C動物的生殖和個(gè)體發(fā)育

1、思考題：1.名詞解釋：生殖、原口動物、后口動物、生物發(fā)生律、個(gè)體發(fā)育、系統(tǒng)發(fā)育。2.無性生殖和有性生殖各有哪些形式？3.簡述精子和卵子的發(fā)生過程。4.卵子的類型有哪些？5.卵裂的形式、囊胚的形式各有哪些？原腸胚形成的方式有幾種？6.原腸胚期的外中內(nèi)三個(gè)胚層，將來各分化形成什么組織或器官？3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育生物的壽命各不相同，但終將衰老、死亡。生命的延續(xù)不是靠個(gè)體的長生不老，而是靠產(chǎn)生后代、代代相傳來實(shí)現(xiàn)的。因此，生殖是最重要的。生物以一定的方式產(chǎn)生與自己相似的新個(gè)體，這種現(xiàn)象稱為生殖(reproduction)。動物壽命：蝙蝠(2)貓(21) 黑猩猩(37)狗(34) 印度象(57) 馬

2、(62) 牛(30) 羊(18) 鸚鵡(64)鴿(35) 夜鶯(3.8) 龜(123)鱉(177) 金魚(25) 人(73)3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育第一節(jié) 生殖的方式一、無性生殖(asexual reproduction)凡不涉及性別、沒有配子(精子和卵)參與、沒有受精過程的生殖都稱為無性生殖。(一)裂殖(fission)單細(xì)胞生物，如細(xì)菌、草履蟲、變形蟲、眼蟲、瘧原蟲等。裂 殖3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(二)出芽(budding)酵母菌、水螅。水 螅3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(四)孢子生殖(spore formation)真菌和藻類能產(chǎn)生大量孢子。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(三)動物的再生作用原生

3、動物再生能力很強(qiáng)，如纖毛蟲，只要有核，便可再生。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育腔腸動物和渦蟲的再生能力從前到后遞減。蚯蚓頭部再生能力比后部體節(jié)強(qiáng)，如果摘除腹神經(jīng)，便失去再生能力。海星、海參等的再生能力也很強(qiáng)。切碎的海星，只要有一部分中央盤，就能再生完整的海星。海星再生3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育脊椎動物的再生作用：例子很多，如手指破了，不用創(chuàng)可貼也會很快愈合，但其再生作用只限于修修補(bǔ)補(bǔ)，而不能產(chǎn)生新的生物個(gè)體。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育二、有性生殖(一)同配生殖(isogmy)：2個(gè)配子的大小、形態(tài)完全相同，但生理上已有雌雄的分化，有鞭毛或纖毛，能運(yùn)動。如衣藻。(二)異配生殖(anisogamy)：2個(gè)配

4、子大小不同，但形態(tài)相同，都有鞭毛，能運(yùn)動。如實(shí)球藻。(三)卵配生殖(oogamy)：卵子大、富含營養(yǎng)物質(zhì)，但不能運(yùn)動；精子小，含營養(yǎng)物質(zhì)很少，但運(yùn)動能力強(qiáng)。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(四)雌雄同體(hermaphroditism)：有性生殖雌雄配子兩性分化，生物體不一定都分為雌性個(gè)體和雄性個(gè)體。許多生物是雌雄同體，如植物的雌雄同株、兩性花、雜性花，多為異花傳粉；無脊椎動物的大多數(shù)寄生蟲(絳蟲)、蚯蚓、蛤、蚌等雌雄同體，大多為異體受精，其精巢先成熟，釋放精子后退化，卵巢成熟晚，產(chǎn)卵；脊椎動物大多為雌雄異體。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(五)孤雌生殖(parthenogenesis)：很多無脊椎動物，如

5、輪蟲、甲殼類、某些昆蟲等的卵不經(jīng)受精即可發(fā)育為成蟲的生殖方式。輪蟲：秋末有雄蟲出現(xiàn)，以厚殼受精卵過冬。蚜蟲：環(huán)境惡化時(shí)，精、卵結(jié)合。保證種族繁衍，豐富了基因的交換、組合。蜜蜂、螞蟻、白蟻等昆蟲孤雌生殖產(chǎn)生雄性個(gè)體，其唯一功能就是產(chǎn)生精子。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育第二節(jié) 精子和卵子的形態(tài)動物界中較原始的種類如變形蟲等只進(jìn)行無性生殖，較高等的類群大都進(jìn)行有性生殖。多細(xì)胞動物體中形成精子的器官稱為精巢或睪丸(testis)，形成卵子的器官稱為卵巢(ovary)。有些動物同一個(gè)體上具備精巢和卵巢，即雌雄同體，如扁形動物、環(huán)節(jié)動物、甲殼動物等。大多數(shù)動物雌雄異體，分別產(chǎn)生卵子和精子。3 動物的生殖和個(gè)體

6、發(fā)育一、生殖細(xì)胞的發(fā)生(一)精子的發(fā)生(spermatogenesis)一個(gè)精原細(xì)胞(spermatogonia)連續(xù)進(jìn)行有絲分裂形成多個(gè)精原細(xì)胞，其中一部分分化為初級精母細(xì)胞(primary spermatocytes)。一個(gè)初級精母細(xì)胞進(jìn)行第一次減數(shù)分裂，形成兩個(gè)次級精母細(xì)胞，接著進(jìn)行第二次減數(shù)分裂，形成四個(gè)單倍體的精細(xì)胞(spermatids)，每一個(gè)精細(xì)胞分化發(fā)育為一個(gè)精子(sperm)。精子的發(fā)生精子的發(fā)育3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(二)卵子的發(fā)生(oogenesis)卵原細(xì)胞陸續(xù)分裂分化而產(chǎn)生很多初級卵母細(xì)胞(primary oocyte)，一個(gè)初級卵母細(xì)胞進(jìn)行第一次減數(shù)分裂形成兩個(gè)

7、細(xì)胞，體積很大的一個(gè)細(xì)胞稱為次級卵母細(xì)胞(sceondary oocyte)，體積很小的一個(gè)細(xì)胞稱為極體(polar body)，即第一極體。次級卵母細(xì)胞進(jìn)行第二次減數(shù)分裂產(chǎn)生一個(gè)有效的大細(xì)胞即卵細(xì)胞和一個(gè)極體。而第一極體減數(shù)分裂又產(chǎn)生兩個(gè)極體，極體不能受精發(fā)育，總是附在卵細(xì)胞的動物極上。從卵巢排出的卵是次級卵母細(xì)胞，當(dāng)精子進(jìn)入次級卵母細(xì)胞后，才進(jìn)行第二次減數(shù)分裂。卵子的發(fā)生3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育二、精子和卵子的形態(tài)(一)精子：除了線蟲，各種動物的精子都是同一類型，均可分為頭、頸、尾三部分。1.頭部：染色體集中的地方，細(xì)胞質(zhì)很少，便于精子入卵。頭前端是一個(gè)頂體泡(acrosome vesic

8、le)，內(nèi)含水解酶，能幫助精子穿過卵膜。頭的后部有兩個(gè)中心粒。2.頸部：圓柱狀，是由中心粒演變而來。3.尾部：分為中段、主段和末段。中段較短，中央是軸絲，圍有9列微管，軸絲外有螺旋線粒體鞘，為精子運(yùn)動提供能量；主段較長，軸絲外無線粒體鞘；末段僅有軸絲，外圍有質(zhì)膜。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育精子體小靈活，運(yùn)動能力很強(qiáng)。線蟲的精子無尾部，但能變形，靠偽足運(yùn)動。精子3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(二)卵子：不能運(yùn)動，細(xì)胞質(zhì)多，核糖體和mRNA十分豐富，并含有卵黃，其主要成分為磷脂、中性脂肪和蛋白質(zhì)。1.均黃卵(isolecithal eggs)：又稱少黃卵，其卵黃少，分布均勻。大多數(shù)無脊椎動物、頭索動物、尾

9、索動物以及高等哺乳動物的卵是均黃卵。2.中黃卵(centrolecithal eggs)：節(jié)肢動物的卵，卵黃集中于卵的中央。3.端黃卵（telolecithal eggs）：魚類、兩棲類、爬行類和鳥類的卵，其卵黃大量集中于卵的一極或一端。如鳥類的卵細(xì)胞很大，雞蛋的蛋黃部分是一個(gè)卵細(xì)胞，絕大部分是卵黃，只有小部分是細(xì)胞核和核周圍的細(xì)胞質(zhì)，這一部分稱為胚盤(germinal disc)。胚盤所在的一極稱為動物極，卵黃所在的一極為植物極。卵3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育第三節(jié) 受精作用精子和卵子融合而成為受精卵或合子的全過程稱為受精(fertilization)。一、體內(nèi)受精和體外受精體外受精：精子和卵子

10、都排出體外，在水中結(jié)合，其受精率低。如沙蠶、海膽、海鞘、魚、蛙、蠑螈等。體外受精要求有大量的精子，且精子和卵子要同時(shí)排放。體內(nèi)受精：多數(shù)高等動物進(jìn)行體內(nèi)受精，由雄體把精子送入雌體體內(nèi)，接著和卵子在雌體體內(nèi)結(jié)合，其受精率高。二、同體受精和異體受精雌雄同體的動物，其本身產(chǎn)生的精子與卵子結(jié)合，叫同體受精，如絳蟲。同體受精的在動物界中比較少見。雌雄同體的動物(如水螅，蚯蚓等)，雖然有雌，雄兩套生殖器官，能產(chǎn)生雌，雄兩種性細(xì)胸，但兩性不在同一時(shí)間成熟，因此仍要以異體受精的方式進(jìn)行繁殖。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育三、精子與卵子的壽命不同動物排放精子的數(shù)量有差別。豬每次排出的精子數(shù)量高達(dá)200億800億。有人

11、研究小鼠的體外受精，低濃度精子(0.31-1.25105/ml)的受精率相當(dāng)?shù)停邼舛染?30105/ml)的受精率相當(dāng)高。精子既缺少細(xì)胞質(zhì)，又十分活躍，所以離體后生命十分短暫，幾分到幾天便失去受精能力，而排放在雌體生殖道中的精子壽命僅為幾小時(shí)到幾天時(shí)間，只有極個(gè)別動物，如蜜蜂、蝙蝠等可達(dá)幾個(gè)月至幾年。排出的成熟卵具有受精能力的時(shí)間較短，一般為幾小時(shí)至幾天，在這段時(shí)間內(nèi)不受精，卵子就逐漸分解。如人是一天左右，豬約12小時(shí)至48小時(shí)。 3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育四、精子與卵子的結(jié)合棘皮動物海膽是研究動物受精較好的材料，在精子細(xì)胞膜的表面具有凝集素受體(糖蛋白、糖脂或糖的復(fù)合物)，這種受體參入精卵

12、識別、精卵結(jié)合和精卵融合等作用。當(dāng)精子接觸卵時(shí)，其頂體分泌多種酶，消化出一條穿過卵膜的通道，精子即由此進(jìn)入卵子內(nèi)。首先發(fā)生細(xì)胞質(zhì)的融合，然后發(fā)生細(xì)胞核的融合，形成受精卵。盡管有數(shù)十萬精子包圍卵，但在正常情況下，僅有一個(gè)精子能與卵融合，若有二個(gè)精子與卵子結(jié)合，則出現(xiàn)非二倍體細(xì)胞。卵子在受精后，必須提供一種屏障，防止額外的精子入卵。不同動物有不同的機(jī)制，如魚的卵有一個(gè)卵膜孔，只允許單個(gè)精子通過，一旦精子通過，便分泌物質(zhì)堵塞卵孔。許多動物的卵不具卵膜孔，任何位置均可進(jìn)入精子。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)精子入卵后，便形成屏障，如哺乳動物卵的外側(cè)有透明帶(糖蛋白)，在受精后，透明帶硬化，使其它精子不能與卵細(xì)胞結(jié)合。 受精

13、作用3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育第四節(jié) 動物的胚胎發(fā)育、胚后發(fā)育一、個(gè)體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)育(一)個(gè)體發(fā)育(Ontogeny)是指多細(xì)胞動物從受精卵開始，經(jīng)過細(xì)胞分裂、組織分化、器官形成，直至子代個(gè)體形成、成長，性成熟直至死亡的全過程。在個(gè)體發(fā)育過程中，個(gè)體的生理功能、組織結(jié)構(gòu)和器官形態(tài)都發(fā)生一系列變化。動物的個(gè)體發(fā)育過程可分為三個(gè)階段：胚前期：從親代生殖細(xì)胞形成到成熟的階段。胚胎期：從受精卵形成開始到幼體形成破卵而出或離開母體之前的階段。 胚后期：從幼體破卵而出或脫離母體以后的階段。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(二)系統(tǒng)發(fā)育(Phylogeny)即種族發(fā)展史，也可稱為系統(tǒng)發(fā)生。動物的系統(tǒng)發(fā)育是動物界漫長的

14、演化歷史，是指動物由最低等的形式(原生動物)發(fā)展到多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的后生動物，并逐步完善，復(fù)雜化，進(jìn)而發(fā)展成為最高級形式的動物，直至人類的全部種族發(fā)展史。系統(tǒng)發(fā)育也可指一個(gè)類群(如某個(gè)科、屬、種)的發(fā)生和發(fā)展歷史。例如馬的系統(tǒng)發(fā)生：經(jīng)歷了六千萬年的演變。由始祖馬中新馬上新馬真馬現(xiàn)代馬。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育二、多細(xì)胞動物胚胎發(fā)育的一般規(guī)律 胚胎發(fā)育是指受精卵發(fā)育為幼體，并從卵膜孵出或從母體產(chǎn)出的全都過程。 動物的早期胚胎發(fā)育可以劃分成幾個(gè)階段，如卵裂(cleavage)、囊胚形成(blastulation)，原腸形成(Gastrulatioa)以及三胚層的形成和分化等。(一)卵裂：受精卵分裂。卵裂

15、形成的細(xì)胞稱為分裂球，經(jīng)多次有絲分裂形成上千個(gè)細(xì)胞的囊胚，但卵裂與普通的有絲分裂不同，分裂球只分裂而不生長。盡管囊胚含有上千個(gè)細(xì)胞，但與受精卵體積相仿。卵裂的類型與卵黃含量多少和分布有關(guān)，通常分為兩大類：3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育1.完全卵裂：整個(gè)卵細(xì)胞都進(jìn)行分裂，見于均黃卵、少黃卵。 均等卵裂：卵黃少，分布均勻，卵裂時(shí)形成的分裂球大小相等，如文昌魚。不均等卵裂：卵黃少，分布不均勻卵裂時(shí)形成的，分裂球大小不均勻， 如蛙。全裂全裂全裂3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育 2.不完全卵裂：又稱偏裂，卵裂在不含卵黃的部分進(jìn)行，見于端黃卵、中黃卵。盤裂：卵裂只限于動物極的細(xì)胞質(zhì)部分，如雞。表面卵裂：卵裂只限于卵的表

16、面, 見于中黃卵, 如昆蟲。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(二)囊胚：當(dāng)卵裂到8和16個(gè)分裂球時(shí)，細(xì)胞間形成腔隙，這個(gè)腔隙隨著分裂球的增多，成為一個(gè)圓形的空腔，這樣的胚稱為囊胚，中空的腔為囊胚腔。哺乳動物在8到50個(gè)細(xì)胞時(shí)稱為桑椹期。囊胚腔的出現(xiàn)使胚體細(xì)胞的活動有了充分的空間。卵裂類型不同，形成的囊胚也不同，有四種類型：1.腔囊胚：均黃卵或少黃卵卵裂形成球狀囊胚，中間形成大的囊胚腔。哺乳動物的囊胚也屬于腔囊胚。動物極有一團(tuán)細(xì)胞，稱為胚結(jié)或內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。2.實(shí)心囊胚：有些均黃卵卵裂中間無腔，形成一個(gè)實(shí)心的球體，如水螅、水母、某些環(huán)節(jié)動物、軟體動物等。3.表面囊胚：中黃卵如昆蟲，一層分裂球包在一團(tuán)卵黃外，無

17、囊胚腔。4.盤狀囊胚：端黃卵囊胚為盤狀，覆蓋于卵黃上。囊 胚卵裂和囊胚卵裂和囊胚卵裂和囊胚卵裂和囊胚3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(三)原腸胚：囊胚繼續(xù)發(fā)育，形成雙胚層或三胚層的原腸胚。其主要特征是各種動物在原腸胚形成中，細(xì)胞發(fā)生遷移運(yùn)動。由于動物種類繁多，原腸胚形成的方式和過程也比較復(fù)雜，僅介紹一般的三種方式：1.內(nèi)陷：囊胚期植物極細(xì)胞向內(nèi)陷入，形成兩層細(xì)胞。外層的為外胚層，內(nèi)陷的一層為內(nèi)胚層，內(nèi)胚層包圍的腔為原腸腔，原腸空與外界相通的孔為胚孔，中胚層由胚孔部分向內(nèi)卷入，介入內(nèi)外胚層間。2.內(nèi)移：囊胚一部分細(xì)胞移入內(nèi)部形成內(nèi)胚層。3.外包：動物極細(xì)胞分裂快，植物極細(xì)胞卵黃多，分裂慢，其結(jié)果動物極細(xì)

18、胞逐漸向下包圍植物極，形成外胚層，被包圍的植物極成為內(nèi)胚層。文昌魚原腸胚(內(nèi)陷)原腸胚(內(nèi)陷)原腸胚(內(nèi)陷)原腸胚(內(nèi)移)蛙原腸胚(外包)3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育原腸期出現(xiàn)了原腸腔、內(nèi)胚層、外胚層和原口 。原口動物：在胚胎發(fā)育過程中，原口形成口的動物。包括扁形動物，線形動物，環(huán)節(jié)動物，軟體動物，節(jié)肢動物。 后口動物：在胚胎發(fā)育過程中，原口形成動物的肛門， 在相反方向的一端由內(nèi)胚層內(nèi)陷形成口的動物。棘皮動物以后的動物屬于后口動物。原腸胚期的外中內(nèi)三個(gè)胚層，將來分化形成各種組織、器官。外胚層：形成神經(jīng)系統(tǒng)、眼、內(nèi)耳上皮、皮膚的表皮、毛發(fā)、羽、鱗、甲、皮膚腺等皮膚衍生物。中胚層：形成肌肉、骨骼、脂肪、循環(huán)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和氣管等。內(nèi)胚層：形成肝、胰、肺等。3 動物的生殖和個(gè)體發(fā)育(四)多細(xì)胞動物胚胎發(fā)育的一般規(guī)律所有多細(xì)胞動物在胚胎發(fā)育早期都要經(jīng)過上述階段，這是動物胚胎發(fā)育的共性