第四章 生殖与个体发育

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1、第四章 生殖与个体发育,学习目标 掌握生殖的基本类型 熟悉胚胎发育的一般过程，了解发育的机制 了解个体发育异常的影响因素,医 学 生 物 学,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,一、无性生殖, 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。 无性生殖的类型 分裂生殖 出芽生殖 孢子生殖 营养生殖,医 学 生 物 学, 分裂生殖 由成熟亲体

2、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。, 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, 无性生殖的类型, 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, 无性生殖的类型, 营养生殖 即由根、茎、叶等高等植物

3、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”,医 学 生 物 学,二、有性生殖, 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。 有性生殖的类型 同配生殖 异配生殖 卵式生殖 单性生殖,医 学 生 物 学, 有性生殖的类型, 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, 有性生殖的类型, 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

4、相同，一大一小。,医 学 生 物 学, 有性生殖的类型, 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, 有性生殖的类型, 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, 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。 经常性孤雌生殖：永久性孤雌生殖。可分为两种情况： 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

5、精卵和未受精卵两种，前者发育成雌虫，后者发育成雄虫。 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。 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,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

6、胚期、神经胚期和器官发生期。 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, 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,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。

7、 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。, 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,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。, 原肠胚期, 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。 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

8、。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, 原肠胚期, 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。 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。 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,医 学 生 物 学, 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

9、化和形态构建剧烈变动的阶段。,医 学 生 物 学, 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, 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, 器官发生期,此期之前，胚胎的未来

10、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, 器官发生期, 器官发生期,高等脊椎动物三胚层形成的组织和器官,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

11、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, 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, 胚胎发育中细胞之间的相互作用, 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,初级诱导：第二条脊索诱导受体细胞神经板 次

12、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, 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, 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

13、：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,医 学 生 物 学, 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,三、胚后发育,胚后发育动物从卵膜孵

14、出或从母体分娩后，经过幼年、成年直到衰老死亡的过程。 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, 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, 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。 衰老的形体变化 毛发灰白并脱离

15、、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。 衰老的机制 遗传决定说 自由基与衰老学说 神经内分泌-免疫调节学说,医 学 生 物 学,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

16、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。, 遗传决定说,医 学 生 物 学, 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,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。,医 学 生 物 学,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, 自由基与衰老学说,机体中存在清除自由基的保护机制： 线粒体是相对独立的结构，减少对其他结构的损害。 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,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, 神经内分