓，继而发育成中枢神经系统。从神经板的出现到神经管形成的胚胎，称为神经胚。至此，初步构建了胚体的形态发生过程。医学生物学当前第26页\共有62页\编于星期六\9点㈤器官发生期此期之前，胚胎的未来器官区域虽已基本确定，但组成三胚层的细胞，形态结构和功能上并未出现区别，有待于进一步分化、发育，以形成具有特殊类型特征的细胞。器官发生：是由内、中、外三个胚层分化发育为胚体各个器官系统的发生过程，三个胚层分别形成的各种组织和器官。已知蛙的三胚层分化形成的组织、器官和系统同样适合于其他脊椎动物。医学生物学当前第27页\共有62页\编于星期六\9点㈤器官发生期当前第28页\共有62页\编于星期六\9点㈤器官发生期高等脊椎动物三胚层形成的组织和器官当前第29页\共有62页\编于星期六\9点二、发育的机制有性生殖生物的个体发育始于精子与卵子的融合，再由受精卵开始复杂而有序的演变过程发育成为新个体，这其中包括细胞增殖、迁移、分化、相互识别、聚集组合等多种细胞活动方式，经历由细胞→组织→器官→系统→个体的各层次变化完成胚胎发育，通过生长、成熟、衰老、死亡，完成个体发育。在胚胎发育过程中，每一步都是受到严格调控的。医学生物学当前第30页\共有62页\编于星期六\9点㈠细胞分化和细胞决定

细胞分裂和细胞分化是受精卵发育为个体的关键，是胚胎发育的核心和基础。经过细胞分裂，细胞数量得以增加，伴随着细胞分化，产生不同类型的细胞，由各种类型的细胞组成组织、器官、系统和生物体。医学生物学当前第31页\共有62页\编于星期六\9点㈡胚胎发育中细胞之间的相互作用⒈诱导胚胎发育过程中，一部分细胞对邻近细胞产生影响，并决定其分化方向的作用。中胚层首先独立分化→诱导内胚层和外胚层分化。胚孔的背唇→脊索和中胚层的原料

医学生物学当前第32页\共有62页\编于星期六\9点初级诱导：第二条脊索诱导受体细胞→神经板次级诱导：视杯诱导外胚层→晶状体三级诱导：晶状体诱导外胚层→角膜移植细胞改变了周围受体细胞的正常发育过程，使得受体细胞被诱导而误入歧途。

医学生物学当前第33页\共有62页\编于星期六\9点⒉抑制在胚胎发育中，通过胚胎邻近细胞相互作用而产生的负反馈调节作用。例：蛙胚胎→成体蛙心组织培养液这说明，完成分化的细胞可以产生一种有抑制作用的化学物质，它可有效地抑制邻近同类细胞再进行同类型的分化，这就避免了已有器官的无限增生。胚体的正常发育是在分化诱导和分化抑制的共同作用下完成的。医学生物学当前第34页\共有62页\编于星期六\9点⒊细胞识别和细胞黏着细胞识别：细胞与细胞之间的辨认能力。细胞黏着：细胞经过识别而选择性地与其他细胞相聚合的现象。细胞黏附分子：存在于细胞表面的一类糖蛋白，在细胞识别中起主要作用。有它的存在可使细胞群呈现一定形状。癌细胞由于缺少这种细胞表面的黏着性，造成细胞间不能互相识别，失去正常细胞的调节和控制功能，致使其不断地无序分裂和迁移。医学生物学当前第35页\共有62页\编于星期六\9点医学生物学当前第36页\共有62页\编于星期六\9点㈢形态发生

形态发生——胚胎发育进程中组织器官和机体形态结构形成的过程。形态发生是和细胞分化同时进行以使胚体形态结构异样化的另一种发育形式。这一过程首先经历细胞的生长和不断分裂，再由原肠胚期形成的三个胚层细胞通过展开、陷入、隆起及细胞远距离迁移等过程，使整个胚体和内部各器官系统的构型建立起来。医学生物学当前第37页\共有62页\编于星期六\9点三、胚后发育胚后发育——动物从卵膜孵出或从母体分娩后，经过幼年、成年直到衰老死亡的过程。㈠生长即生物体重量增加，体积增大。个体大小与细胞数目有关，与细胞大小无关。医学生物学当前第38页\共有62页\编于星期六\9点㈡再生生物体在其身体某部分受损、脱落或截除之后重新生成的过程。生理性再生——皮肤表皮、消化道黏膜上皮的不断脱落补充；红细胞的新旧更替；动物羽毛随季节变化的脱换等。病理性再生——也称创伤后再生或补偿性再生。人的肝脏受到损伤后，处于休眠期的细胞可迅速分裂而对其进行修复；壁虎尾巴断落后的重新生成。自体移植同种移植异种抑制医学生物学当前第39页\共有62页\编于星期六\9点㈢衰老绝大多数生物性成熟后，机体形态结构和生理功能发生退行性老化的过程。⒈衰老的形体变化毛发灰白并脱离、皮肤皱褶粗糙、耳聋眼花、牙齿脱落、脊柱弯曲、肺活量降低、心输出量减少、血管硬化、代谢率降低、免疫力下降、易于发生各种病症。⒉衰老的机制⑴遗传决定说⑵自由基与衰老学说⑶神经内分泌-免疫调节学说医学生物学当前第40页\共有62页\编于星期六\9点早老症特征表现病童出生时看似正常，一岁多后出现加速衰老症状，脂肪迅速流失，皮肤出现皱纹，头发掉落，身材矮小，皮下脂肪减少，患上老年人常见的心血管疾病、关节僵硬，脱臼等；病童体内器官亦快速衰老，造成各种生理机能下降，平均在13岁左右因心脏病发作或中风等而死亡。病童衰老速度相当于正常儿童的5至10倍，貌如老人，但病童的心智年龄大多与同龄儿童无异。专家指出，病童一般只能活到7至20岁，并大多死于心血管疾病等衰老病。目前没有有效治疗早老症的方法。

当前第41页\共有62页\编于星期六\9点⑴遗传决定说医学生物学当前第42页\共有62页\编于星期六\9点⑵自由基与衰老学说自由基——在原子轨道外层具有不成对电子的分子或原子基团。化学性质非常非常活泼，可与细胞中多种物质发生氧化反应，损害细胞的正常结构与功能。医学生物学当前第43页\共有62页\编于星期六\9点自由基可以是生物氧化和酶促反应的副产品，也可以是外界因素诱发细胞产生的。线粒体是自由基产生的主要细胞器。当前第44页\共有62页\编于星期六\9点医学生物学当前第45页\共有62页\编于星期六\9点炸油条、炸薯片和烤肉等剩余的旧油中积累着脂质自由基，烤黄的馒头和面包皮中也有。医学生物学当前第46页\共有62页\编于星期六\9点⑵自由基与衰老学说机体中存在清除自由基的保护机制：⒈线粒体是相对独立的结构，减少对其他结构的损害。⒉一些酶和分子，可以清除自由基。例如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶、维生素E等。有人认为，约90%的机体衰老是由于自由基造成的，因而，清除自由基可延缓衰老。医学生物学当前第47页\共有62页\编于星期六\9点富含维生素E的食物有：果蔬、坚果、瘦肉、乳类、蛋类、压榨植物油等。医学生物学当前第48页\共有62页\编于星期六\9点⑶神经内分泌-免疫调节学说下丘脑下部是人体衰老的生物钟，其衰老是导致神经内分泌失调的关键环节。由于下丘脑下部-垂体内分泌腺轴系的功能衰退，致使生物体的内分泌功能降低、免疫功能减退。例如，新生儿胸腺10-15g，青春期30-40g，而老年人胸腺实体几乎被脂肪组织代替。所以老年人免疫功能降低，易患各种疾病。医学生物学当前第49页\共有62页\编于星期六\9点其他衰老学说端粒与衰老学说错误成灾学说：DNA复制、转录、翻译过程中产生各种酶类和调节蛋白，出现错误会有累积效应。年轻人的修复酶可以及时修复受损DNA，而老年个体中细胞修复酶功能减弱，错误信息得不到及时修正，积累到一定程度会损害细胞，引起机体衰老。线粒体DNA突变学说：衰老是氧自由基攻击线粒体DNA引起的一个生物过程。各组织线粒体氧化磷酸化功能下降（线粒体是自由基产生的主要细胞器）。医学生物学当前第50页\共有62页\编于星期六\9点端粒理论*端粒是位于染色体两端的重复DNA序列，细胞分裂时部分端粒丢失，被细胞感知为DNA损伤。亮点显示端粒部分DNA复制结束时新链5’端缩短当前第51页\共有62页\编于星期六\9点*端粒的长度决定细胞的寿命，端粒的缩短导致细胞的衰老和死亡。*端粒酶可补充丢失的端粒，胚胎细胞、生殖细胞和肿瘤细胞中端粒酶活性高。“端粒钟”当前第52页\共有62页\编于星期六\9点㈣死亡与寿命⒈死亡①因衰老而发生的生理死亡或称自然死亡②因疾病造成的病理死亡③因机体受机械的、化学的或其他因素所造成的意外死亡⑴濒死期：脑干以上神经中枢功能丧失或深度抑制，而脑干的功能尚存，但由于失去上位中枢神经的控制而处于紊乱状态。如患者表现为神智不清、循环呼吸衰竭、代谢紊乱、各种发射迟钝等。医学生物学当前第53页\共有62页\编于星期六\9点⒈死亡⑵临床死亡：延髓处于深度抑制和功能丧失的状态。临床各种反射消失，呼吸和心跳停止，但组织细胞仍进行着微弱的代谢活动，若积极地进行复苏抢救，有的患者尚可恢复生命。⑶生物学死亡：死亡过程的最后阶段。此时，自大脑皮层开始整个神经系统以及其他各器官系统的新陈代谢相继停止，机体的生理功能陷入不可恢复的状态。由于脑死亡是不可逆的，1968年世界第22次医学会上提出“不可逆脑功能的丧失作为死亡的诊断标准”。医学生物学当前第54页\共有62页\编于星期六\9点⒉寿命指机体从出生到死亡的过程。衡量人寿命长短的指标是年龄。⑴自然寿命：寿命的极限。一般认为生物最高寿命约为性成熟年龄的8-10倍，为生长期的5-7倍；人类性成熟年龄为11-15岁，生长期为20-25岁。120-150岁！73岁？⑵影响寿命的因素：①遗传因素：长寿家族；女性长2-5岁②环境因素：疾病；社会经济状况、不良生活习惯③心理因素：积极向上的情绪和良好的心理状态。1992年WHO宣布，每个人的健康与寿命的60%取决于自己、15%取决于遗传因素、10%取决于社会因素、8%取决于医疗条件、7%取决于气候。医学生物学当前第55页\共有62页\编于星期六\9点第三节发育异常一、发育异常的影响因素内因——细胞内的遗传物质外因——环境条件人类出生缺陷中，致畸因素可分为三种情况：①环境因素引起的，占10%②遗传因素引起的，占25%③环境因素和遗传因素相互作用引起的及原因不明的