第一章生殖细胞发生.ppt
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1、第一章 生殖细胞(germ cells)发生,第一节 生殖细胞的起源与分化 第二节 精子发生 第三节 卵子发生,生殖细胞(配子gamete) 体细胞(somatic cells) 合子(zygote) 生命周期(life cycle) 孢子(zooid) 芽(bud),第一节 生殖细胞细胞的起源与分化,一、生殖质与生殖细胞分化 二、原始生殖细胞的迁移 三、生殖细胞定向分化的决定,原始生殖细胞 (primordial germ cells, PGCs) 生殖腺原基(genital anlage) 生殖质(germ plasm),一、生殖质与生殖细胞分化,秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis
2、 elegans) 果蝇(Drosophila melanogaster) 爪蟾(Xenopus laevis) 小鼠(Mouse)等,线虫 P颗粒 pie1基因 PIE1蛋白,果蝇,极质(pole plasm)(determinant for germ cell) UV照射实验 移植果蝇极质引起生殖细胞分化,母体效应基因 (maternal-effect gene),oskar基因 bicoid 基因,爪蟾,两栖类原生殖细胞的发生部位定位在卵细胞的植物极,在这一部位发现有类似于果蝇P颗粒染色性质的胞质成分存在。,蛙受精的合子中生殖质成分(种质)靠近植物极,桑椹胚内胚层区里含有种质成分的细胞的
3、有丝分裂,在原肠胚形成启动时,靠近囊胚腔底面的原始生殖细胞。,小鼠 没有证据表明小鼠与其他哺乳动物生殖细胞发生与生殖质的关系。小鼠生殖细胞发生涉及细胞之间的相互作用。 小鼠胚胎中最早能够识别的PGC位于原条后端。,二、原始生殖细胞的迁移,1、两栖类原始生殖细胞的迁移 2、哺乳动物原始生殖细胞的迁移 3、鸟类和爬行类原始生殖细胞的迁移,1、两栖类原始生殖细胞的迁移 生殖质(植物极质膜下) 囊胚腔底部卵裂球间的分裂沟附近 原肠底部内胚层(PGCs) 背肠系膜 生殖嵴,2、哺乳动物原始生殖细胞的迁移,免疫组织化学方法显示 原条后部胚外中胚层(7d)中有8个较大的PGCs 尿囊与后肠交接处附近聚集 卵
4、黄囊附近再分成两群 后肠迁移到背肠系膜 两侧生殖嵴(12天时,由8100个增加到 2500-5000个) In vitro生殖嵴分泌的弥散性分子可吸引PGC的迁移和促进其有丝分裂的能力,哺乳动物原始 生殖细胞的迁移,外胚层细胞(PGCs) 明区中部 生殖新月(germinal crescent)(明区前缘与暗区交界处) 血液循环 生殖嵴,3、鸟类和爬行类原始生殖细胞的迁移,PGCs停留毛细血管壁,同时毛细血管壁的内皮细胞可能具有一些特殊成分使PGCs吸附其上,这种吸引作用没有种的特异性。,*减数分裂,PGCs有丝分裂进行增殖(雌性哺乳类胚胎期完成) 减数分裂开始分化,三、生殖细胞定向分化的决定
5、,迁入生殖腺的PGCs具有两种潜能,由生殖腺 微环境决定分化为精子或卵子(移植实验)。 雌雄同体的秀丽隐杆线虫为研究这种决定 机制的最佳实验材料。 在此涉及两种决定: 进行有丝分裂或减数分裂? 形成精子或卵子?,(1)秀丽隐杆线虫生殖腺末端有一个不分裂的细胞称为远端细胞(distal tip cell),靠近它的生殖细胞进行有丝分裂形成生殖干细胞库;远离远端细胞的生殖细胞进行减数分裂。切除远端细胞则所有细胞进行减数分裂。 (2)在秀丽隐杆线虫的卵精巢(ovotestis)中,进行减数分裂的,先形成的最远端的细胞形成卵子,而近端的细胞形成精子。,秀丽隐杆线虫 最远端的细胞,第二节 精子发生(sp
6、ermatogenesis),一、精子发生(spermatogenesis) 二、精子形成(spermiogenesis) 三、精子发生中基因表达的调控,一、 精子发生 雄性生殖腺原基( PGCs ) 性索生精小管(生精细胞、支持细胞(sertoli cells) ) 精原细胞(spermatogonium) A1 A2 A3 A4 过渡型精原细胞B 初级精母细胞(primary spermatocyte) 次级精母细胞(secondary spermatocyte) 精子细胞(spermatid):合胞体(syncytium)、细胞间桥) 精子形成精子,哺乳动物精子发生过程,哺乳动物生精小管
7、,哺乳动物生精小管,哺乳动物生精小管,二、精子形成(spermiogenesis),高尔基体形成顶体泡,中心粒产生精子鞭毛,线粒体整合入鞭毛,核浓缩,胞质废弃,最后产生成熟的精子。,人类精子结构示意图,小鼠从生殖干细胞到成熟精子约需34.5d, 精原细胞阶段8d,减数分裂持续13天,精子形成13.5d。 人类精子发育需要74d才能完成。,三、精子发生的基因表达调控,1、果蝇灯刷状Y染色体5个DNA环精子尾部 2、精子运动和精卵结合相关蛋白质 2 微管蛋白:减数分裂纺锤丝、鞭毛轴丝、 线粒体拉长相关蛋白 3微管蛋白 海胆结合蛋白(bindin) 3、贮存性mRNA:LDHX、鱼精蛋白 4、修饰组
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