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文档简介
动物体的基本结构与机能动物细胞、组织、器官和系统
生命的物质基础
生命必需元素:
大量元素:CH0NPS常需元素:CaKNaClMgFe微量元素:MnIMoCoZnSeCuCrSnVSiF生命物质:
蛋白质:细胞的基本物质和生命活动的基础。
核酸:遗传的物质。
糖类:细胞的主要能源和构成成分。
脂类:细胞的构成成分和后备能源。
酶:具有特殊催化活性的蛋白质,调节代谢。
维生素:调节机体代谢的生活物质。
水:参与反应,运输物质,调节温度,形成极性。生命的物质基础细胞的分子组成
第一节细胞
细胞的生物学特性:生命结构和功能的基本单位生命进化的基本单位个体发育的基本单位生命存在的不同等级形式正在分裂的细胞一切动物有机体都由细胞构成,细胞是构成动物有机体的基本单位。
一切动物有机体均由细胞构成;在多细胞动物体内,功能相同的细胞群体构成机体的组织;细胞具有独立性。有序的自控代谢体系,构成基本结构单位;细胞是有机体生长发育的基础(增殖、生长与分化);细胞是遗传的基本单位,具有遗传的全能性。细胞概念的新思考细胞是多层次非线性的复杂结构体系;细胞是物质、结构、能量与信息过程精巧结合的综合体;细胞是高度有序的、具有自装配与自组织能力的体系;------细胞的形态细胞的大小细胞的分裂细胞的寿命正在分裂的细胞细胞的基本共性结构方面:具有细胞膜,细胞质(包括各种细胞器),细胞核。
少数细胞如细菌、蓝藻等细胞核不具核膜,称为原核细胞prokaryoticcell(没有典型核结构;遗传信息量小,遗传载体仅为一个环状DNA构成;细胞内没有细胞器与细胞核膜。包括的种类有支原体、细菌、蓝藻等),而具有核膜的细胞称为真核细胞eukaryoticcell(以磷脂及蛋白质为基础的膜系统结构;以DNA或RNA——蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统结构;由特异蛋白质分子构成的细胞骨架系统)。细胞的基本共性机能方面:①能利用和转化能量,维持细胞的生命活动;②具有生物合成能力;③具有自我复制和繁殖能力;④具有协调整体生命活动的能力。细胞的基本共性
所有细胞表面均有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白质构成的生物膜——细胞膜(细胞膜的流动镶嵌模型)。流动镶嵌模型主要强调:(1)膜的流动性:膜蛋白和膜脂均可侧向流动。
(2)膜蛋白分布的不对称性:有的镶在膜表面,有的嵌入或横跨磷脂双分子层。细胞的基本共性
目前对它的认识总结是:
(1)具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质,以疏水性尾部相对,极性头部朝向水相的磷脂双分子层是组成生物膜的基本构成成分。
(2)蛋白分子以不同的方式镶嵌在磷脂双分子中或结合在其表面。
(3)生物膜可以看成是蛋白质在双层脂分子中的二维液。细胞膜的结构示意图细胞的基本共性所有细胞都有两种核酸——DNA和RNA(复制与转录的体)。DNA对遗传信息的永久贮存与精密复制更具稳定性,增强了修复能力;而RNA专司遗传信息的转录与指导蛋白质分子的翻译。作为蛋白质合成的机器——核糖体,在翻译肽链时,与mRNA形成多聚核糖体。所有细胞的增殖都以一分为二的方式进行分裂。遗传物质在分裂前复制加倍,在分裂时均匀分配到两个子细胞内,是生命繁衍的基础与保证。动物细胞的基本结构细胞膜-(蛋白质-脂类-蛋白质三明治式质膜结构模型)控制物质进出细胞、维持内环境恒定,信息传递、细胞识别等作用。细胞质基质-物质运输、能量交换、信息传递、中间代谢反应。包含许多细胞器:内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、线粒体等。细胞核-核膜、染色质、核仁、核骨架。遗传信息储存场所,控制着细胞的遗传与代谢活动。形态有无膜结构功能内质网网状结构有的和细胞膜相连接,有的和细胞核膜相连接具有单层膜结构1.和蛋白质,脂类,糖类的合成有关2.是蛋白质流动的通道3.扩大了细胞内的膜面积核糖体椭球形粒状小体,有的游离在细胞质基质中,有的附着在内质网上无膜结构蛋白质合成的场所高尔基体由单层膜组成的扁平囊叠加而形成具有单层膜结构1.对蛋白质进行进一步的加工2.与动物细胞分泌物形成有关3.与植物细胞细胞壁的形成有关中心体由两个互相垂直的中心粒组成无膜结构与动物细胞有丝分裂有关液泡成熟的植物细胞内有一完整的大的液泡,内存细胞液具有单层膜结构1.调节细胞的内部环境2.保持正常的渗透压3.保持细胞的膨胀状态动物细胞植物细胞动物细胞和植物细胞的对比动物细胞与植物细胞的比较
结构上的比较植物细胞具有细胞壁、液泡、叶绿体等;
动物细胞无上述结构,但有中心粒(体)。动物细胞与植物细胞的比较
细胞间连接方式的比较植物细胞:胞间连丝动物细胞:细胞连接,连接方式有三。分别是:
桥粒:上皮之间呈纽扣状结构,与质胶中的中间纤维连接,形成细胞骨架网。多见于皮肤、子宫颈等部位。
紧密连接:膜与膜之间的紧密连接。多见于肠壁。
间隙连接:细胞之间存在间隙,有一系列通道贯穿在间隙之间。细胞质通过细胞之间存在的间隙相通。是动物细胞最多的一种连接方式。细胞周期细胞由一次分裂结束到下一次分裂结束之间的期限称为细胞周期(cellcycle),它包括分裂间期和分裂期。
两次细胞分裂之间的时期称为分裂间期(interphase)。分裂间期又根据DNA的复制分为3个时期。在分裂间期的中间,DNA合成复制,称为合成期即S期(synthesis),在S期之前和S期之后分别称为合成前期即G1期(presyntheticphase)和合成后期即G2期(postsyntheticphase)。细胞周期一般认为在G1期合成DNA复制所需要的酶和底物、RNA等,在G2期合成纺锤体和星体的蛋白质。细胞分裂间期所需要的时间远较分裂期为长。细胞已经分化执行特殊的机能时,常不再进行分裂。细胞已经分化但不处于生长分裂期的这个阶段称G0期。细胞分裂
1、无丝分裂(amitosis)(也叫直接分裂)在无丝分裂时看不见染色体的复杂变化,核物质直接分裂成二部分。核分裂一般是从核仁开始,延长横裂为二,接着核延长,中间缢缩,分裂成2个核;同时,细胞质也随着拉长并分裂,结果形成2个细胞。这种分裂不如有丝分裂普遍和重要。细胞分裂2、有丝分裂(mitosis)(也叫间接分裂)整个有丝分裂过程是连续的,一般把它分为前期、中期、后期和末期。(1)前期(prophase)细胞核中开始呈现出一定数目的长丝状染色体,染色体螺旋化逐渐加强;核膜、核仁逐渐崩解、消失;染色体逐渐向细胞的中央移动,直到染色体排列到细胞的赤道面上,这时就进入了下一个分裂时期。细胞分裂(2)中期(metaphase)是从染色体达到了细胞的赤道面、停止移动的开始的。中期时染色体高度螺旋化,呈浓缩状。染色体在赤道面上一般呈辐射状排列在纺锤体的周围。当染色体的着丝点分裂,2个染色单体分开,这时分裂又进入了下一个肘期。细胞分裂
(3)后期(anaphase)从每个染色体的两个染色单体分开向两极移动开始,这分开的染色体称为子染色体(daughterchromosome)子染色体移向两极的整个过程,都属于后期。细胞分裂(4)末期(telophase)两组子染色体已移至细胞的两极,染色体移动停止,即进入末期。核膜、核仁重新出现。染色体的浓缩状态逐渐减低,直到恢复成间期核的状态。在核重建的同时,胞质发生分裂,在动物细胞首先在细胞的赤道区域发生缢缩,缢缩逐渐加强,直到分裂成2个细胞。有丝分裂1.Interphase
2.Earlyprophase
3.Middleprophase
4.Lateprophase
5.Prometaphase
6.Metaphase
7.Earlyanaphase
8.Anaphase
9.Earlytelophase
10.Latetelophase
Diagramsofmitoticstages
细胞有丝分裂过程中与哪些细胞结构直接有关?
间期前期末期动物细胞细胞核(DNA复制)核糖体(蛋白质合成)植物细胞中心体(纺锤体形成)核膜、核仁细胞膜(子细胞形成)细胞核(DNA复制)核糖体(蛋白质合成)细胞质(纺锤体形成)核膜、核仁高尔基体(子细胞形成)细胞分裂3、减数分裂(meiosis)减数分裂与正常的有丝分裂的不同点在于:减数分裂时进行2次连续的核分裂,细胞分裂了2次,其中染色体只分裂一次,结果染色体的数目减少一半。减数分裂发生的时间,每类生物是固定的,但在不同生物类群之间可以是不同的。大致可分为3种类型:减数分裂合子减数分裂(zygoticmeiosis)或称始端减数分裂(initialmeiosis),发生在受精卵开始卵裂时,结果形成具有半数染色体数目的有机体。这种减数分裂形式只见于很少数的低等生物。减数分裂孢子减数分裂(sporicmeiosis)或称中间减数分裂(intermediatemeiosis),发生在孢子形成时,即在孢子体和配子体世代之间。这是高等植物的特征。减数分裂配子减数分裂(gameticmeiosis)或称终端减数分裂(terminalmeiosis),是一般动物的特征包括所有后生动物、人和一些原生动物。这种减数分裂发生在配子形成时,发生在配子形成过程中成熟期的最后2次分裂,结果形成精子和卵。减数分裂减数分裂的具体过程是很复杂的,它包括2次细胞分裂。第一次分裂的前期较长,一般把这个前期分为细线期、偶线期、粗线期、双线期、终变期,这前期I(表示第一次分裂前期)之后是中期I、后期I和末期I;经过减数分裂间期(很短或看不出来),进入前期II、中期II、后期II、末期II。减数分裂在减数分裂过程中,细胞分裂2次,但染色体只分裂一次,结果染色体数目减少了一半。一般说来,第一次分裂是同源染色体(homologue)分开,染色体的数目减少一半,是减数分裂。第二次分裂是姊妹染色单体(sisterchromatid)分开,染色体的数目没有减少,是等数分裂。减数分裂对维持物种的染色体数目的恒定性,对遗传物质的分配、重组等都具有重要意义,这对生物的进化发展都是极为重要的。减数分裂——生成生殖细胞meiosissperm&egg细胞分化
1.概念:胚胎细胞分裂后的未定型细胞或简单可塑性细胞,在形态和化学组成上向专一性或特异性方向转化,演变为特定细胞类型的过程。细胞分化
2.细胞分化的特点分化是稳定的,一般是不可逆的;方向的确定性往往早于形态差异,在形态特征发生明显差异之前,细胞分化方向即已确定,并可持续若干细胞代;细胞生理状态随分化水平提高而变化。细胞分化
3.细胞发育的潜能在发育过程中细胞潜能逐渐变窄全能性——细胞含有使后代细胞形成完整个体的潜能;多能性——胚胎进一步发育,有的细胞虽具有分化出多种组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力。单能性——有的可分化出几种细胞,但不能分化出这几种细胞以外的其它细胞或只能分化出一种细胞。细胞分化
4.细胞质在分化中的决定作用受精卵细胞质的不均一性。性细胞决定子。体细胞决定子。植物体的构成:细胞组织器官植物体细胞组织器官系统根茎叶花果实种子上皮组织结缔组织神经组织肌肉组织动物体的构成:动物体第二节组织器官系统一、组织(tissue)定义:由形态相似的细胞和细胞间质组合而成的,具有一定的形态、结构和生理功能的基本结构。类别:上皮组织结缔组织肌肉组织神经组织1、上皮组织位置:覆盖于动物体的外表面或衬在体内各种管、腔及囊的内表面。特点:细胞排列紧密,邻细胞间有各种连接结构。组织间常无血管,靠基膜渗透营养。1、上皮组织功能:保护、吸收、排泄、分泌、呼吸、感觉等。种类:被覆上皮、腺上皮、感觉上皮。A、被覆上皮(coverepithelium)1)、单层上皮:
单层扁平上皮(心腔、血管、淋巴管等)单层立方上皮(某些腺体的小输出管)单层柱状上皮(腺体导管、胃肠粘膜)单层纤毛上皮(子宫、输卵管、小支气管)假复层上皮2)、复层上皮
复层扁平上皮(身体与外界接触部位)复层柱状上皮(肛门黏膜等)变移上皮(排泄器官)皮肤的剖面图B、腺上皮(glandularepithelium)内分泌腺外分泌腺:
如汗腺、唾液腺、乳腺等。C、感觉上皮(sensoryepithelium)嗅觉上皮味觉上皮视觉上皮听觉上皮触觉上皮2、结缔组织(connectivetissue)位置:广布于身体各处,连接身体各种组织。特点:有大量的间质和多种细胞构成。细胞的位置不固定,不形成完整的细胞层。2、结缔组织(connectivetissue)功能:支持、保护、吸收、营养、修复及物质的运输等。种类:疏松结缔组织、致密结缔组织、脂肪组织、软骨组织、骨组织、血液淋巴等。A、疏松结缔组织特点:多种细胞分散在排列疏松的纤维之中。存在于各器官和组织间。细胞:成纤维细胞巨噬细胞纤维:胶原纤维弹力纤维B、致密结缔组织特点:含大量的胶原纤维和弹力纤维,细胞和基质较少。如:肌腱,含大量平行排列的胶原纤维束。韧带、大动脉管,含大量的弹力纤维束。皮肤的真皮层,大量胶原纤维交织成网状。C、脂肪组织特点:在疏松结缔组织中充满了大量脂肪细胞,分布在器官和皮肤之下。作用:支持、保护、保温、储能等。D、软骨组织特点:由软骨细胞和纤维、基质构成。透明软骨:含硫酸软骨素和大量胶原纤维。如支气管环等。弹性软骨:大量弹性纤维交织成网。如外耳廓等。纤维软骨:大量胶原纤维束。如椎间盘等。E、骨组织特点:骨细胞、纤维和基质构成。基质中含大量的无机盐。有:密质骨松质骨F、血液特点:具有流动性。血液血浆:血清+纤维蛋白原中性粒细胞血细胞红细胞颗粒细胞{嗜酸性粒细胞白细胞{嗜碱性粒细胞血小板无颗粒细胞单核细胞{淋巴细胞红血球嗜中性粒细胞嗜酸性粒细胞嗜碱性粒细胞3、肌肉组织主要由收缩性强的肌细胞构成。根据肌细胞的形态结构分为:骨骼肌心肌平滑肌A、骨骼肌肌细胞:长圆柱状,多核。含丰富的肌原纤维。肌原纤维肌球蛋白:粗肌丝肌动蛋白:细肌丝收缩就是肌动蛋白在肌球蛋白上的滑行。横纹肌图解B、心肌特点:心脏特有。具有横纹但不明显。肌细胞有分支,且只有一个核。细胞间形成闰盘,有利传导。受植物性神经控制,为不随意肌。C、平滑肌特点:肌细胞无横纹。广泛存在于脊椎动物的内脏器官。受植物性神经控制,为不随意肌。4、神经组织由神经细胞(神经元)和神经胶质细胞组成。神经元:形态
:树突、胞体、轴突分类:依功能分依形态分神经细胞神经细胞神经胶质细胞神经胶质细胞器官和系统器官(organ):
由几种不同类型的组织联合形成的,具有一定的形态特征和一定生理机能的结构。
系统(system):一些在机能上有密切联系的器官,联合起来完成一定的生理机能的结构。
第一节动物的繁殖一、繁殖繁殖力二、繁殖的方式·无性繁殖
·有性繁殖
分裂生殖配子生殖出芽生殖接合生殖孢子生殖孤雌生殖再生幼体生殖
·世代交替胚前发育胚胎发育胚后发育
第二节动物的胚胎发育
通常把高等动物的个体发育分为:胚胎发育(embryonicdevelopment)
——在卵膜内或母体内,由一个受精卵发育成为能单独生活的胎儿的过程。胚后发育(post-embryonicdevelopment)
——从卵孵化后或从母体分娩出来后的胎儿,经过幼年期、性成熟的青春期,直到成年期和老年期。胚前发育(pre-embryonicdevelopment)
——雌雄配子的分化与成熟过程,即生殖细胞经过增殖、生长和成熟三个阶段,成为具有受精能力的精子或卵子。胚前发育---配子发生生殖细胞是动物机体内的一种特殊分化的细胞,它是个体发生的基础。动物有性繁殖的最早阶段是配子发生(gametogenesis)。配子可分为精子和卵子,分别在雄性动物和雌性动物生殖腺发育成熟。通常把配子的发生过程称为胚前发育。生殖细胞的一般发生过程
不论是雄性生殖细胞或雌性生殖细胞,其发生的过程都经过增殖期、生长期和成熟期。1、增殖期原生殖细胞(又称为性原细胞)(primordialgermcell)——雄性精原细胞或雌性卵原细胞经过多次有丝分裂,数量不断增多。生殖细胞的一般发生过程
2、生长期部分精原细胞或卵原细胞开始生长:体积增大,成为初级性母细胞,即初级精母细胞或初级卵母细胞。在初级卵母细胞内大量积累卵黄颗粒等营养物质,合成和储存各种类型的RNA、核糖体、蛋白质3、成熟期初级精母细胞和初级卵母细胞经过二次成熟分裂,最后形成精子和卵子:第一次成熟分裂,每个初级精母细胞或初级卵母细胞染色体数减半,成为两个次级精母细胞或一个次级卵母细胞和一个极体。紧接着第二次成熟分裂,次级精母细胞形成精细胞,次级卵母细胞则形成一个较大的卵细胞和一个小的极体(polarbody),或者停留在第二次成熟分裂中期,直至受精开始。总结:一个初级精母细胞经过二次成熟分裂形成四个精细胞,精细胞再经进一步的发育成为精子;而一个初级卵母细胞则形成一个成熟的卵细胞和三个极体。精子发生(spermatogenesis)
都在雄性生殖腺内进行后生动物的精子发生的。同一精巢内的精原细胞并不是同时发育成为精子,而是周期性地由部分细胞进入发育期。因此,在曲细精管内,可以同时看到不同发育期的生精细胞。从精细胞到精子,细胞的形态结构发生了很大的变化。这些变化都与高度运动能力以利于接触卵子相关:1、当精细胞分化成精子时,细胞核体积变小,细胞核染色体致密化,核蛋白的成分显著变化,与遗传信息传递没有直接关系的物质如RNA和非组蛋白从核内清除。2、细胞质的主要变化是顶体(acrosomes)形成。顶体是精子的特有结构。由高尔基体形成的小液泡,集合成为较大的液泡,并在液泡中出现一个小的致密颗粒,称为顶体前颗粒(proscrosomalgranule);几个液泡集合成一个大的液泡,其内部的颗粒集合成顶体颗粒附在核的前端,成为顶体。精子的形状、大小和内部结构存在种间差异。人类精子-结构示意图卵子发生卵巢、卵子发生细胞体积的变化卵原细胞的增殖也是通过有丝分裂实现的,这一阶段细胞质并未发生大的变化。从卵原细胞形成初级卵母细胞:首先是细胞核发生一系列的减数分裂前期的变化;尔后进入生长期,积累卵黄,达到最终体积。蛙类刚从卵原细胞形成的初级卵母细胞,直径约为50微米,最终发育成的卵子直径约为1000-2000微米,需要大约三年。鸡卵则以较快的速度完成生长期,在排卵前6-14天内完成卵黄积累,卵母细胞体积可增加200倍。哺乳动物胚胎在母体子宫生长发育,营养物质由母体通过胎盘供应,因此卵子不需要贮备大量营养物质,没有急剧的生长期。小鼠的成熟卵体积仅增长30多倍。细胞质、细胞核的变化各种动物在初级卵母细胞阶段,细胞质和细胞核的结构都发生了较大的变化。内质网:结构逐渐变得复杂,网膜上有密集的核糖体,这种结构改变与卵母细胞迅速生长,必须高速度合成蛋白质有关。卵母细胞贮存的的核糖体足以供胚胎早期发育的蛋白质合成所需。线粒体:
数量增加,并与内质网的核糖体相连。卵母细胞细胞质表层呈凝胶状的结构为皮层:皮层中有一种特殊的颗粒称皮层颗粒,在卵的受精中起重要作用。初级卵母细胞在生长期大量积累卵黄颗粒,卵黄颗粒是胚胎早期发育的营养来源;卵黄颗粒在细胞内的分布与细胞的极性及胚胎发育过程的细胞分化关系十分密切。由于初级卵母细胞中积累的各种物质数量和分布的不同——卵内发生了物质的重新排列,因而产生了卵的极性:动物极(animalpole)通常细胞核位于卵细胞质较多、营养物质较少的一极,这就是动物极。植物极(vegetativepole)动物极相对的一极,营养物质集中。卵轴(eggaxis):通过动物极和植物极的轴。卵黄和其他物质如核糖体、线粒体等沿卵轴形成梯度分布。动物的早期胚胎发育动物的发育从受精开始,受精时雌雄生殖细胞--精子和卵子融合形成合子即受精卵。受精卵通过连续的分裂,产生大量细胞,细胞迁移、聚集、分化,共同构建新生命的基本结构,并在小动物出生时,提供自主的小生命所必须的器官。动物的早期胚胎发育一般是指从受精到器官原基建成的过程。一、受精受精是新生命的起点。指精子、卵子各自的单倍体基因组相融合形成二倍体合子的事件。在通常的情况下,受精过程包括精卵相遇,精子穿入卵子,引发卵子发生一系列变化,最终是二者原核的融合,形成二倍体的合子。动物的精卵相遇的物理因素是大多数动物的精子能自由活动,每次排出的精子数量是相当大,以及卵子的体积较大。更重要的是动物的卵子和彼此间有相互吸引的化学物质,使同种的精子与卵子相互识别。1、精卵的接近
1.1精卵识别(recognitionofeggandsperm)精卵识别分为距离识别、接触识别。距离识别---见于体外受精的水生生物。向化因子已在许多动物(刺胞动物、软体动物、棘皮动物、尾索动物)中发现:卵母细胞在完成2nd减数分裂后,可以分泌具物种特异性的向化因子,构成卵周特有的微环境,不仅有利于控制精子类型,而且可以使精子适时完成受精。向化因子的作用机制存在种间差异。1.2精子的获能哺乳动物的精子虽有运动能力,却无穿过卵子周围滤泡细胞、透明带的能力,精子只有在经过子宫和输卵管的途中接受若干生殖道获能因子的作用才具备受精能力,这种作用称为精子的获能。原因在于精子头的外表有一层能阻止顶体酶释放的糖蛋白,精子在子宫和输卵管中运行过程中,该糖蛋白被女性生殖管道分泌物中的酶降解,从而获得受精能力——获能(capacitation):除上述精子膜表面精液蛋白的去除以及膜表面蛋白的重组等,精子在获能过程中进而产生生化和运动方式的改变。精卵接触时引起的变化:
●顶体反应;●卵子的激活;●雌雄原核的形成和融合
顶体反应精子头部与卵膜成分接触诱发顶体反应(acrosomalreaction)。海胆受精过程
1、顶体破开,释放水解酶;2、精子前端与受体结合;3、入卵,卵黄膜膨胀。顶体反应的重要作用:释放顶体内的酶类,使精子膜成分重新分配、暴露或被修饰。精子细胞头部的顶体小泡开放并释放出一些水解酶(例如蛋白酶和糖苷酶),通过酶解作用溶解卵膜的胶状层和卵黄膜,形成通道。精子穿过通道,精卵质膜发生融合,随后精子的细胞核、线粒体和中心粒进入细胞内,在上述反应中,顶体的作用有如化学钻头,为精卵的结合打开通道。当精卵细胞融合时,通常是一个卵子只允许一个精子进入。这有两种阻断多精进入的机制:快速阻断机制:一旦有精子进入卵子,卵子上的精子结合受体随即失活,从而阻止更多精子附着;永久阻断多精进入的机制:通过受精膜的迅速膨胀来实现的。卵子激活时上述两种机制均被启动。
对于大多数动物来说,多精进入是有害的,会导致胚胎早期死亡;然而,两栖类和鸟类似乎允许多精进入,多余的精子在卵内被破坏。●卵子的激活(activation)未受精的卵
RNA转录、蛋白质合成等细胞活动几乎处于静止状态,
精子一旦与卵子接触
卵子本身就开始发生一系深刻的变化,这就是卵子的激活。精子诱导卵激活机制
●雌雄原核的形成和融合精子进入卵细胞后,核膜破裂,染色质变得松散,破碎的核膜与松散的染色泡重新聚集,形成雄原核(malepronucleus);卵细胞核在完成第二次减数分裂之后,形成的细胞核即雌原核;在中心粒的微丝作用下,雄原核向雌原核方向迁移.雌雄原核相遇之后:核膜互融,形成共同的核膜,融合后的受精卵称为合子,融合成的核即为合子的细胞核。受精过程到此结束,紧接着第一次卵裂开始。受精过程示意图精子胶质膜卵膜卵核受精膜卵原核中心粒纺锤体精原核二、卵裂卵裂的概念、特点
精卵融合后,受精卵仍然是单个细胞,受精卵经过多次分裂,形成很多分裂球的过程,称为卵裂。卵裂形成的细胞,称为分裂球(blastonere)。
卵裂与一般细胞分裂不同:是一系列迅速的细胞分裂,每次分裂之后,分裂球未及长大,又开始新的分裂。分裂的结果:细胞数目越来越多,分裂球越来越小。蛙受精卵分裂的过程卵裂卵裂卵裂卵裂卵裂囊胚受精卵海胆胚胎发育模式
前两次卵裂通过动植物轴,沿经线进行——经裂;第3次卵裂沿赤道方向进行,垂直于动植物轴——纬裂。卵裂类型
每个物种的卵裂方式是由两个因素决定的:①卵质中卵黄的含量及其分布情况;②卵质中影响纺锤体方位、角度和形成时间的一些因子。卵黄是使胚胎在没有外源食物的情况下得以发育的进化上的一种适应性选择;卵黄的量、分布决定卵裂发生的位置和分裂球的大小。各种动物卵内的卵黄物质含量与分布不同:
均黄卵(isolecithal)——文昌鱼;
中黄卵(centro)——昆虫;
端黄卵(telolethal)——如鸟类。上述不同卵的卵裂和早期胚胎发育过程也各不相同。卵裂的形式依细胞分裂是否彻底可分为完全卵裂和不完全卵裂两大类:★完全卵裂(totalcleavage)
整个卵参加分裂,多见于少黄卵。
均等分裂(equalcleavage)卵黄分布均匀的均黄卵,形成分裂球大小相等,如海胆、文昌鱼;
不等分裂(unequalcleavage)卵黄分布不均匀,形成的分裂球大小不等,如软体动物、蛙类等。★不完全卵裂(partialcleavage)多见于多黄卵,卵黄多,细胞分裂受阻,卵裂只在不含卵黄的部位进行。
盘裂(discalcleavage)分裂局限于胚盘(blastoderm)处,如乌贼、鸡卵;
表面卵裂(peripheralcleavage)分裂只限于卵的表面者,如昆虫卵。卵裂和囊胚形成示意图受精卵完全均等卵裂卵裂囊胚完全不等卵裂盘裂表面卵裂囊胚层囊胚腔三、囊胚的形成卵裂的后期,分裂球排列在一个中空的球形表面,形成一层——囊胚(blastula);囊胚的大小仍然与受精卵时相似。囊胚外面的一层细胞——囊胚层(blastoderm);中央的空腔称为囊胚腔(blastocoel)——里面充满液体或者液化的卵黄。胚胎的这一发育期为囊胚期。因为卵子类型不同,分裂的类型不同,所以,形成的囊胚形态也各不相同,概括起来,可以分为4种:1、腔囊胚均黄卵或少黄卵经多次全裂,形成皮球状的囊胚,中间有较大的囊胚腔,这种囊胚叫腔囊胚。凡全裂又等裂的类型,都形成腔囊胚。2、实心囊胚
有些全裂卵,由于分裂球排列紧密,中间没有腔,或者分裂初期尚有裂隙存在,以后被分裂球挤紧而消失成为实心球体,这种囊胚称为实心囊胚。水螅、水母,某些环节动物和软体动物的囊胚属此类型。3、表面囊胚
中黄卵进行表面卵裂,到囊胚期由一层分裂球包在一团实体的卵黄外面,没有囊胚腔,称为表面囊胚。如昆虫的囊胚。4、盘状囊胚
硬骨鱼类、爬行类、鸟类等典型的端黄卵进行盘状卵裂,形成盘状的囊胚,盖于卵黄上,称为盘状囊胚。从动物的进化来看:实心囊胚和原始的腔囊胚为较低等的类型,在海绵动物、腔肠动物、扁形动物和一些低等的环形动物中出现;两侧对称型的腔囊胚见于低等脊椎动物和某些无脊椎动物;两栖类是更高等的端黄卵型的腔囊胚;由于卵黄的集中,从腔囊胚发展成为无脊椎动物中黄卵的表面囊胚和脊椎动物及某些无脊椎动物端黄卵的盘状囊胚。高等哺乳动物的腔囊胚是次生均黄卵形成的更高级的腔囊胚。四、原肠胚的形成继囊胚期之后,胚胎开始形成原肠腔(gastrocoel)----将来的消化腔。原肠胚约含有1000个细胞。一般而言,原肠期间RNA的迅速转录恢复了个体丰富的遗传信息,标志着在分子水平上出现了个体特征,也标志着胚胎决定已经无法回复,自此胚胎发育中的细胞沿着不同的途径发育下去。这一阶段的胚胎称为原肠胚,胚胎发育期为原肠期。原肠胚形成示意图囊胚原肠腔原口囊胚腔内胚层外胚层内移内陷外包分层内转原肠形成方式原肠胚的细胞移动过程,称为原肠形成(gastrulation)或原肠作用。原肠形成的方式各类动物不同,主要的方式有:1、内陷(invagination)由囊胚植物极细胞向内陷入,形成二层细胞:外面的一层称为外胚层(ectoderm),向内陷入的一层为内胚层(endoderm)。内胚层围绕的空腔将形成未来的肠腔,称原肠腔(gastrocoele),原肠腔与外界相通的孔称为原口或胚孔(blastopore)。2、内移(migration)
由囊胚的一部分细胞移入内部而形成内胚层。初始移入的细胞位于囊胚腔中,排列不规则,接着逐渐调整排列成规则的内胚层。内移法形成的原肠胚没有原口,以后在胚体的一端开孔,形成原口。3、分层(delamination)
囊胚细胞分裂时,细胞沿切线方向分裂,从而形成内外两胚层。腔囊胚向内分出内胚层——某些水母属的水母;实心囊胚向外分出外胚层——某些水螅水母。4、内转(involution)
通过盘裂形成的囊胚,分裂的细胞由一面边缘向内转,再伸展成为内胚层。5、外包(epiboly)
动物极的细胞分裂快,植物极细胞由于卵黄多分裂较慢,结果动物极细胞逐渐向下包围植物极,形成外胚层,被包围的植物极细胞形成内胚层。一些软体动物与两栖动物蛙的原肠形成就是外包。以上原肠形成的几种形式往往不是单一进行,常常二种或二种以上同时进行,最常见的是内陷与外包同时进行,分层和内移相伴进行。原肠形成方式
根据胚胎发育中胚孔的形成发展,将3胚层多细胞动物分为:原口动物(Prolostomia)、后口动物(Deuterostomia)原口动物胚孔成为成体的口——扁形动物、纽形动物、线形动物、环节动物、软体动物、节肢动物等。后口动物胚孔成为成体的肛门(或者封闭),成体的口是在胚孔相当距离之外重新形成的——棘皮动物、半索动物、所有的脊索动物。中胚层的形成三胚层动物在内、外两胚层形成之后继续发育,在内外胚层之间形成中胚层(mesoderm)在中胚层之间形成的空腔即体腔(coelom)——真体腔。中胚层形成的方法有以下两种动物的胚层与体腔
中胚层形成示意图外胚层内胚层体腔囊法端细胞法中胚层细胞囊胚腔体腔囊原肠腔原口囊胚腔中胚层及体腔的形成1、端细胞法(telocellsmethod)在胚孔的两侧,内外胚层交界处各有一个细胞分裂成细胞团,形成索状,并向内外胚层之间伸展,形成为中胚层。由于中胚层之间的真体腔是中胚层细胞向内和向外裂开形成的,故称裂体腔(schizocoel)。端细胞法又称为裂体腔法(schizocoelousmethod)。原口动物均以裂体腔法形成中胚层和体腔。高等脊索动物也由这一方式形成中胚层、体腔,但具体的形成过程更复杂。2、体腔囊法(coelesacmethod)
在原肠背部两侧,内胚层向外突出成对的囊状突起,称体腔囊(coelomsac);体腔囊逐渐发育增大并与内胚层脱离,在内外胚层之间逐步扩展成为中胚层,中胚层包围的腔为体腔。由于体腔囊来源于原肠,故又称肠体腔,此法又名肠体腔法(enterocoelousmethod)。后口动物(棘皮、毛颚、半索、原索、脊索动物)由肠体腔法形成中胚层和真体腔。中胚层、体腔的产生
原肠胚时期,细胞分裂变慢,细胞开始生长,细胞核内的RNA转录作用开始明显,新的蛋白质开始合成。原肠胚的形成是动物发生过程的一个重要阶段:囊胚期以前,胚胎的构造和生理作用都很简单,构成囊胚的细胞的结构基本类似,或仅有少许差别,代谢作用也很单纯。从原肠胚开始,细胞的分布及其形态结构均发生了变化,构造方面是胚层的分化,特别是中胚层出现,各种细胞初步特化,为以后复杂的组织和器官打下基础;在生理方面随着细胞构造的特化,新的蛋白质的合成,细胞的功能也有了分工。
从动物的系统发育来看:海绵动物和腔肠动物虽然是多细胞动物,但无论是构造或生理活动都是比较简单的,相当于两个胚层的胚胎。扁形动物起始有中胚层,构造比较复杂,细胞分化明显,生理活动有显著改变。更高等的动物都是从有三个胚层的胚胎发育的,可见三胚层的出现是动物进化上的一个重要阶段。胚层分化三胚层形成之后,动物体的组织和器官开始分化。脊椎动物器官发生的第一阶段是神经胚形成,最终导致中枢神经系统形成。胚胎发育中三个胚层的变化以内胚层最为简单,中胚层最为复杂,外胚层最为特异。原肠腔内胚层中胚层外胚层
胚层分化胚层分化内胚层:变化大部分涉及膜的外凸和内凹——分化为消化管的大部分上皮,肝、胰、呼吸器官,排泄器官和生殖器官的小部分;胚层分化中胚层:分化为肌肉,结缔组织,生殖和排泄器官的大部分;
中胚层变化最大,形成的器官也最多——骨胳、肌肉、结缔和上皮组织没有一样不是由中胚层参与形成的。中胚层介于内、外胚层之间,与内胚层结合形成脏壁,与外胚层结合形成体壁。中胚层的生骨节和生肌节,又形成骨骼和骨肉组织胚层分化外胚层:细胞分化是多种多样的——分化为皮肤上皮,包括皮肤腺和其他皮肤衍生物,神经组织、感觉器官和消化管的两端。胚层分化原肠胚外胚层中胚层内胚层表皮附属结构神经系统感官脊索真皮肌肉内脏器官外膜排泄系统生殖系统循环系统消化道上皮呼吸道上皮肝胰等腺体器官建成(organogenesis)胚胎的器官原基形成之后,按各自的方向进一步分化,并对周围的组织起诱导作用,使有关组织能协调地发育并进一步相互结合形成器官。胚胎的器官形成涉及两方面的问题:一方面是胚层的变化,另一方面是细胞的分化。上述两方面的变化是同时进行的。内胚层的变化直接从内胚层派生出来的组织,大部分都属于消化道。这些组织再与中胚层、与外胚层形成的组织结合起来,形成消化系统与呼吸系统,以及泄殖系统的一部分。中胚层的变化
在脊椎动物的胚胎发育中,中胚层首先形成脊索(notochord)、中胚层、间充质,三者均位于内胚层和外胚层之间。外胚层的变化外胚层形成皮肤的表皮,以及神经系统和感觉系统。表皮与中胚层衍生的真皮相接的部分为生发层,能不断地分裂向表面生长。表皮细胞分化为角质层及其衍生物,如鳞片、羽毛和毛发。表皮生发层深入到真皮部分,分化为汗腺和哺乳动物的乳腺。第四节胚后发育和个体成长动物从卵孵出或从母体产出之后直到生命终结,都属胚后发育,其中伴随着个体成长的过程。卵生胎生卵胎生直接发育间接发育个体成长:幼体生长阶段、生殖生长阶段。胚后发育直接发育变态发育(如蛙)(爬、鸟、哺、鱼)幼体生长的主要特点个体不再形成新的器官,幼体的器官逐渐发育完善,功能加强,个体长大。这个阶段服从两个规律:分阶段持续性生长、器官部位的异律生长。
分阶段持续性生长昆虫
从刚孵出的幼虫,经6次蜕皮才长成成虫;对虾
经历无节幼体、蚤状幼体、糠虾幼体长成为仔虾;人
从婴儿、幼儿、童年、少年到青年。器官部位的异律生长幼体生长各阶段都表现了异律性:不同生长阶段所占时间不相等,各阶段生长速度不相同,身体各部位(包括器官)生长不按比例。以人为例幼儿期头部比例大,儿童到少年期身体逐渐长高,先上肢生长,之后下肢生长,头部比例下降,最后才是生殖器官的生长。成体的生殖生长幼体长成成体之后,经发育,生殖腺系统达到功能成熟——性成熟过程(maturation)。性成熟是生长的继续,又是生长过程质的飞跃。性成熟之后机体仍能继续生长一个时期——成体的生殖生长(adultreproductiongrowth)。这一阶段生长速度往往比幼体生长慢,但存在种间、个体间差异。外观上,生殖生长出现第二性征,有的种类出现变态,如昆虫、蛙类等。人性成熟大约在12-13岁(女)、14岁(男),此期间,内分泌腺开始分泌性激素,生殖腺成熟了,但体格还在增大,副性征逐渐明显。第五节生物发生律德国学者海克尔(Haeckel,E.1866)提出:
生物发生律(lawofbiogenesis),或称重演律(lawofrecapitulation):“生物发展史可分为两个相互密切联系的部分,即个体发育(ontogeny)和系统发展(发育phylogeny),也就是个体的发育历史和由同一起源所产生的生物群的发展历史。个体发育史是系统发展史的简单而迅速的重演。”蛙其个体发育由受精卵开始,经囊胚、原肠胚、三胚层胚、无腿蝌蚪、有腿蝌蚪,变态成为蛙。这个过程反映了系统发展所经历了的单细胞、单细胞群体、腔肠动物、原始三胚层动物、低等脊椎动物、鱼类到两栖类的基本过程。蛙的个体发育重演了其祖先的进化过程。高等脊椎动物成体用肺呼吸,而它们的胚胎期出现鳃裂。鳃裂和鳃是圆口类和鱼类的呼吸器官,可见其个体发育重演了系统发育。生物发生律对了解各类群动物之间的亲缘关系及其发展线索提供了理论依据。许多动物在形成结构上难以确定其分类地位时,常常可以由胚胎发育找到答案。当然,这里的“重演”绝不能理解为机械的重复:个体发育往往有新的变异出现,不断地补充和丰富系统发展。冯•
贝尔(K.E.vonBaer1792–1876)比较解剖学之父通过比较多种脊椎动物的胚胎发育之后,发现脊椎动物的早期胚胎具有如下共同特征:
种系特征性发育阶段(phylotypicstage)
---在一组动物中,属于所有动物共有的结构总是比用于区分不同动物种类的特征结构优先发生。这就是冯•贝尔法则。种系特征性发育阶段所有脊椎动物具有的结构,例如脑、脊髓、脊索、体节、主动脉弓等,都优先发生;而不同纲的特征结构,如四肢、羽毛、毛发,则后发生。因而,鱼类、两栖类、爬行类、鸟类及哺乳类的原肠胚及神经胚之后的早期胚胎都很相似,随着胚胎进一步发育,它们走向各自不同的发育途径,胚胎开始依次具有各纲、目、属的特征,最终具有种的特征。在不同的脊椎动物物种中,胚胎发育的更早或更晚阶段是不同的.为什么存在一个共同的种系特征发育阶段?最近的假设:可能存在具有组织者功能的过渡性结构(如脊索),能释放信号,诱导胚胎的构建。在共同的种系特征性发育阶段之后,不同种属的脊椎动物胚胎发育必须受到调整和修饰,发育成为具有各自种属特征的个体。原生动物---生物学特征单细胞或单细胞群体,细胞内具完成各种生理功能的胞器;具备生物的各种营养类型:光合自养性营养(植物性营养)、吞噬性营养(动物性营养)、腐生性营养;出现基本的酶系;出现水中运动的运动类器官;具无性生殖、有性生殖两种生殖方式;有些种类具特有的外壳。剖析代表动物,掌握结构机能归纳主要特征,全面解读分析进行门的分类,认识重要类群了解经济意义探究系统发展本章学习纲目
第一节代表动物
--大草履虫
(Parameciumcaudatum)
一、生活习性
形态似草鞋;纤毛表膜刺丝泡口沟—胞口--胞咽—胞质---胞肛食物泡伸缩泡大核—致密小核—泡状草履虫的结构二、形态结构鞭毛、纤毛的基本结构
A、纤毛横切;
B、纤毛结构图解
伸缩泡(contractilevacuole)的主要功能---调节水分伸缩泡的结构、机理
三、生理机能运动营养(动物性)
呼吸
排泄(水分调节)
生殖(无性\有性)
草履虫的分裂生殖大草履虫接合生殖图示
眼虫、大草履虫繁殖方式第二节原生动物门的主要特征1、单细胞有机体;2、具有类器官(鞭毛、纤毛、伪足,食物泡,伸缩泡);3、营养有植物性、动物性、腐生性;4、呼吸和排泄靠体表;5、包囊或卵囊渡过不良环境;6、生殖有无性、有性;7、具应激性.原生动物-细胞质、细胞核
变形虫图示
表膜(pellicle):
原生动物的细胞膜的统称;表膜具有保护和帮助虫体运动等功能。在光学显微镜下,通常可将胞质分为内质(ectoplasm)、外质(endoplasm)。外质:相对透明、质地较密;内质:具有很多颗粒,比外质易于流动。
一般只有一个核,但有的种类(多核变形虫、蛙片虫)有多个核。
泡状核:染色质较少,分布不均,或聚集或分散,或相连成疏松的网状等;
致密核:染色质甚多,均匀而致密地散布在核内。原生动物的表膜外有的具有纤毛或鞭毛,有的能变形伸出伪足(pseudopodium)。鞭毛、纤毛、伪足是运动器。鞭毛(cilium)数目较少较长,多着生于细胞的某一部位;纤毛(flagellum)数目较多较短,着生于体表各个部位。鞭毛和纤毛的微细构造基本相同:9(2)+2。鞭毛、纤毛打动时弯曲是微管彼此滑动的结果,由ATP供应能量。变形运动的实质是肌动蛋白丝在肌球蛋白丝上滑动形成的。鞭毛、纤毛、伪足原生动物的生殖分为:无性生殖(asexualreproduction)有性生殖(sexualreproduction)。生殖见于所有的原生动物,有的种类(如锥虫Trypanosoma)只有无性生殖:
二分裂(binaryfission)、多分裂(multiplefission)、
出芽生殖(buddingreproduction)、质裂(plasmotomy)。1、无性生殖
眼虫、大草履虫—繁殖方式多分裂:细胞核先分裂多次,形成多个子核,随后细胞质分裂,最后形成多个子细胞。多分裂也称裂殖生殖(schizogony),多见于孢子虫纲;出芽生殖:实质是二分裂,只是两个子体大小不同,大的为母体,小的为芽体;质裂:见于多核的种类,分裂时核不分裂,细胞质分裂并围绕部分核,形成若干个多核的子体,子体分开再恢复为多核的新虫体,如多核变形虫(Pelomyxa)、硅片虫(Opalina)等属此。主要为:配子生殖(gamogenesis)、接合生殖(conjugaton)。配子生殖:存在于多数原生动物中,虫体经减数分裂(meiosis)形成两性配子(gamete),配子融合(syngamy)或受精(fertilization)发育为新个体。同配生殖(isogame)——融合的两性配子的形状、大小相同。异配生殖(heterogame)——融合的两性配子的大小、形状不同。2、有性生殖★呼吸与应激性呼吸----扩散作用
应激性原生动物可以对外界刺激作出反应:趋向或避开某些物质、光线等刺激。眼点是光感受器
第二节原生动物门的分类1、鞭毛虫纲:植鞭亚纲;动鞭亚纲2、肉足虫纲:根足亚纲;辐足亚纲3、孢子虫纲:晚孢子亚纲;焦虫亚纲4、纤毛虫纲:动片亚纲;寡毛亚纲;多膜亚纲
原生动物类群简介已命名的原生动物超过64000种,其中半数以上为化石种类。原生动物的分类至今意见不一。根据运动胞器等特征,可将原生动物分为:
鞭毛虫纲(Mastigophora)、肉足虫纲(Sarcodina)、孢子虫纲(Sporozoa)、纤毛虫纲(Ciliata)。鞭毛虫纲(Mastigophora)主要特征:
具鞭毛,营养方式有三种,无性繁殖方式为纵二分裂。根据营养方式又分为二个亚纲:植鞭亚纲、动鞭亚纲。植鞭亚纲(Phytomastigina)虫体通常具色素体,能进行光合作用,属自养型,多数自由生活。
常见种类:绿眼虫(Euglenaviridis),夜光虫(Noctiluca),团藻(Volvox)。
眼虫结构图动鞭亚纲(Zoomastigina)虫体一般无色素体,为异养型,多数种类与多细胞动物共生或寄生。常见种类:利什曼原虫(Leishmania):杜氏利什曼原虫(L.donovani)——寄生于人体肝、脾等内皮系统,引起“黑热病”,
由白蛉子(Phlebotomus)传播。黑热病为我国重点防治的5大寄生虫病(血吸虫病、疟疾、黑热病、丝虫病、钩虫病)之一。肉足虫纲(Sarcodina)主要特征:
具伪足,可做变形运动;均为异养生活,少数自由生活;多数无性繁殖,少数有性;有些种类具有各种骨骼。分二亚纲:根足亚纲;辐足亚纲。
变形虫图示
变形虫的结构根足亚纲(Rhizopoda)具有指状、叶状、锥状或网状伪足,但无轴丝,少数寄生于昆虫或脊椎动物体内。
痢疾内变形虫(Entamoebahistolytica)寄生于人体肠道里,能溶解肠壁组织引发痢疾。
滋养体:为寄生原虫的寄生阶段;
包囊:为寄生原虫的感染阶段。痢疾内变形虫生活史溶组织内阿米巴生活史根足亚纲(Rhizopoda)表壳虫、球房虫有孔虫目(Foraminiferida)虫体具碳酸钙、拟壳质的单室或多室外壳,壳上多孔,伪足由小孔伸出;种类、个体数量巨大——已知的约2万余种,地中海一些海岸每克泥沙中含5万多个有孔虫壳;虫体死后其坚硬的外壳沉积海底,形成了富含钙质、硅质的特殊软泥,覆盖了世界海洋1/3海底。可根据有孔虫识别地层沉积相,推断地质年代,也可以用来进行地层对比,寻找沉积矿物,如石油等。辐足亚纲(Actinopoda)伪足轴型,一般漂浮生活。
太阳虫(Actinophrys)多淡水产;等棘虫(Acanthometra)辐球虫、棘骨虫。肉足纲—代表动物有孔虫(根足亚纲)、放射虫(辐足亚纲)二目:是很古老的生物,自前寒武纪就已存在。孢子虫纲(Sporozoa)均有顶复合器结构(见P.48图3-24),全部营寄生生活,生殖方式和生活史复杂,都有孢子期。
晚孢子亚纲(Telosporea)顶复合器发达,生活史为2段周期或3段周期,有孢子阶段。常见种类:单房簇虫(Monocystis)、疟原虫(Plasmodium)。焦虫亚纲(Piroplasmia)顶复合器不发达,无配子生殖和孢子生殖。巴贝斯虫(Babesia)。纤毛虫纲(Ciliata)主要特征:
成体或生活史中的某个时期具纤毛;无性繁殖为横二分裂,有性生殖为接合生殖;细胞核有营养核(大核)、生殖核(小核)之别;是构造最复杂的一类原生动物。根据纤毛模式、胞口构造等分为三亚纲:
动片亚纲(Kinetofragminophora):体表纤毛均匀分布,无复合纤毛器。结肠肠袋虫(Balantidiumcoli);肾形虫(Colpodasteini)寡毛亚纲(Cligohymenophora):口区发达,多数具复合纤毛器。草履虫(Paramecium);钟形虫(Vorticella)多膜亚纲(Polyhymenophora)
口区具显著的口旁小膜带,体表纤毛一致或成为复合纤毛结构,如
棘毛(cirrus)
旋口虫(Spirostomum)。
纤毛虫纲-代表动物
第四节原生动物与人类的关系一、有益方面二、有害方面
附:
草履虫等纤毛虫:能分泌多糖,多糖改变了污水中颗粒物的表面电荷,使颗粒聚合沉淀;四膜虫:1个四膜虫,12h,能取食7200个细菌;当密度达60000个纤毛虫/ml时,可以有效降低生活污水中细菌的数量。原生动物作为研究材料:取材容易、培养方便、生命周期短、容易观察;真核生物受精后合子中限制性内切酶的作用及其特性,就是在植鞭虫类原生动物衣滴虫(Chlamydomonas)中首次发现的。
第五节原生动物的系统发展
一、起源二、演化
原生动物门的进化地位原生动物是动物界最原始、最低等的动物。
分子生物学、古生物学的研究:原生生物是目前已知的最原始的真核生物——包括一切单细胞、多细胞群体的单细胞生物。多细胞群体的单细胞生物:一般未出现细胞分化,某些种类也仅仅是体细胞和生殖细胞的区别,体细胞在群体内各自独立。明显属于植物界——衣藻、团藻等绿藻;明显属于动物界——草履虫、变形虫等;介于动物界、植物界、真菌界之间的眼虫、粘菌等。为叙述方便,并与通行的动物学参考书相一致,将上述种类归于原生动物门——单细胞动物(unicellularanimal)。轴细胞繁殖细胞
虫形体幼虫(寄生在肾内)轴细胞核虫形体胚胎体细胞两性生殖腺滴虫形幼虫轴细胞从寄主尿中排出幼虫
体细胞(单层)卵母细胞滴虫形幼虫双胚虫直泳虫成体成体成体
中生动物二、多细胞动物起源于单细胞动物的证据1、古生物学方面的证据2、形态学方面的证据3、胚胎学方面的证据三、多细胞动物起源的学说(一)群体学说(colonialtheory)起源于群体鞭毛虫1、原肠虫(gastraea)学说Haeckel,1874原肠虫学说示意图囊胚虫原肠虫2、吞噬虫(phagocitella)学说梅契尼柯夫,1887吞噬虫囊胚虫吞噬虫学说示意图3、扁囊胚虫(plakula)学说OttoButshli,1883扁囊胚虫学说示意图扁囊胚虫两侧原肠虫(二)合胞体学说(syncytialtheory)Hadzi,1953Hanson,1977合胞体学说示意图原始的多核纤毛虫起源于多核纤毛虫的原始类群合胞体细胞化(三)共生学说(symbiosistheory)
共生学说示意图第一节海绵动物的主要特征
体制不对称、少数辐射对称;细胞没有组织分化;身体由皮层、胃层两层细胞构成,皮层为单层扁平细胞,胃层为领鞭毛细胞;无消化腔,只行细胞内消化;具有独特的水沟系统;具有硅质、钙质的骨针或角质的海绵丝;无性生殖为外出芽和芽球;有性生殖的受精特殊,胚胎发育有两囊幼虫、逆转现象;没有神经系统。#海绵动物固着生活在水中物体上,而且看不出它们的运动——1857年以前,被视为植物。第二节海绵动物的结构机能体制、体壁结构:体制不对称或辐射对称;体壁由内、外两层细胞和中间的中胶层(mesoglea)构成。海绵动物是低等的多细胞动物,细胞间保持着相对的独立性,尚无组织和器官的分化。每个个体由体壁和体壁围绕的中央腔构成。外层又称皮层(dermalepithelium)由单层扁平细胞(pinacocytes)组成,无基膜(basementmembrane),细胞的边缘能收缩。皮层部分细胞特化为管状-孔细胞(porocyte),广泛分散在体表,故名多孔动物(Porifera)。孔细胞可收缩,能调节孔的大小,从而控制水流。内层又称胃层(stomachicepithelium)由特殊的领细胞(choanocyte)构成;领细胞具一透明的细胞质突起形成的领(collar),领的中央有一鞭毛,鞭毛打动引起水流,水中的食物颗粒和氧主要由领携入细胞内营细胞内消化。中胶层
为胶状,其间散布有钙质、硅质骨针(spincule)和类蛋白质的海绵丝(sponginfiber)、几种变形细胞(amoebocyte)。骨针和海绵丝起支持作用。骨针形状多种,有单轴、三轴、四轴等。海绵动物——骨骼中胶层
一部分变形细胞能分泌形成骨针,称造骨细胞(scleroblast);部分能分泌海绵丝,称成海绵丝细胞(spongioblast);还有部分变形细胞有排泄作用,或细胞内消化,有的还能形成精子和卵子,称为原细胞(archeocyte)。中胶层中还有一些星芒细胞(collencyte),认为具有神经传导作用。水沟系统(canalsystem)海绵动物的成体没有运动能力,呼吸、摄食、排泄、生殖等生理机能都依靠水沟系统中的水流来实现。水沟系统分为三类:单沟型、双沟型和复沟型。1、单沟型(ascontype)
水流直接由孔细胞流入中央腔,再由中央腔的出水孔流出;水流途径:外界水流-孔细胞进水小孔-中央腔-出水口-外界水流。白枝海绵(Leucosolenia)2、双沟型(sycontype)
相当于单沟型体壁褶迭,形成许多平行的管。在外侧的为流入管(incurrentcanal),向中央腔的为辐射管(radialcanal)。
双沟型海绵体壁增厚了,领细胞层面积增大了,滤食能力也增强了。水流途径:外界水流-流入孔-流入管-前幽门孔-辐射管-后幽门孔-中央腔-出水口-外界水流。毛壶(Grantia)。3、复沟型(leucontype)
在双沟型体壁基础上进一步褶迭,体壁更厚,领细胞层面积更大,中央腔缩小,滤水速度也更快。水流途径:外界-流入孔-流入管-前幽门孔-鞭毛室-后幽门孔-流出管-中央腔-出水口-外界。矶海绵(Reniera)、淡水海绵(Spongilla)等许多大型海绵:它们每天滤水量超过自身体积的上万倍。海绵动物中领鞭毛细胞的数目随水沟系统的复杂而增加:通过海绵体水流的速度和流量也增加了。据测算,鞭毛室水流速度约为1.050mm/s,但全部鞭毛室比出水孔大1000-2000倍——出水孔的水流速度可能>8cm/s。一个直径1cm,高10cm的海绵,一天可通过82L的海水!第三节海绵动物的生殖和发育1.无性生殖——出芽、芽球、再生2.有性生殖——特殊无性繁殖1、出芽生殖(budding)体壁局部向外突出形成芽体,成熟后脱落长成新个体;2、形成芽球(gemmule)芽球由中胶层生成,由若干原细胞(即变形细胞)聚成堆,外包几丁质膜或骨针。一个海绵可形成许多芽球,成体死后芽球能耐恶劣环境,一旦环境改善,芽球内的细胞便释放出来形成新个体。3、再生能力白枝海绵只要碎片超过0.4mm,带有若干领细胞就能再生,重新长成新个体。
附:人造海绵出现之前,因可以吸收大量水分,海绵丝在外科上用于吸收药液和脓血,洗澡、洗擦等方面。利用无性繁殖方法大量繁殖海绵:切成小块,挂在固体物上,置于海底,数年后取出——使有机质腐烂——角质海绵丝洗净——药物漂白即可。最著名的出产地:地中海、墨西哥海湾——年产量曾达1500吨。有性生殖海绵中有性生殖很普遍,多雌雄同体,但精卵不同时成熟,少数雌雄异体。受精方式特殊:生殖细胞由中胶层的变形细胞形成,部分领细胞亦可脱去鞭毛和原生质领后发育为精子。成熟精子随水流进入其它个体,由领细胞携入到中胶层与卵结合。海绵的胚胎发育相当特殊:胚胎发育中有两囊幼虫(amphiblastula)和逆转现象(inversion)。海绵动物的原肠作用与其它后生动物相反,称“逆转现象”,故列为侧生动物(Parazoa)。海绵动物—胚胎发育第三节海绵动物门的分类已知的海绵动物约1万种,栖息环境多样:赤道——两极;潮间带——5000m深海。根据骨针、水沟系等特征,分为三纲:1、钙质海绵纲;2、六放海绵纲;3、寻常海绵纲
1、钙质海绵纲(Calcarea):骨针钙质,水沟系简单,个体较小,多生活于浅海。白枝海绵、毛壶。2、六放海绵纲(Hexactinellida):骨针六放,硅质,或由硅质丝联成网状。体较大,单体,常对称,主要生活于450-900m水深或更深海底。偕老同穴(Euplectella)——体花瓶状或柱状,中央腔内有1对俪虾寄生;佛子介(Hyalonema)。3、寻常海绵纲(Demospongiae):硅质骨针或海绵丝,或两者联合,骨针单轴或四射型,或两种骨针均存在,埋在海绵丝中,非六放型。95%海绵属此纲。生活于海洋或淡水,如穿贝海绵(Cliona)、淡水海绵(Spongilla)、沐浴海绵(Euspongia)。附:有些淡水海绵要求环境具备一定的物理化学条件——作为水环境的鉴别之用。海绵动物-类群第四节海绵动物的地位★进化地位海绵动物(多孔动物)为多细胞动物:身体由皮层、胃层(领鞭毛细胞)组成;具独特的水沟系统。海绵动物的胚胎发育等方面也与其它多细胞动物显著不同。一般认为:海绵动物
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