动物的正常繁殖与发育

动物的正常繁殖与发育第三章动物的繁殖和发育第一节动物的繁殖一、繁殖的意义：动物由于进化水平的差异，生活环境的不同，繁殖后代的方式也多种多样。归纳起来可分为无性繁殖和。繁殖是动物延续种族生命的手段，作为个体生命，最终不免要死亡，而种族的生命则会永远延续下去。这是因为动物具有繁殖后代能力的缘故。二、无性生殖：不经过两性交配，参与产生后代的只有一个亲体。这种无性单亲的繁殖方式是最原始的，在原生动物和低等多细胞动物中最常见。动物的无性繁殖：1、二分体分裂：一个个体（包括细胞质和细胞核）均等地将身体横裂或纵裂成两个新个体。2、多分体分裂：细胞核先分裂成许多子核，然后细胞质再接着分裂，形成与子核数相当的新个体。（孢子虫中常见）3、出芽生殖：低等多细胞动物（海绵、腔肠动物）与高等植物一样，由亲体上生出一个微小的原始体，即芽体，然后脱离亲体，形成一个独立的新个体（有的不脱离亲体而形成群体）。三、有性生殖：由两个亲体分别产生各自的生殖细胞（配子），然后相互结合（受精）而发育成新个体。常见有：1、同配生殖：两个亲体产生的配子，形态大小完全相同，仅在生理上有区别。这种生殖方式仅存在于少数原生动物中。2、异配生殖：两个亲体产生的配子，形态大小完全不同，在生理上有性别之分。这两种异形配子分别叫做雄配子和雌配子。雄配子体积小，能运动，一般称作精子。雌配子体积大，没有运动能力，一般称作卵子。动物界绝大多数都是异配生殖。雌雄同体：在动物界中有一类动物，它们既是雌性，也是雄性，即一个亲体分别能产生精子和卵子。雌雄同体是比较原始的，后来进化发展成雌雄异体。雌雄同体的动物，在一般情况下不会自体受精（自己产生的精子和卵子不会结合），只有在异体受精不可能的情况下，才进行自体受精（如绦虫）。雌雄同体的动物，一般营固着生活，在寄生虫中较常见。除上述情况外，还有以下几种生殖方式：孢子生殖：原生动物孢子纲。合子发育形成孢子母细胞经减数分裂形成孢子、子孢子。有性无性界定模糊。但有基因交换、重组，因而偏重有性的生殖方式。结合生殖：生殖时，亲体并不产生配子，只是两个身体相互接触，交换它们的部分遗传物质（核物质），然后分开，各自再以横裂方式进行无性繁殖。由于个体间发生了遗传物质的交换，这类生殖方式应属于有性生殖。这种生殖方式仅存在于原生动物的纤毛虫类。孤雌生殖：卵不经过受精而发育成一个新的个体，又叫单雌生殖。（无性）只存在于少数动物，如蚜虫。幼体生殖：动物在幼体阶段就进行繁殖，只存在于少数动物。如扁形动物的吸虫类。（无性）世代交替：无性繁殖和有性繁殖交替进行的现象。即有性世代产生的个体发育到成体，接着出现无性繁殖（多代），这样反复有序地进行下去。如腔肠动物的薮枝螅和节肢动物的蚜虫就是以这种方式繁殖的。第二节动物的发育多细胞动物的个体发育概括起来有三个时期，即胚前期、胚胎期和胚后期。一、胚前期：这是为下一步胚胎（个体生命的起点）阶段做准备。这一时期主要是精子和卵子的发生。卵子和精子是成年动物体内的原始配细胞，经过一系列变化而发育来的。（一）精子和卵子的发生：原始配细胞的来源：是由亲体的生殖腺产生的。生殖腺：雄性的称睾丸；雌性的称卵巢。睾丸产生的原始配细胞称为精原细胞；卵巢产生的原始配细胞称为卵原细胞。精原细胞和卵原细胞需经过增殖、生长、成熟三个阶段，才能发育成成熟的精子和卵子。1、增殖期：每一个精原细胞或卵原细胞，经多次有丝分裂，增殖它们的数目。精原细胞卵原细胞多个精原细胞多个卵原细胞有丝分裂有丝分裂2、生长期：（1）精原细胞停止分裂，体积增大，发育成初级精母细胞。（2）卵原细胞在这一时期也停止分裂，开始聚集由亲体输送来的营养物质（卵黄），细胞体积迅速增大，发育成初级卵母细胞。精原细胞初级精母细胞体积增大停止分裂卵原细胞初级卵母细胞体积增大聚集卵黄3、成熟期：（1）卵的成熟过程：初级卵母细胞经过一次减数分裂后，分裂成一个体积很大的次级卵母细胞和一个体积很小的小细胞（第一极体）。次级卵母细胞经第二次减数分裂，又分裂成一个大型单倍体成熟的卵和一个小细胞（第二极体）。第一极体又分裂成两个小极体。最后，一个初级卵母细胞经两次减数分裂，发育成了一个单倍体成熟的卵和三个小极体。有丝分裂卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞单倍体成熟卵减数分裂减数分裂第一极体第二极体小极体内只有细胞核，不久消失。这样通过两次减数分裂，显然是把卵细胞内的细胞质和卵黄集中到了一个成熟的卵内，为胚胎的发育提供了丰富的营养。有丝分裂卵原细胞初级卵母细胞次级卵母细胞单倍体成熟卵减数分裂减数分裂第一极体第二极体（2）精子的成熟过程：精原细胞——

多个精原细胞——

初级精母细胞——

次级精母细胞——

精细胞——

精子有丝分裂特化减数分裂减数分裂发育（二）精子和卵子的形态：1、精子：体积小，形态多样。多可分为头部、颈部和尾部三部分。显微镜下的精子电镜下的精子、卵子

以人类精子为例说明：（1）头部：在精子发生过程中，细胞质几乎消失了，只有一个较大的细胞核。核的前端被一个顶体覆盖，内含高尔基体，它能分泌酶类，受精时协助精子进入卵内。（2）颈部：较短，内部有两个中心粒，是控制尾部运动的中心。（3）尾部：细长，内部有细长的轴丝。尾部的运动就是靠轴丝摆动引起的。在靠近颈部的前端较粗部分，轴丝上有螺旋状的线粒体缠绕，其功能是为精子的运动提供所需的能量。2、卵子：多数呈圆形，成熟的卵内含有卵黄，其成分是蛋白质和卵磷脂，呈颗粒状，是胚胎发育的营养物质。根据卵黄含量和分布情况，可将动物的卵归为3类：均黄卵：卵黄含量少，分布较均匀，如文昌鱼和哺乳动物的卵。中黄卵：卵黄集中在卵的中央，细胞质分布在卵的周围。这种卵主要存在于昆虫中。端黄卵：含卵黄较多，分布偏向一端，含卵黄较多的一端称植物极，含卵黄较少的一端称动物极。如鱼类和两栖类的卵。卵的外面有卵膜，鸟卵的卵膜外还有卵壳（石灰质），对卵有保护功能。均黄卵中黄卵端黄卵二、胚胎期：两性排出的精子和卵子结合后，即进入胚胎发育期。（一）受精(fertilization)：当动物性成熟后，并进入生殖活动时期，便表现出求偶和交配行为，这是保证受精的必要条件。受精是精子和卵子结合的过程。可分为体外和体内受精2类：1、体外受精：精子和卵子的结合是在体外进行的。常发生在水生动物中，如鱼类受精时，雄鱼尾随在雌鱼后面，当雌鱼向水中排出成千上万的卵子时，雄鱼立即也向水中射出含有精子的精液，精卵在水中相遇而完成受精。体外受精代表动物鱼类两栖类2、体内受精：多发生在陆生、寄生和少数水生动物（某些鲨鱼）中。雄性个体利用外生殖器（阴茎）直接把精液送到雌体的输卵管内，精子与卵在体内相遇进行受精。有些动物在交配时，雄性的精液被保存在雌体的贮（受）精囊内，待卵发育成熟排卵时才受精，如蚯蚓、昆虫等。体内受精代表动物

昆虫鸟类3、受精过程：当精子和卵子随机相遇时，首先引起精子的顶体反应，分泌出酶物质，溶解出一条穿膜孔道，使精子进入卵内。精子一旦进入卵内，卵内将发生很大变化。首先卵膜与卵质分离，形成受精膜，受精膜与卵质之间形成一个卵周隙，以防其他精子进入。精子的头部形成雄性原核（精原核），并向雌性原核（卵原核）移动，最后两性原核融合，标志受精已完成，即进入胚胎发育过程。通常，受精只允许一个精子进入卵内，但在鸟类和昆虫受精时，有多精入卵的现象，但其中只有一个精子与卵核结合，其他精子逐渐消失。受精的生物学意义：子代能从亲代那里获得双重的遗传性和变异性，使子代更具有生命力。（二）胚胎发育的重要阶段：不同类型的动物，胚胎发育的情况也不同，但是早期胚胎发育的几个主要阶段是相同的。1、卵裂(cleavage)：受精卵的分裂与一般细胞的分裂不同，特点是：每次分裂后，新的细胞还没有长大，就又继续分裂，细胞越分越小。这些细胞称作分裂球。由于卵细胞内的卵黄数量、以及在卵内的分布情况因动物类型而异，所以卵裂的方式也不同。（1）完全卵裂(totalcleavage)：整个卵细胞都进行分裂（多见于少黄卵）。受精卵的第1、第2次卵裂是从动物极开始向植物极纵裂的，分成4个大致相等的细胞。第3次从水平方向横裂，共分成8个细胞，以后交替分裂下去，形成囊胚。如文昌鱼的卵裂。辐射卵裂分裂轴总是与卵轴垂直或平行，各时期分裂球始终呈辐射对称排列在卵轴四周。腔肠动物和后口动物。螺旋卵裂第三次分裂开始，分裂轴和卵轴形成约45度的倾角，卵裂球的排布也呈围绕卵轴螺旋状罗列的态势。多数原口动物。（2）不完全卵裂（partialcleavage）：由于卵黄多，分裂受阻，受精卵只在不含卵黄的部位进行分裂。常分2种：A、盘裂(discalcleavage)：分裂只限于胚盘处的盘状区域内。如鸟类的卵（偏黄卵）B、表面卵裂(peripheralcleavage)：分裂只限于卵表面。如昆虫的卵（中黄卵）2、囊胚的形成（blastulation）：卵裂后，分裂球形成的中空球状胚称作囊胚（blastula），囊胚中间的腔称作囊胚腔（blastocoel），囊胚壁的细胞层称作囊胚层（blastocerm）。3、原肠胚的形成（gastrulation）囊胚进一步发育，分化出内胚层、外胚层以及原肠腔。原肠胚的形成方式有：1、内陷：植物极细胞内陷，形成2层细胞，外层为外胚层(ectoderm)，内层为内胚层(endoderm)。内胚层包围的腔称原肠腔(gastrocoel)，原肠腔与外界相通的孔称原口或胚孔（blastopore）。2、内移：部分细胞移入内部形成内胚层。3、分层：细胞沿切线方向分裂，向内分裂的细胞为内胚层。4、内转：通过盘裂分裂的细胞由下面的边缘向内转，形成内胚层。5、外包：动物极快速分裂的细胞，向下包围植物极细胞形成外胚层。4、中胚层及体腔的形成：绝大多数动物除内外胚层外，在内外胚层之间还形成中胚层（mesoderm）。主要由两种方式形成：端细胞法：在胚孔的两侧、内外胚层交界处，各有一个细胞分裂出很多细胞，形成索状伸入到内外胚层之间，形成中胚层。中胚层之间裂开形成的空腔即为体腔，又称真体腔或裂体腔（schizocoel）。原口动物（低等的无脊椎动物）均以端细胞法形成中胚层和体腔的。体腔囊法：在原肠背面的两侧，内胚层向外突出，形成两个体腔囊，体腔囊和内胚层脱离后，在内外胚层之间逐渐扩展而形成中胚层。中胚层所包围的空腔为体腔，由于体腔囊来源于原肠背面两侧，故又称肠体腔（enterocoel）。后口动物（棘皮动物、半索动物和低等脊索动物）均以体腔囊法形成中胚层和体腔。（*高等脊索动物由端细胞法形成）。5、胚层的分化：动物体的各组织、器官都是由内、中、外三个胚层分化来的。三个胚层的主要衍生物有：（1）外胚层：神经系统、表皮及衍生物（皮腺、毛、羽毛等）、感觉器官、消化道的前后两端。（2）内胚层：消化道中段上皮、消化道腺体、呼吸器官、排泄器官的一部分（膀胱、尿道上皮），脊索动物的脊索也是由内胚层衍生出来的。（3）中胚层：分化出动物的大部分器官系统，有：肌肉、骨骼、血液循环、排泄器官、生殖器官等。原口动物：在低等的三胚层动物中，原口保留了口的功能，肛门是从肠的后端发生的，这样的动物称作原口动物。后口动物：在高等三胚层动物的棘皮动物和脊索动物中，原口变成了肛门，而在身体的相对一端重新形成了一个口，这类动物称作后口动物。此外，双胚层动物和三胚层的扁形动物，它们的原口终身兼有口和肛门的功能。三、多细胞动物的发育模式卵生：胚胎发育完全在外界环境完成，营养由自生卵黄供给，幼体直接从卵中孵出。