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1、卵裂期是指受精卵快速有丝分裂增加细胞数目，并产生由较小的细胞构成的囊胚(blastula)的过程。卵裂的主要特点包括： 分裂周期短; 几何级数增加细胞数目 分裂球的体积下降（但核质比渐大），但胚胎的总体积不变； 早期卵裂只有S期和M期，随发育卵裂的速度渐慢； 卵裂期合子基因大多处于休眠状态； 卵裂常经历由均等裂向不均等裂变化。,第七章 卵裂（cleavage）,第一节 胚胎的卵裂方式,从受精卵分裂到囊胚形成是动物早期发育的一个重要阶段，此阶段主要有以下重要变化通过快速有丝分裂，发育由单细胞进入多细胞状态，细胞间的联系由此建立在早期的细胞增殖中，通过细胞质的不均等分配，出现了胚胎细胞的早期定向分
2、化在雌核、雄核融合前以及早期细胞分裂阶段，胚胎发育信息的获得来自于储备的母体基因表达产物，伴随细胞分裂和囊胚的发育，合子基因库启用，子代“自主性”的发育开始,一、卵裂的类型,1、卵裂的方式 经线裂(meridional cleavage):指卵裂面与AV轴平行的卵裂方式。纬线裂(equatorial cleavage):指卵裂面与AV轴垂直的卵裂方式。 2、影响卵裂方式的因子卵黄含量（少黄卵，间黄卵，中黄卵，端黄卵）和分布；卵质中影响纺锤体方位角度和形成时间的一些因子,卵裂球完全分开少黄卵的卵裂方式,卵裂球不完全分开，仅胞质集中处产生分裂沟多黄卵的卵裂方式,3、卵裂类型,卵裂球排列方式不同,辐
3、射型全卵裂,海鞘：经经纬经，8次分裂后产生的256细胞柱形胚胎在两极细胞移动封口后成为中空柱形囊胚。,海胆：第四次分裂将开始不均等分裂，第7次分裂后产生128细胞组成的囊胚(see next slide). 植物极的micromeres是生骨中胚层命运，具有起动原肠作用、诱导第二胚轴的活性。,海胆早期囊胚的细胞体积一致，其后长出纤毛，使囊胚可在受精膜内转动，同时也因细胞的增殖，细胞变窄。 囊胚腔形成的2种可能机制：a, 卵裂球分泌的蛋白进入囊胚腔中，导致腔中液体粘稠而吸取胚外水分，腔内的膨胀压阻止了细胞向腔内增生；b, 细胞与受精膜内的透明层紧密粘接，使细胞不能向腔内增生。 囊胚的孵化：由动物
4、极细胞分泌孵化酶降解受精膜。,蛙类：卵黄对卵裂的阻碍作用导致卵裂沟延伸缓慢、第三次纬裂发生不均等分裂；两个第五次纬裂速度不同，植物极半球分裂的速度始终较慢，所以囊胚的植物极细胞较大。,囊胚腔（液）作用囊胚液为碱性物质，能减低细胞表面的界面张力，使局部表面容易产生伪足囊胚液中钙离子含量极低，有利于细胞内陷和减低这些内陷细胞集聚的能力，产生对细胞的运动和分散的外界条件囊胚液是一种高渗液，它具有使细胞形成变形细胞的作用 囊胚腔细胞的内表面有细胞外基质，如：纤连蛋白（fibronectin）和片层蛋白（lamini）囊胚腔不仅是原肠作用时为内卷和内陷细胞提供一个空间场所，同时也提供了细胞迁移的机制和条
5、件以及与其成体组织相似的内环境,螺旋型全卵裂：均采经线裂。第三次分裂前，卵裂球内的纺锤体转动45度，然后向动物极方向出芽小卵裂球。其后的大卵裂球以同样方式产生一大一小子分裂球，而小分裂球只生成小卵裂球。 形成的囊胚无囊胚腔。,旋转型全卵裂,哺乳动物的早期卵裂发生在输卵管中。,桑椹胚,排卵,胚泡,植入早期,输卵管,透明带,受精,子宫,哺乳动物旋转型全卵裂：第1次为经线裂，其后的2个卵裂球各采不同的卵裂方式。 早期卵裂球的卵裂不同步，可产生奇数细胞的胚胎。,哺乳动物卵裂球的致密化compaction: 发生第三次卵裂后不久,小鼠8细胞胚胎compaction前后,Compaction的机制: 8细
6、胞胚胎的外层胞间形成紧密连接(tight junctions)，而内层胞间形成缝隙连接(gap junction)。 注射了E-Cadherin抗体的胚胎不能够致密化。 在4细胞期激活蛋白激酶C导致compaction发生。因此，Compaction可能始于蛋白激酶C的活化，它引起细胞骨架的重排，在膜上均匀分布的E-Cadherin重新定位在胞间相交处。,哺乳动物囊胚细胞命运的早期分化位置决定论 16细胞期桑椹胚(morula):位于内部的少数细胞产生的子细胞将组成内细胞团(inner cell mass)，而位于外部的细胞产生的子细胞大多构成滋胚层(trophoblast)。 32细胞期胚泡
7、(blastocyst):位于囊胚腔一端的内细胞团(约10个细胞)将发育胚胎的本体及与其相连的卵黄囊、尿囊和羊膜；外层的滋胚层生成绒毛膜，为胎儿从母体摄取营养物质和氧，并产生激素以避免母体的排斥反应。,鸟类的盘状偏裂,胚盘为动物极直径约23mm的胞质区，前3次卵裂经线裂，发生在输卵管中，胚盘为单细胞层，仍与卵黄相接触,鸡胚进入子宫后，才发生纬裂，形成56个细胞厚的胚盘。 胚盘细胞从稀蛋白吸取液体后，与卵黄分离，形成胚盘下腔(subgerminal cavity)。该腔使胚盘中央区透明，叫明区(area pellucida)；而边缘区的细胞仍与卵黄接触使其不透明，叫暗区(area opaca)。
8、 上胚层(epiblast)将形成胚胎本体；下胚层(hypoblast)将产生胚外结构如卵黄囊柄和连接卵黄和内胚层消化管的蒂。,卵裂沟,卵黄,胚层,原条,间叶细胞,胚盘下腔,暗区,明区,下胚层,上胚层,鱼类的盘状偏裂,斑马鱼受精卵的前5次卵裂均为经线裂，产生的32个细胞为单层分布于卵黄上。其后的分裂方向不规则。囊胚期开始于128细胞期,属盘状囊胚。,斑马鱼中囊胚(经历了10次卵裂)的三类细胞： 1.卵黄多核层(yolk syncytial layer, YSL)：胚盘的植物极边缘细胞裂解，其核和质与卵黄细胞融合在一起而构成的一层细胞核层。在胚盘下包中，部分YSL细胞核移向胚盘下成为intern
9、al YSL，它们可能起提供营养的作用；边缘处的为external YSL,它们可能起驱动下包的作用。 2. Enveloping layer (EVL)：位于胚盘最外层已表皮化的细胞，发育后期会脱落。 3. Deep Cells：介于YSL和EVL之间的细胞，它们将发育为胚胎本体。晚期囊胚的深层细胞的命运已经建立。,包被层,深层细胞,内部卵黄合胞体层,外部卵黄合胞体层,微管,卵黄, 活质体, 细胞化胚,极细胞, 多核胚, 活质体外迁,首先在卵子中央进行核分裂（8min/次），并形成活质体 形成256个核后，开始向表面迁移，至表面形成合胞体 首先到位的是卵后端细胞核，在母源oskar组织下，极
10、粒在此积累，并与极质一起被细胞膜包围而成极细胞 之后，随核迁移，新的细胞膜在表面形成，而成表面囊胚,第二节 卵裂的机制,早期卵裂只有S期和M期胚胎早期细胞内储备大量母源前体MPF，细胞进行M-S分裂循环; 而当合子基因启动以后，细胞便逐渐进入正常的G1-S-G2-M分裂循环周期之中,非洲爪蟾、果蝇的早期卵裂,一、卵裂周期的调控1、相关成分MPF-促成熟因子（maturation promoting factor)，为细胞中蛋白周期B（cyclin B）和蛋白激酶（Cdc2激酶）的结合体（磷蛋白）。参与细胞分裂的起始，并使其进行下去。MPF有两种形式：活性（M相）和非活性（S相）Cdc2激酶，简
11、称p34-构成MPF中的一个小的催化亚基有两种存在形式：磷酸化和非磷酸化。在161位苏氨酸（T-161）磷酸化和15位酪氨酸（Y-15）、14位苏氨酸（T-14）去磷酸化时，显示活性；功能：能使多种蛋白质磷酸化- 使与DNA结合的组蛋白H1磷酸化，导致染色体浓缩；- 使核膜中的核牵层蛋白高度磷酸化，导致核膜解聚并破裂- 可能使RNA聚合酶磷酸化，导致转录受阻；- 可能使胞质内的肌球蛋白调节亚基发生磷酸化而失活；细胞分裂受阻,T14 Y15,T161,前体MPF,MPF,细胞周期蛋白B cyclin B -构成MPF的大亚基（调节亚基），在细胞有丝分裂中呈周期性产生；S期末开始合成积累，M期降解
12、；该蛋白的mRNA贮存在卵母细胞的细胞质中，如果它的翻译过程被选择性的抑制，那么细胞将不能进入M期；如果降解受阻，细胞不能越过M期cyclin B + cdc2 pre-MPF （T-14，Y-15，T-161磷酸化）pre-MPF MPF 取决于T14、Y-15去磷酸化Cdc25磷酸酶- cdc2 的去磷酸化依赖于cdc25磷酸酶的出现。该酶为string基因的表达产物，其mRNA贮存于卵母细胞中。,两栖类 卵子激活时，周期蛋白B开始合成，与cdc2形成前MPF（无活性，但具活性的潜能；cdc2上的t-14、y-15、t-161磷酸化），至DNA合成结束，细胞中出现cdc25（使Cdc2上的
13、t-14、y-15去磷酸化），MPF被激活，促使有丝分裂进行。 MPF激活有丝分裂的同时，活化周期蛋白降解酶，周期蛋白降解，MPF失活,其他周期蛋白和依赖于周期蛋白的激酶MPF是依赖周期蛋白激酶家族的成员，通常MPF与激酶（Cdk）结合；细胞中有许多类型的这种分子，且各有其功能。如：MPF（Cyclin B+Cdc2）调控细胞由G2相进入M相，Cyclin E+Cdk2调控细胞由G1进入S相细胞分裂检查点（check point）- G1/S检验点:控制细胞由静止状态的G1进入DNA合成期， 相关的事件 包括：DNA是否损伤？细胞外环境是否适宜？细胞体积是否足够大？- S期检验点：DNA复制是
14、否完成？- G2/M检验点：是决定细胞一分为二的控制点，相关的事件包括：DNA是否损伤？细胞体积是否足够大？- 中-后期检验点（纺锤体组装检验点）：任何一个着丝点没有正确连接到纺锤体上，都会抑制APC的活性，引起细胞周期中断。,Cyclin 的周期性变化,细胞静止因子：MPF分子周期性的合成和降解是导致细胞周期进行分裂的前提，然而如果周期蛋白降解受阻，MPF将一直保持活性，细胞分裂则停滞于M相。 蛙卵：成熟卵母细胞中产生一种蛋白质CSF，可使细胞分裂停止。CSF是卵母细胞停止在第二次有丝分裂的M相，受精后，钙离子激活能使CSF失活的蛋白酶。随着CSF降解，周期蛋白随后也被降解，细胞进入S期，复
15、制DNA。,2、果蝇卵裂前13个细胞分裂周期，由母源型胞质控制，14次以后转为合子型（核）控制 前7次核分裂极快排卵时，贮存于卵质中的pre-MPF的t-14、y-15被母源性的cdc25去磷酸化，持续保持MPF活性 7-13次变缓周期蛋白在M相开始降解，但母源性的cdc25持续存在 14次以后母源性string mRNA合成的蛋白质降解，合子型cdc25 磷酸酶产生（G2相末期） 17次以后，Cyclin E成为DNA复制的限速因子，使细胞增加了G1期,前7次,7-13次,14次以后,Cyclin 的周期性变化,母源胞质控制,合子核控制,二、卵裂的动力学过程 核分裂（karyokinesis）：有丝分裂器，微管，秋水仙碱质分裂（cytokinesis）：微丝，收缩环，细胞松弛素B两个并行而相对独立的过程中期以前，纺垂体的位置决定分裂沟的位置，即分裂沟总是发生在两个星体的等距离处；中期之后，二者彼此独立,
