发育生物学课后思考题总结Word格式.doc
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从形态—机理、从组织器官—细胞—分子
问题:
主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老死亡等生命现象发展的机制及生物种群系统发生的机制。
3.细胞学说对发育学的发展的作用
细胞学说改变了胚胎发育和遗传的概念,提出细胞学说和生殖细胞论,从而否定了先成论,观察到受精卵中的两个细胞核的合并,表明核含有遗传物质,为孟德尔的遗传定律提供物质基础,使我们认识到关于生殖细胞的特性和重要意义,认识到发育必然是一个逐渐变化的过程。
4.模式生物及其特点
两栖类—爪蟾:
产卵多不受季节限制,性成熟短,抗感强,卵子胚胎大
鱼类—斑马鱼:
胚胎世代周期短;
透明易杂交,体积小易养;
体外受精;
可追踪谱系
哺乳动物—鼠:
胚胎发育与人接近;
可做基因敲除;
繁殖不受季节影响;
突变多
鸟类—鸡:
鸡的胚胎发育过程与哺乳动物更为接近。
由于鸡胚在体外发育,相对于哺乳动物更容易进行实验研究;
鸡的基因组测序也已完成
果蝇:
周期短,繁殖易,操作简单成本低;
表型丰富,易于遗传操作;
完成基因测序
线虫:
构造简单,透明细胞数少,基因测序完成,周期短易养殖;
雌雄同体/雄性
拟南芥:
多生态型,周期短易培养,根结构简单,自体受粉,基因组小,异染色质少
特点:
取材方便易饲养,维护成本低;
较强可操作性;
可进行遗传学研究
5.发育的主要过程和基本规律
主要过程:
A)细胞分裂:
细胞分裂快、没有细胞生长的间歇期,因而新生细胞的体积比母细胞小。
B)图式形成:
(1)躯体轴线的制定;
(2)胚层的形成
C)形态发生:
最突出的形态变化发生在原肠作用开始之后。
D)细胞分化:
人类胚胎可最后发育出至少250种不同细胞类型,分化通常是不可逆的。
E)细胞生长:
胚胎在基本的pattern形成之后,其体积会显著增长,原因在于细胞数量增加、细胞体积增加、胞外物质的积累。
不同组织器官的生长速度也各异。
基本规律:
受精—卵裂—原肠胚形成—神经胚形成—器官形成—幼体—成体;
幼体—成体经历变态发育。
第二章受精
1.精细胞形成精子的阶段涉及哪些主要事件?
精子发生的一般过程:
原始生殖细胞,精原细胞增殖期,初级精母细胞生长期,成熟分裂期,精子形成期。
精细胞形成精子:
(1高尔基体演化为顶体;
(2中心体微管复合形成鞭毛,并有大量的线粒体整合;
(3多余细胞质的排出,细胞核高度浓缩,核小体蛋白被鱼精蛋白替代;
(4细胞膜上出现受精蛋白
2.精子和卵子发生的过程比较
相同点:
都经历过程(增殖→生长→成熟期)均是原始生殖细胞有丝分裂,生殖细胞经历一次复制,两次分裂的减数分裂生成染色体减半的子细胞。
不同点:
(1通过精子发生形成的配子,实质上是一个“能运动的细胞核”,而由卵母细胞形成的配子却含有启动发育和维持代谢所需要的全部元件。
因此卵子发生的过程除了形成单倍体的细胞核之外,还要建立一个由酶、mRNA、细胞器和代谢产物等所组成的细胞质库,具备十分复杂的细胞质体系;
(2卵母细胞有一个很长的减数分裂前期,使卵母细胞充分生长。
在减数分裂过程中,不是连续的,在减数第一次分裂前期和减数第二次分裂中期会停滞等待继续分裂的信号;
(3与精子发生相比,卵母细胞发生的机制在各种动物之间的差异更大。
这与各种动物生殖方式的差异有关;
(4细胞质的均等/不均等分裂;
(5精子的形成是变态过程,卵子的不是;
(6有些动物种群卵子发生中减数分裂发生明显的变异,以致于产生二倍体的配子,不需要受精就能够发育;
(7精子发生过程中的两次成熟分裂全部在精巢内进行,卵子发生过程中的两次成熟分裂可在卵巢内也可在卵巢外进行。
3.人类卵母细胞的成熟与排卵过程如何?
在成年女性卵巢中大多数的卵母细胞被阻断在第一次减数分裂前期的双线期阶段,每个卵母细胞都由一个初级卵泡包裹,初级卵泡是由单层滤泡上皮细胞和无规则的间质壁细胞构成。
一批初级卵泡阶段性地进入卵泡生长阶段。
随着卵母细胞的生长,滤泡细胞的数目也增加,围着卵母细胞形成多层同心圆。
在卵泡形成中,卵泡中形成一个由滤泡细胞围成的腔,其中充满蛋白质、激素、cAMP和其他分子的混合物。
发育到一定阶段的卵泡只有在适当的时间,在受到促性腺激素的刺激后,卵母细胞的成熟过程才能继续。
月经周期的第一阶段,垂体开始释放大量的FSH。
正在发育中的卵泡受FSH刺激进一步生长和进行增殖,同时FSH也引起滤泡颗粒细胞表面LH受体形成。
在滤泡开始生长后不久垂体就释放LH,在LH的刺激下卵母细胞开始恢复减数分裂,核膜破裂,染色体凝聚,纺锤体形成,形成一个卵子和一个极体,两者都包在透明带内,第一极体排出(卵母细胞成熟标志),此时卵被排出卵巢。
4.受精过程主要包括哪几个方面,简述之
受精过程包括:
卵母细胞成熟→精子获能→精卵间接触和识别→精子入卵→卵的激活并开始发育。
(1在外界信号刺激下,卵母细胞核膜破裂,染色体凝聚,纺锤体形成,第一极体排出,减数分裂停留在第二次减数分裂中期,卵母细胞成熟。
(2射出的精子在若干生殖道获能因子作用下,精子膜发生一系列变化,进而产生生化和运动方式的改变。
意义:
使精子准备顶体反应;
促使精子超活化,以便通过透明带。
精子获能中发生的生理生化反应:
质膜的改变:
外周糖蛋白的移去或改变,内部糖蛋白的重排,膜内胆固醇的外流,膜内某些磷脂的变化
物质代谢的变化:
呼吸变化,活力变化,对营养物质利用的变化
(3距离识别(化学趋向性—分泌物种特异性化学趋向因子,控制精子的类型和适时完成受精,见于水生生物);
接触识别(精子表面蛋白和ZP糖蛋白的结合;
配子质膜间在具粘附作用的分子作用下相互反应;
其他分子的作用)
(4顶体反应(在顶体反应的调控机制(离子调控Ca,脂质调控,磷酸肌醇调控)下,顶体膜与精子膜融合,顶体突起形成,精子释放顶体酶,溶解放射冠和透明带)—精卵融合后中心核与线粒体、鞭毛分离入卵—中心核解凝聚—雌雄原核融合,卵质重排,卵裂准备
(5经精子激活(Ca浓度升高是卵激活信号),成熟卵母细胞由休眠转入活动状态,引起皮质反应,减数分裂恢复,第二极体排出,快速阻止多精受精
5.一般情况下为何不会多精受精?
(1雌性生殖道的筛选作用使精子数目大大减少
(2当精卵融合的瞬间,皮质反应发生,改变卵质膜和透明带的特性,阻止其他精子进入:
卵质膜闭锁:
瞬间去极化,阻断精子入卵
透明带反应:
卵皮质颗粒内含物释放入卵间隙,使精子受体失活,同时透明带硬化
第三章卵裂
1.卵裂有哪些特点?
(1分裂周期短,卵裂期细胞数目的增加速度与其他发育阶段相比要快得多,两次之间
无生长期;
(2大多数物种在卵裂时,胚胎的体积并不增大,分裂球的体积减小,核质
比迅速下降;
(3早期卵裂中合子基因大多处于休眠状态;
(4卵裂常经历由均等裂向不
均等裂变化
2.卵裂有哪些类型?
举例
每个物种的卵裂方式是由两类因素决定的:
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。
卵裂的速度在卵黄低侧快
含卵黄相对少的受精卵(均黄卵和中黄卵)的卵裂为均裂,卵裂沟通过整个卵。
卵黄含量高的受精卵,采用偏裂的方式,只有部分卵质分裂,分裂沟不陷入卵黄部分。
卵裂分为完全卵裂和不完全卵裂
全卵裂:
a)辐射型:
海鞘(经-经-纬-经)、海胆(第四次分裂后将开始不均等分裂)、两栖类;
b)螺旋型(均经线裂,产生出芽小裂球,不产生囊胚腔,):
螺、蚌、软体动物、纽形动物、多毛类动物;
c)旋转型:
哺乳动物,线虫
偏裂:
a)盘状偏裂:
鸟类(鸡前3次卵裂经线裂,发生在输卵管,胚盘为与卵黄相接触的单细胞层,鸡胚进入子宫后,发生纬裂,形成5-6个细胞厚的胚盘)、鱼类(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);
b)表面裂:
昆虫(果蝇前13次为细胞核的分裂,形成多核胚。
在第14次分裂时,已移至外周的核之间的卵膜内陷,将每个核围成一个细胞,形成细胞化胚)
3.哺乳动物卵裂与其他生物相比有哪些特点?
(1卵裂速度缓慢;
(2卵裂球间排列方式:
第一次经线裂,第二次一个卵裂球经线裂,另一个纬线裂;
(3早期卵裂发生在输卵管中且不同步,不是所有的卵裂球同时卵裂,胚胎细胞数不是成倍增加,通常由奇数个细胞形成;
(4早期卵裂过程中,合子基因组已开始活动,合成分裂所需蛋白;
(5卵裂球之间出现紧密化现象(第一次分化的外部条件):
第三次卵裂完成后(8细胞期)发生,膜产生极化作用,蛋白质激酶C激活后使细胞表面分子E-cadherin(促进紧密化的糖蛋白蛋白)聚集在卵裂球接触面上,其次是细胞骨架的重组生成位于相邻细胞表面的微绒毛,微绒毛缩短使卵裂球更紧密;
(6存在早期分化—位置决定论(一个细胞是否成为胚胎或滋养层细胞完全取决于紧密化作用后细胞所处的位置):
16细胞期桑椹胚位于内部的少数细胞产生的子细胞将组成内细胞团,而位于外部的细胞产生的子细胞大多构成滋胚层。
32细胞期胚泡:
位于囊胚腔一端的内细胞团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。
第四章原肠作用
1.原肠作用的概念,原肠作用有哪几种细胞运动?
原肠作用:
囊胚细胞有规则的移动,使细胞重新排列,形成内胚层和中胚层器官的细胞迁入胚胎内部,形成外胚层的细胞铺展在胚胎表面。
原肠作用期的胚胎叫原肠胚
(1)外包:
表层细胞运动,细胞铺展、变薄、面积扩大,包住胚胎内层的细胞;
(2)内陷:
某个区域的细胞同时向内凹入形成凹陷;
(3)内卷:
外面铺展的细胞连续从边缘向胚胎内部卷入,并沿细胞内表面扩展形;
(4)内移:
细胞从胚胎表层单个的向胚胎内部迁移;
(5)分层:
单层细胞被割裂成两层或多层平行的细胞层;
(6)会聚伸展:
细胞间相互插入,使所在组织变窄、变薄,并推动组织一定方向移动。
2.下列几种动物原肠作用中参与细胞胚胎诱导的组织区域:
海胆,爪蟾,斑马鱼,鸡,鼠
海胆—小卵裂球(启动原肠作用,可诱导第二胚轴的形成,可以使预置外胚层命运细胞分化为中胚层和内胚层命运的细胞):
原植物极中央细胞内陷进入囊胚腔,表皮细胞转变成为初级间质细胞,然后内胚层表皮细胞内陷和扩展,其前端表皮细胞转化为次级间质细胞。
两种间质细胞都将长出伪足,后者起定向和驱动细胞移动的作用。
初级间质细胞在中胚层和内胚层相交处形成一圈,在腹侧有一分支延伸,它们将用于骨的形成。
内胚层的早期内陷机制-纤丝收缩使细胞变位契形,内胚层的晚期内陷机制-伪足的收缩和细胞间的变形重排(会聚伸展)。
爪蟾—胚孔背唇:
原肠作用开始于瓶状细胞的形成和内突,它们的内突使囊胚表面形成一个小沟-胚
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