第一章生殖細胞發(fā)生

1、一、. .線蟲：線蟲：P P顆粒由均勻分布到集中于胚胎后部顆粒由均勻分布到集中于胚胎后部Pie-1Pie-1基因：基因：PIE-1PIE-1蛋白蛋白. .果蠅：生殖質(zhì)（極質(zhì)顆粒）位于胚胎后端的胞質(zhì)中果蠅：生殖質(zhì)（極質(zhì)顆粒）位于胚胎后端的胞質(zhì)中已發(fā)現(xiàn)母體效應(yīng)基因的表達對于果蠅生殖質(zhì)的形成具已發(fā)現(xiàn)母體效應(yīng)基因的表達對于果蠅生殖質(zhì)的形成具有重要作用，已知道個母體效應(yīng)基因：其中有重要作用，已知道個母體效應(yīng)基因：其中oskar oskar 基因基因?qū)τ谏迟|(zhì)的形成和裝配起著極其重要的調(diào)控作用對于生殖質(zhì)的形成和裝配起著極其重要的調(diào)控作用. .爪蟾：已證明生殖質(zhì)存在于受精卵中（爪蟾：已證明生殖質(zhì)存在于受精卵

2、中（圖圖），在），在卵裂過程中向植物極的少數(shù)分裂球集中。卵裂過程中向植物極的少數(shù)分裂球集中。含生殖質(zhì)的卵裂球含生殖質(zhì)的卵裂球原生殖細胞（原生殖細胞（PGC） 生殖干細胞生殖干細胞 精原細胞卵原細胞精原細胞卵原細胞 精子卵子精子卵子 受精卵受精卵生殖質(zhì)（生殖質(zhì)（germ germ plasmplasm）：是具有）：是具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的特殊細胞質(zhì)，主特殊細胞質(zhì)，主要由蛋白質(zhì)和要由蛋白質(zhì)和RNARNA構(gòu)成。具有生殖構(gòu)成。具有生殖質(zhì)的胚胎細胞將質(zhì)的胚胎細胞將分化成為原生殖分化成為原生殖細胞細胞 在動物界在動物界8 8個門，個門，8080多種動物中都找到多種動物中都找到了這種細胞質(zhì)的特化部

3、分，移走或破壞生了這種細胞質(zhì)的特化部分，移走或破壞生殖質(zhì)，都會影響到殖質(zhì)，都會影響到PGCsPGCs的形成。在這些動的形成。在這些動物中，只有生殖質(zhì)的參與，才有可能產(chǎn)生物中，只有生殖質(zhì)的參與，才有可能產(chǎn)生PGCsPGCs。因此，可以說，生殖細胞起源于生。因此，可以說，生殖細胞起源于生殖質(zhì)。殖質(zhì)。二、原生殖細胞的遷移二、原生殖細胞的遷移植物極植物極分裂溝分裂溝囊胚腔底部的分裂溝囊胚腔底部的分裂溝原腸胚腔底原腸胚腔底部內(nèi)胚層（部內(nèi)胚層（PGCs）背側(cè)腸系膜背側(cè)腸系膜生殖嵴生殖嵴.哺乳動物生殖細胞的遷移哺乳動物生殖細胞的遷移PGCsPGCs：原條后端：原條后端后腸與尿囊交接處后腸與尿囊交接處卵黃囊卵

4、黃囊后腸后腸背背側(cè)腸系膜側(cè)腸系膜左、右生殖嵴左、右生殖嵴 遷移機制：總的來說還不遷移機制：總的來說還不 是很清楚是很清楚 TGFTGF：可以指引：可以指引PGCsPGCs向生殖嵴定向遷移向生殖嵴定向遷移 纖連蛋白（纖連蛋白（FNFN）在刺激和啟動）在刺激和啟動PGCsPGCs的的遷移，細胞因子（遷移，細胞因子（SteelSteel）在介導）在介導PGCsPGCs遷移中遷移中可能起關(guān)鍵作用。可能起關(guān)鍵作用。. .鳥類和爬行類原生殖細胞遷移鳥類和爬行類原生殖細胞遷移PGCsPGCs：外胚層：外胚層生殖新月生殖新月血液循環(huán)血液循環(huán)生殖腺生殖腺三、減數(shù)分裂三、減數(shù)分裂 原生殖細胞原生殖細胞 有絲分裂有

5、絲分裂 生殖干細胞及后代生殖干細胞及后代 減數(shù)分裂減數(shù)分裂 雌性配子或雄性配子雌性配子或雄性配子四、生殖細胞定向分化的決定 位于生殖腺的位于生殖腺的PGCsPGCs的命運：的命運： 1. 1. 生殖干細胞是進行減數(shù)分裂進行生殖干細胞是進行減數(shù)分裂進行配子發(fā)生還是繼續(xù)進行有絲分裂成為子代配子發(fā)生還是繼續(xù)進行有絲分裂成為子代生殖干細胞？生殖干細胞？ 2.2.進行減數(shù)分裂的細胞是發(fā)育成卵子進行減數(shù)分裂的細胞是發(fā)育成卵子還是精子？還是精子？秀麗新小桿線蟲生殖細胞發(fā)育模式秀麗新小桿線蟲生殖細胞發(fā)育模式生殖干細胞靠近遠端細胞生殖干細胞靠近遠端細胞有絲分裂有絲分裂子代生殖干細胞子代生殖干細胞生殖干細胞遠離遠

6、端細胞生殖干細胞遠離遠端細胞減數(shù)分裂減數(shù)分裂形成配子（與形成配子（與glp-1glp-1基因基因有關(guān)）有關(guān)）減數(shù)分裂后的分化方向：靠近卵精巢的細胞分化為精子，遠離減數(shù)分裂后的分化方向：靠近卵精巢的細胞分化為精子，遠離的為卵子。的為卵子。小 結(jié) （對于很多動物來說），生殖細胞起源于（對于很多動物來說），生殖細胞起源于生殖質(zhì)，由含有生殖質(zhì)的胚胎細胞（卵裂生殖質(zhì)，由含有生殖質(zhì)的胚胎細胞（卵裂球）分化形成的原始生殖細胞（球）分化形成的原始生殖細胞（PGCs)PGCs)通過通過遷移到達生殖腺，不同的動物其遷移路線遷移到達生殖腺，不同的動物其遷移路線不同，到達生殖腺的原生殖細胞通過有絲不同，到達生殖腺的原

7、生殖細胞通過有絲分裂進行增殖形成生殖干細胞，再由生殖分裂進行增殖形成生殖干細胞，再由生殖干細胞通過減數(shù)分裂形成雌、雄配子，但干細胞通過減數(shù)分裂形成雌、雄配子，但生殖細胞分化的方向由生殖腺內(nèi)的微環(huán)境生殖細胞分化的方向由生殖腺內(nèi)的微環(huán)境決定。決定。第二節(jié)第二節(jié) 精子發(fā)生精子發(fā)生雄性生殖腺雄性生殖腺- -睪丸（精巢）睪丸（精巢）生精小管生精小管生精小管結(jié)構(gòu)模式生精小管結(jié)構(gòu)模式一、精子發(fā)生過程一、精子發(fā)生過程 （一）精原細胞的增殖一）精原細胞的增殖 哺乳動物哺乳動物 PGCA1PGCA1型精原細胞型精原細胞 A2A2型精原細胞型精原細胞 A3A3型精原細胞型精原細胞A4A4型精原細胞型精原細胞中間型精

8、原細胞中間型精原細胞 B B型精原細胞型精原細胞 （二）初級精母細胞的成熟分裂（二）初級精母細胞的成熟分裂 有絲分裂有絲分裂第一次減數(shù)分裂第一次減數(shù)分裂B B型精原細胞型精原細胞初級精母細胞初級精母細胞第二次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂次級精母細胞次級精母細胞精子細胞精子細胞減數(shù)分裂：減數(shù)分裂：前期（前期（ 細線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期）細線期、偶線期、粗線期、雙線期、終變期） 中期中期后期后期末期末期（三）精子形成精子細胞分化成為精子（三）精子形成精子細胞分化成為精子 頂體形成頂體形成 （高爾基）（高爾基） 鞭毛形成鞭毛形成 （中心粒）（中心粒） 多余細胞質(zhì)排除多余細胞質(zhì)排除 核染色質(zhì)凝

9、集核染色質(zhì)凝集 精核重構(gòu)精核重構(gòu) 線粒體環(huán)繞鞭毛基線粒體環(huán)繞鞭毛基部部 精膜上的卵子結(jié)精膜上的卵子結(jié)合蛋白的產(chǎn)生合蛋白的產(chǎn)生 PGCs 遷移進入精巢遷移進入精巢 精原細胞精原細胞A1 (A1A2A3A4過度型）過度型） 有絲分裂有絲分裂 精原細胞精原細胞B 有絲分裂有絲分裂 初級精母細胞初級精母細胞 第一次減數(shù)分裂第一次減數(shù)分裂 次級精母細胞次級精母細胞 第二次減數(shù)分裂第二次減數(shù)分裂 精子細胞精子細胞 變態(tài)變態(tài) 精子精子哺乳動物精子發(fā)生過程哺乳動物精子發(fā)生過程三、精子發(fā)生中基因表達的調(diào)控 、果蠅、果蠅Y Y染色體的轉(zhuǎn)錄活動：在減數(shù)分裂前期轉(zhuǎn)錄的染色體的轉(zhuǎn)錄活動：在減數(shù)分裂前期轉(zhuǎn)錄的Y Y染染色

10、體特異性色體特異性RNARNA是以后精子形成過程所必需的，其中這個環(huán)是以后精子形成過程所必需的，其中這個環(huán)缺一不可（缺一不可（圖圖）。）。 、在精子發(fā)生過程中被特異性轉(zhuǎn)錄的基因產(chǎn)物，通常是、在精子發(fā)生過程中被特異性轉(zhuǎn)錄的基因產(chǎn)物，通常是精子運動以及精子和卵子結(jié)合時都必需的蛋白質(zhì)，如精子運動以及精子和卵子結(jié)合時都必需的蛋白質(zhì)，如 2 2- -微管微管蛋白、結(jié)合蛋白、魚精蛋白等。蛋白、結(jié)合蛋白、魚精蛋白等。第三節(jié)第三節(jié) 卵子發(fā)生卵子發(fā)生一、卵子發(fā)生過程一、卵子發(fā)生過程初級卵泡初級卵泡次級卵泡次級卵泡成熟卵泡成熟卵泡排卵排卵黃體黃體白體白體原始卵泡原始卵泡初級卵泡初級卵泡次級卵泡次級卵泡顆粒卵泡顆粒

11、卵泡成熟卵泡成熟卵泡排卵排卵黃體黃體白體白體卵原細胞卵原細胞第一第一次減數(shù)分裂次減數(shù)分裂初級卵母細胞初級卵母細胞停留停留在第一次減在第一次減數(shù)分裂數(shù)分裂的前期的前期完成第一完成第一次減數(shù)分裂次減數(shù)分裂次級卵母細胞次級卵母細胞（開始第二次減數(shù)分裂，（開始第二次減數(shù)分裂，并停留在中期）并停留在中期）受精受精成熟卵子成熟卵子（完成第二次減數(shù)分裂，（完成第二次減數(shù)分裂，釋放第二極體）釋放第二極體）卵泡和卵母細胞的發(fā)育卵泡和卵母細胞的發(fā)育精子發(fā)生與卵子發(fā)生比較精子發(fā)生與卵子發(fā)生比較 精子與卵子發(fā)精子與卵子發(fā)生的不同點：生的不同點：1. 1. ：“能運動的能運動的細胞核；：含有細胞核；：含有發(fā)育和維持代謝

12、所發(fā)育和維持代謝所需要的全部元件需要的全部元件2. 2. ：有一個很長的：有一個很長的減數(shù)分裂前期，使卵減數(shù)分裂前期，使卵母細胞充分生長。而母細胞充分生長。而沒有。沒有。3.3.精子發(fā)生：成熟分精子發(fā)生：成熟分裂均等分裂，產(chǎn)生裂均等分裂，產(chǎn)生4 4個個；卵子發(fā)生：成熟；卵子發(fā)生：成熟分裂非均等分裂，產(chǎn)分裂非均等分裂，產(chǎn)生生1 1個卵子和個卵子和2 2個極體。個極體。二、兩棲類卵母細胞的成熟1.1.卵黃的形成和動卵黃的形成和動- -植物極性的建立植物極性的建立 隨著卵黃發(fā)生接近結(jié)束，卵質(zhì)開始分層，皮質(zhì)顆粒、線粒體隨著卵黃發(fā)生接近結(jié)束，卵質(zhì)開始分層，皮質(zhì)顆粒、線粒體和色素顆粒主要位于周圍的細胞質(zhì)中

13、，形成皮質(zhì)。在內(nèi)層的的和色素顆粒主要位于周圍的細胞質(zhì)中，形成皮質(zhì)。在內(nèi)層的的卵質(zhì)中也出現(xiàn)不同的梯度分布，當卵黃小板在植物極開始積累卵質(zhì)中也出現(xiàn)不同的梯度分布，當卵黃小板在植物極開始積累和濃縮的同時，糖原顆粒、脂質(zhì)體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等都往動物極移動。和濃縮的同時，糖原顆粒、脂質(zhì)體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等都往動物極移動。2.2.雌激素和孕酮的調(diào)控雌激素和孕酮的調(diào)控主要受下丘腦垂體性腺軸調(diào)控主要受下丘腦垂體性腺軸調(diào)控GnRHLH FSHEGnRHLH FSHE2 2和孕酮和孕酮生理效應(yīng)生理效應(yīng)三、減數(shù)分裂的阻斷和繼續(xù) 孕酮（兩棲類）、孕酮（兩棲類）、FF-MAS（哺乳類）（哺乳類） + 降解降解 pp39mos蛋白蛋白

14、calpainCa2+受精受精 - 降解降解 cyclin的蛋白酶的蛋白酶 cyclin不降解不降解 MPF（促成熟因子）（促成熟因子）活性維持活性維持 細胞進入分裂中期細胞進入分裂中期四、卵母細胞的基因轉(zhuǎn)錄四、卵母細胞的基因轉(zhuǎn)錄五、昆蟲的卵子發(fā)生五、昆蟲的卵子發(fā)生 果蠅卵子發(fā)果蠅卵子發(fā)生的初期在卵巢生的初期在卵巢中進行，起源于中進行，起源于卵巢一端的生殖卵巢一端的生殖系干細胞經(jīng)過一系干細胞經(jīng)過一次分裂產(chǎn)生一個次分裂產(chǎn)生一個干細胞和一個成干細胞和一個成胞囊細胞，后者胞囊細胞，后者經(jīng)過經(jīng)過4 4次分裂形成次分裂形成有細胞質(zhì)橋相互有細胞質(zhì)橋相互連接的連接的1616細胞合細胞合抱體抱體. .其中只有

15、位其中只有位于胞囊后端的一于胞囊后端的一個細胞形成卵母個細胞形成卵母細胞細胞, ,其余其余1515個細個細胞形成滋養(yǎng)細胞胞形成滋養(yǎng)細胞. . 母體效應(yīng)母體效應(yīng) 合子基因合子基因在受精后才表達的胚胎基因在受精后才表達的胚胎基因果蠅卵子在產(chǎn)出之前受精，受精后立即進行快速的連續(xù)果蠅卵子在產(chǎn)出之前受精，受精后立即進行快速的連續(xù)分裂，但細胞質(zhì)不分裂，形成一個合胞體胚盤。在細胞核的分裂，但細胞質(zhì)不分裂，形成一個合胞體胚盤。在細胞核的第次分裂過程中，約有個細胞核遷移到胚胎后極，開始第次分裂過程中，約有個細胞核遷移到胚胎后極，開始具有細胞膜包圍形成第一批細胞，稱為極細胞，這些細胞將具有細胞膜包圍形成第一批細胞

16、，稱為極細胞，這些細胞將發(fā)育成生殖細胞。發(fā)育成生殖細胞。果蠅卵子卵黃蛋白的形成果蠅卵子卵黃蛋白的形成合成部位：卵巢和脂肪體合成部位：卵巢和脂肪體參與激素：神經(jīng)釋放激素、保幼激素和蛻皮激素參與激素：神經(jīng)釋放激素、保幼激素和蛻皮激素六、人類卵母細胞的成熟和排卵六、人類卵母細胞的成熟和排卵、排卵方式：刺激性排卵和周期性排卵、排卵方式：刺激性排卵和周期性排卵、生殖周期：卵泡期、排卵期和黃體期（、生殖周期：卵泡期、排卵期和黃體期（圖圖）、哺乳動物的成熟卵泡與卵母細胞（、哺乳動物的成熟卵泡與卵母細胞（圖圖）、哺乳動物卵泡的發(fā)育調(diào)控（、哺乳動物卵泡的發(fā)育調(diào)控（圖圖）、排卵：、排卵：LHLH峰（峰（圖圖），膠原酶、纖維蛋白溶原酶活化因），膠原酶、纖維蛋白溶原酶活化因子、前列腺素子、前列腺素第四節(jié)配子發(fā)生與印記基因第四節(jié)配子發(fā)生與印記基因所謂印記基因，是在卵子發(fā)生和精子發(fā)生過程所謂印記基因，是在卵子發(fā)生和精子發(fā)生過程中被打上了不同印記的基因，由于印記不同，來源中被打上了不同印記的基因，由于印記不同，來源于雌核或雄核基因的表達模式也不同，即在胚胎發(fā)于雌核或雄核基因的表達模式也不同，即在胚胎發(fā)育過程中，有的基因僅來自于雌性的表達，有的基育過程中，有的基因僅來自于雌性的表達，有的基因僅來自于雄性的表