原腸運(yùn)動胚胎細(xì)胞重組

原腸運(yùn)動胚胎細(xì)胞重組第一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五

Itisnotbirth,marriage,ordeath,butgastrulation,whichistrulythemostimportanttimeinyourlife.LewisWolpert(1986)第二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五第1節(jié)原腸作用概述囊胚期后，開始形成原腸腔（gastrocoel）—將來的消化腔。這一階段的胚胎稱為原腸胚，胚胎發(fā)育期稱為原腸期。原腸期的各種細(xì)胞運(yùn)動和細(xì)胞的重新組合稱為原腸胚形成,或稱原腸作用(gastrulation).1.原腸作用（gastrulation）第三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原腸作用（gastrulation）是胚胎細(xì)胞劇烈的、高速有序的運(yùn)動過程，通過細(xì)胞運(yùn)動實(shí)現(xiàn)囊胚細(xì)胞的重新組合。原腸形成期間，囊胚細(xì)胞彼此之間的位置發(fā)生變動，重新占有新的位置，并形成由三胚層細(xì)胞構(gòu)成的胚胎結(jié)構(gòu)。第四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原腸胚一部分細(xì)胞的移動必然和同時發(fā)生的其他細(xì)胞的運(yùn)動緊密配合，因此原腸作用過程中的細(xì)胞運(yùn)動涉及整個胚胎。第五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五通過原腸作用，胚胎首先建立起三個胚層，即外胚層、中胚層和內(nèi)胚層；其次為重新占有新位置的胚胎細(xì)胞之間的相互作用奠定了基礎(chǔ)。因此，原腸作用是從尚未分化到分化為三個胚層和器官原基決定的關(guān)鍵時期。第六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五動物身體的主軸（包括前后軸、背腹軸和左右軸）也會在卵裂和原腸作用期間建立起來，胚胎各部分的細(xì)胞會獲得各自的發(fā)育潛能。不同動物體軸建立的時間和機(jī)制各不相同。如果蠅體軸的特化自卵細(xì)胞形成時就已經(jīng)開始了，在卵裂過程中完成；而爪蟾的體軸是在整個原腸作用過程中建立的。第七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五兩側(cè)對稱動物的體軸第八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五盡管整個動物界原腸作用方式變化多樣，但總體可概括為五種細(xì)胞運(yùn)動機(jī)制，即外包（epiboly）、內(nèi)陷（invagination）、內(nèi)卷（involution）、內(nèi)移（ingression）和分層（delamination）。同一原腸胚常常包括幾種細(xì)胞運(yùn)動方式。2.原腸形成方式第九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五1、內(nèi)陷（invagination）由囊胚植物極細(xì)胞向內(nèi)陷入，形成二層細(xì)胞：外面的一層稱為外胚層（ectoderm），向內(nèi)陷入的一層為內(nèi)胚層（endoderm）。內(nèi)胚層圍繞的空腔將形成未來的腸腔，稱原腸腔（gastrocoele），原腸腔與外界相通的孔稱為原口或胚孔（blastopore）。

2、內(nèi)移（migration）由囊胚的一部分細(xì)胞移入內(nèi)部而形成內(nèi)胚層。初始移入的細(xì)胞位于囊胚腔中，排列不規(guī)則，接著逐漸調(diào)整排列成規(guī)則的內(nèi)胚層。內(nèi)移法形成的原腸胚沒有原口，以后在胚體的一端開孔，形成原口。第十頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五3、分層（delamination）囊胚細(xì)胞分裂時，細(xì)胞沿切線方向分裂，從而形成內(nèi)外兩胚層。腔囊胚向內(nèi)分出內(nèi)胚層——某些水母屬的水母；實(shí)心囊胚向外分出外胚層——某些水螅水母。4、內(nèi)轉(zhuǎn)（involution）通過盤裂形成的囊胚，分裂的細(xì)胞由一面邊緣向內(nèi)轉(zhuǎn)，再伸展成為內(nèi)胚層。第十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五5、外包（epiboly）動物極的細(xì)胞分裂快，植物極細(xì)胞由于卵黃多分裂較慢，結(jié)果動物極細(xì)胞逐漸向下包圍植物極，形成外胚層，被包圍的植物極細(xì)胞形成內(nèi)胚層。一些軟體動物與兩棲動物蛙的原腸形成就是外包。第十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五以上原腸形成的幾種形式往往不是單一進(jìn)行，

常常二種或二種以上同時進(jìn)行，

最常見的是內(nèi)陷與外包同時進(jìn)行，分層和內(nèi)移相伴進(jìn)行。原腸形成方式第十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原腸作用過程中細(xì)胞的五種運(yùn)動方式第十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)胚胎發(fā)育中胚孔的形成發(fā)展，將3胚層多細(xì)胞動物分為：原口動物（Prolostomia）、后口動物（Deuterostomia）。原口動物：胚孔成為成體的口——扁形動物、紐形動物、線形動物、環(huán)節(jié)動物、軟體動物、節(jié)肢動物等。后口動物：胚孔成為成體的肛門（或者封閉），成體的口是在胚孔相當(dāng)距離之外重新形成的——棘皮動物、半索動物、所有的脊索動物。第十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五二、中胚層的形成三胚層動物在內(nèi)、外兩胚層形成之后繼續(xù)發(fā)育，在內(nèi)外胚層之間形成中胚層（mesoderm）。

在中胚層之間形成的空腔即體腔（coelom）——真體腔。中胚層形成的方法有以下兩種動物的胚層與體腔

第十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五中胚層的形成有兩種方式：1、端細(xì)胞法（telocellsmethod）在胚孔的兩側(cè)，內(nèi)外胚層交界處各有一個細(xì)胞分裂成細(xì)胞團(tuán)，形成索狀，并向內(nèi)外胚層之間伸展，形成為中胚層。由于中胚層之間的真體腔是中胚層細(xì)胞向內(nèi)和向外裂開形成的，故稱裂體腔（schizocoel），端細(xì)胞法又稱為裂體腔法（schizocoelousmethod）。原口動物均以裂體腔法形成中胚層和體腔。第十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五2、體腔囊法（coelesacmethod）在原腸背部兩側(cè)，內(nèi)胚層向外突出成對的囊狀突起，稱體腔囊（coelomsac），體腔囊逐漸發(fā)育增大并與內(nèi)胚層脫離，在內(nèi)外胚層之間逐步擴(kuò)展成為中胚層，中胚層包圍的腔為體腔。由于體腔囊來源于原腸，故又稱腸體腔，此法又名腸體腔法（enterocoelousmethod）。后口動物（棘皮、毛顎、半索、原索、脊索動物）由腸體腔法形成中胚層和真體腔。第十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五中胚層、體腔的產(chǎn)生

第十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五第2節(jié)兩棲類的原腸作用兩棲類的原腸作用是實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)中最古老也是最新興的一個領(lǐng)域。兩棲類囊胚與其它動物的囊胚所面臨的基本任務(wù)完全相同，也就是把終將形成內(nèi)胚層器官的細(xì)胞拖入胚胎內(nèi)部，把終將形成外胚層的細(xì)胞置于胚胎的四周，而把終將形成中胚層的細(xì)胞置于外胚層和內(nèi)胚層之間適當(dāng)?shù)奈恢?。第二十頁，共一百一十五頁，編輯?023年，星期五兩棲類胚胎活體染色。A，用活體染料標(biāo)記胚胎表面特定細(xì)胞；B-D，標(biāo)記細(xì)胞的遷移運(yùn)動；E，將蠑螈胚胎沿中線剖開，示標(biāo)記細(xì)胞在胚胎內(nèi)部的分布。兩棲類的囊胚由多層細(xì)胞組成，屬于偏腔囊胚。用活體染色法可以示蹤不同部位細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)，繪制出未來器官分布圖譜。1.未來器官分布圖譜第二十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五從非洲瓜蟾未來器官分布圖譜可以看出，在囊胚表層的細(xì)胞中，動物半球的前面形成神經(jīng)物質(zhì)，后面形成表皮，植物半球的細(xì)胞形成內(nèi)胚層。而在植物半球的深層細(xì)胞中，動植物半球的結(jié)合部即赤道部形成索前板、脊索和中胚層。非洲爪蟾囊胚外層細(xì)胞（A）和內(nèi)部細(xì)胞（B）發(fā)育命運(yùn)圖譜。第二十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五兩棲類的原腸作用的起始是在灰色新月區(qū)（graycrescent）先出現(xiàn)一個橫的淺溝，形成背唇（dorsallip）?；疑略聟^(qū)是在精子穿入點(diǎn)的對側(cè)形成，是由于精子穿入引起卵子胞質(zhì)重排產(chǎn)生的淺灰色區(qū)域，它對于背唇的出現(xiàn)起決定作用。背唇的出現(xiàn)標(biāo)志著胚胎出現(xiàn)了背腹面。背唇-----將來胚胎的背面2.灰色新月區(qū)決定了背唇的形成第二十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五兩棲類的灰色新月精子入卵后，皮層向精子進(jìn)入的方向旋轉(zhuǎn)大約30o，在動物極皮層含大量色素而內(nèi)層含有少量色素的物種中，這一胞質(zhì)不同層次的相對運(yùn)動形成了一個在精子進(jìn)入點(diǎn)對面的新月形的灰色區(qū)域，稱為灰色新月。第二十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五卵母細(xì)胞成熟過程中，母源性的VegTmRNA貯存于植物極。VegT蛋白對內(nèi)胚層的形成具有決定作用，消除VegTmRNA和VegT蛋白后內(nèi)胚層不能形成。第二十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五灰色新月區(qū)的預(yù)定內(nèi)胚層細(xì)胞內(nèi)陷，形成狹縫狀胚孔（slit-likeblastopore），內(nèi)陷細(xì)胞稱為瓶狀細(xì)胞（bottlecell），它們沿最初的原腸排列。蛙類囊胚細(xì)胞內(nèi)陷引發(fā)原腸形成。但是，蛙類的原腸作用并不是在最靠近植物極處開始內(nèi)陷，而是在動物半球和植物半球匯合的赤道附近，即所謂的邊緣區(qū)（marginalzone）開始內(nèi)陷。3.兩棲動物胚胎的背唇啟動了原腸作用第二十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五爪蟾的晚期囊胚，示邊緣區(qū)被內(nèi)胚層細(xì)胞覆蓋。第二十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五胚孔處形成瓶狀細(xì)胞第二十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五移植的胚孔背唇細(xì)胞將在內(nèi)胚層細(xì)胞層上下陷（sink），形成一個胚孔狹縫。瓶狀細(xì)胞的內(nèi)陷啟動原腸作用。第二十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五植物極背方細(xì)胞對原腸作用的啟動具有重要作用。第三十頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五瓶狀細(xì)胞的收縮拉動邊緣區(qū)細(xì)胞向植物極運(yùn)動，同時將植物極的內(nèi)胚層細(xì)胞推向胚胎的內(nèi)部。邊緣區(qū)細(xì)胞的運(yùn)動導(dǎo)致外胚層細(xì)胞向植物極外包，預(yù)定前端中胚層細(xì)胞沿囊胚腔內(nèi)表面延伸。4.原腸作用涉及胚胎細(xì)胞的多種運(yùn)動第三十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五胚孔形成和原腸作用過程中爪蟾背部區(qū)域細(xì)胞的運(yùn)動第三十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五爪蟾早期胚孔背唇的表面觀，示動、植物極細(xì)胞大小的差異。第三十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五動物極細(xì)胞通過胚孔背唇內(nèi)卷區(qū)域表面的特寫（close-up）第三十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原腸作用的下一個時期包括邊緣區(qū)細(xì)胞的內(nèi)卷以及動物半球細(xì)胞的外包和向胚孔處集中。遷移中的緣區(qū)細(xì)胞到達(dá)胚孔的背唇時，轉(zhuǎn)向內(nèi)部沿著外層細(xì)胞的內(nèi)表面運(yùn)動，因此構(gòu)成背唇的細(xì)胞在不斷更新。最初構(gòu)成背唇的細(xì)胞為內(nèi)陷形成原腸前緣的瓶狀細(xì)胞，它們隨后發(fā)育為前腸咽部的細(xì)胞。第三十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五內(nèi)卷邊緣區(qū)細(xì)胞沿外層細(xì)胞的內(nèi)表面向動物極運(yùn)動，示構(gòu)成胚孔背唇的細(xì)胞的不斷更新。第三十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五隨著瓶狀細(xì)胞進(jìn)入胚胎內(nèi)部，背唇被后來內(nèi)卷進(jìn)入胚胎發(fā)育為頭部中胚層前體的細(xì)胞代替。接下來，由胚孔背唇內(nèi)卷進(jìn)入胚胎的細(xì)胞為脊索中胚層細(xì)胞，它們將形成脊索。脊索是一個臨時性中胚層脊柱（backbone），對誘導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)的分化起重要的作用。第三十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五內(nèi)卷進(jìn)入胚胎的脊索中胚層細(xì)胞在胚胎背部集中延伸變窄變長，形成胚胎的軸性中胚層。第三十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五集中和延伸過程中細(xì)胞的插入第三十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五非洲爪蟾原腸作用期間Brachyury基因的表達(dá)，示預(yù)定中胚層細(xì)胞的集中和延伸。第四十頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原腸作用過程中，環(huán)狀的預(yù)定中胚層細(xì)胞帶向胚孔的集中以及在胚胎內(nèi)表面的延伸示意圖第四十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五爪蟾晚期原腸胚的軸旁中胚層（A）表達(dá)paraxialprotocadherin，而脊索（B）表達(dá)axialprotocadherin；兩種鈣粘著蛋白對集中和延伸起重要的作用。第四十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五隨著新細(xì)胞進(jìn)入胚胎內(nèi)部，囊胚腔被擠壓到與背唇相對的一側(cè)。同時隨著胚孔處瓶狀細(xì)胞形成和內(nèi)卷，胚唇向側(cè)面和腹面延伸，形成新月狀結(jié)構(gòu)。新月狀胚孔進(jìn)一步延伸，先形成側(cè)唇，再形成腹唇。通過側(cè)唇和腹唇，位于外胚層細(xì)胞中的中胚層和內(nèi)胚層細(xì)胞繼續(xù)內(nèi)卷，使胚孔形成一環(huán)狀，包繞在含有大量卵黃、體積較大的內(nèi)胚層細(xì)胞周圍，這些內(nèi)胚層細(xì)胞暴露在植物極外面，稱為卵黃栓（yolkplug）。第四十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五隨著背唇、側(cè)唇和腹唇的連續(xù)形成，胚孔區(qū)域的變化。第四十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五通過胚孔進(jìn)入胚胎內(nèi)部的細(xì)胞的運(yùn)動第四十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五囊胚腔頂壁細(xì)胞形狀的改變和細(xì)胞重排，合并成單層細(xì)胞。第四十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五最終，卵黃栓也被包入內(nèi)部。至此，所有內(nèi)胚層細(xì)胞都已進(jìn)入胚胎的內(nèi)部，外胚層細(xì)胞包被在胚胎的表面，而中胚層細(xì)胞則位于內(nèi)胚層和中胚層之間。非洲爪蟾的原腸作用是數(shù)個事件和諧的組合，結(jié)果是把內(nèi)中外三個胚層細(xì)胞置于適當(dāng)?shù)奈恢茫瑸樗鼈兎只癁椴煌钠鞴僮鰷?zhǔn)備。第四十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五兩棲類原腸作用時細(xì)胞的運(yùn)動。第四十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五兩棲類原腸作用總結(jié)：1.邊緣區(qū)瓶狀細(xì)胞在準(zhǔn)確的時間和位置內(nèi)陷。2.邊緣區(qū)細(xì)胞通過胚唇進(jìn)行內(nèi)卷形成原腸。3.內(nèi)卷的中胚層細(xì)胞沿胚孔頂壁內(nèi)表面遷移。4.預(yù)定脊索中胚層在胚胎背部集中延伸5.預(yù)定外胚層細(xì)胞通過細(xì)胞分裂和數(shù)層細(xì)胞合并為單層細(xì)胞而向植物極下包。第四十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五5.動植物極軸的決定兩棲類原腸作用的準(zhǔn)備工作可以追溯到精卵的結(jié)合之前。未受精卵沿動植物極存在一個極性，這種極性能夠影響到將來卵裂的方式。未受精卵的極性是由沿動植物極分布的母源性mRNA和蛋白質(zhì)的差異分布決定的。第五十頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五非洲爪蟾的未受精卵，示動物極半球有較多的色素，植物極半球有較多的卵黃。第五十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五非洲爪蟾的動-植物極軸是由母源性的因子決定的，示母源性的生長因子Vg-1基因的mRNA在爪蟾植物極的分布。第五十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五未受精卵的胚層圖譜爪蟾未來三個胚層的區(qū)域劃分在未受精卵就可以確定。因此，在未受精卵上就可以勾畫出胚層圖譜。但胚胎的前后軸、背腹軸和左右軸都難以確定。第五十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五爪蟾未受精卵內(nèi)未來胚層的圖譜。ectodermendoderm第五十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五Nieukoop中心形成背腹軸和前后軸是在受精過程中由受精卵細(xì)胞質(zhì)隔離決定的。受精后由于皮層細(xì)胞質(zhì)的轉(zhuǎn)動（corticalrotation），使得卵子表面的動植物極軸與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部的動植物極軸兩者相差30o，這樣便形成一個新的對稱狀態(tài)。受精卵已具備了背腹軸，變成兩側(cè)對稱結(jié)構(gòu)，可以區(qū)分出左右側(cè)了。6.體軸的決定與形成第五十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五A，受精后，質(zhì)膜下方的皮層（corticallayer）向著精子入卵點(diǎn)的方向轉(zhuǎn)動。B，皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果是Nieukoop中心或信號中心的形成，這樣就確定了胚胎的背方。第五十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五皮層轉(zhuǎn)動的結(jié)果造成爪蟾受精卵呈兩側(cè)對稱。第五十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五Nieukoop中心對正常發(fā)育是必需的第五十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五背方部分含有Nieukoop中心，形成一個背部化的胚胎，但缺少腸；腹方部分沒有Nieukoop中心，形成一腹部化的胚胎，缺少背部和頭部結(jié)構(gòu)。第五十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五胚孔的定位細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)動激活精子入卵點(diǎn)對面的細(xì)胞質(zhì)開啟原腸作用。精子入卵點(diǎn)代表胚胎未來的腹面，而與之相對的一面即原腸作用開啟處代表胚胎未來背面。雖然誘發(fā)卵細(xì)胞質(zhì)運(yùn)動并不一定需要精子，但精子對決定細(xì)胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)方向是至關(guān)重要的。卵子哪一側(cè)形成背部，哪一側(cè)形成腹部，完全由細(xì)胞質(zhì)運(yùn)動方向來決定。第六十頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五通過機(jī)械方法（如離心）人為地改變皮層細(xì)胞質(zhì)和皮層下細(xì)胞質(zhì)的空間關(guān)系，將可以使胚胎在精子入卵點(diǎn)的同一側(cè)開啟原腸作用。將精子決定的細(xì)胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)與人工誘導(dǎo)的細(xì)胞質(zhì)旋轉(zhuǎn)相結(jié)合，就可能獲得兩個原腸作用起點(diǎn)，最終形成聯(lián)體雙胞胎蝌蚪（BlackandGerhart，1985）。第六十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五人工方法誘導(dǎo)的兩個原腸作用開啟點(diǎn)。第六十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五兩個原腸作用開啟點(diǎn)導(dǎo)致聯(lián)體雙胞胎蝌蚪的形成。第六十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原腸作用誘導(dǎo)因子是通過動物極細(xì)胞質(zhì)和植物極細(xì)胞質(zhì)兩者之間的相互作用而產(chǎn)生的。開啟原腸作用的誘導(dǎo)因子原來位于植物極細(xì)胞的深層細(xì)胞質(zhì)中。移植預(yù)定背部的植物極細(xì)胞能夠讓植物極經(jīng)紫外線照射的胚胎正常發(fā)育，同時將預(yù)定背部的植物極細(xì)胞移植到預(yù)定腹部的部位，也能夠誘導(dǎo)形成次生胚軸（secondaryaxis）。第六十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五預(yù)定背唇區(qū)域下方植物極細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)第六十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五背部最靠近植物極的裂球能夠誘導(dǎo)次生原腸作用，并形成次生胚軸。第六十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五正常情況下，由精子驅(qū)動的卵細(xì)胞內(nèi)部細(xì)胞質(zhì)的重新排列能夠引起亞細(xì)胞因子（subcellularfactor）的的不對稱分布。受精卵內(nèi)亞細(xì)胞因子的不對稱分布產(chǎn)生了背腹區(qū)分，并最終將胚孔的位置確定在精子入卵點(diǎn)對面的一組植物極裂球上。第六十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞運(yùn)動和原腸構(gòu)建當(dāng)囊胚背部表面緣區(qū)一群內(nèi)胚層細(xì)胞下陷時，兩棲類的原腸作用就開始了。重組實(shí)驗(yàn)證明，內(nèi)陷進(jìn)入內(nèi)胚層的能力是背部緣區(qū)細(xì)胞固有的屬性。這些細(xì)胞特殊的瓶狀結(jié)構(gòu)對于啟動原腸作用是重要的。細(xì)胞運(yùn)動啟動之后，非洲爪蟾的瓶狀細(xì)胞就不再是必需的了，去除瓶狀細(xì)胞后內(nèi)卷、胚孔的形成和封閉照樣可以進(jìn)行。第六十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五細(xì)胞向胚胎內(nèi)運(yùn)動的主要動力來自緣區(qū)表面下方的細(xì)胞（深層內(nèi)卷緣區(qū)細(xì)胞，deepinvolutingmarginalzonecell）的內(nèi)卷，而不是表面細(xì)胞的內(nèi)卷。去掉緣區(qū)深層細(xì)胞，并用動物極細(xì)胞補(bǔ)充上去，原腸形成立即停止。表面細(xì)胞由于和主動遷移的深層細(xì)胞相連而遷移進(jìn)去形成原腸的襯里。第六十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原腸作用過程中細(xì)胞內(nèi)卷的動力來自深層內(nèi)卷緣區(qū)細(xì)胞第七十頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五隨著原腸作用的進(jìn)行，深層由好幾層細(xì)胞構(gòu)成的緣區(qū)細(xì)胞彼此插入混和（intercalation或interdigitation），形成薄而寬的單層細(xì)胞。正在內(nèi)卷的緣區(qū)細(xì)胞則向植物極進(jìn)一步延伸。與此同時，表面細(xì)胞通過分裂和變扁平而擴(kuò)展。深層細(xì)胞運(yùn)動到達(dá)胚唇時，它們卷入胚胎內(nèi)部，彼此之間也進(jìn)行插入混和，且沿中側(cè)軸集中延伸，形成窄而長的中胚層帶。中胚層帶向動物極遷移，牽拉伏在上面的表面細(xì)胞向動物極運(yùn)動，形成原腸頂壁。第七十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五非洲爪蟾原腸作用期間中胚層的形成。第七十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五中胚層帶的集中和延伸似乎為一自主過程，把中胚層細(xì)胞從胚胎中分離出來，它們照樣可以集中和延伸。原腸作用期間，動物極極帽（animalcap）和不內(nèi)卷緣區(qū)的細(xì)胞通過下包擴(kuò)展，包被整個胚胎。同時，外胚層細(xì)胞也在整個胚胎中擴(kuò)展，其機(jī)制主要是細(xì)胞分裂和數(shù)層細(xì)胞合并成單層細(xì)胞。第七十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五第3節(jié)鳥類的原腸作用一、鳥類原腸作用概述鳥類行不完全的盤狀卵裂，胚胎經(jīng)過卵裂在大量的卵黃上形成一個胚盤（blastodisk）。胚盤下方“惰性”的卵黃對上面細(xì)胞的運(yùn)動施以嚴(yán)格限制。第七十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五由動物極（胚胎將來的背部）觀察的雞卵的盤狀卵裂第七十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五1.下胚層和上胚層的形成鳥類胚盤中央細(xì)胞被胚下腔（subgerminalcavity）和卵黃分開，看起來透明，稱為明區(qū)（areapellucida）。明區(qū)邊緣細(xì)胞和卵黃接觸看起來不透明，稱為暗區(qū)（areaopaque）。上胚層某些細(xì)胞單個的遷移到胚下腔中，形成初級下胚層（primaryhypoblast）。胚盤后緣有一層細(xì)胞向前遷移和初級下胚層匯合，形成次級下胚層（secondaryhypoblast）。第七十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五雞胚雙層囊胚的形成第七十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五由上胚層和下胚層組成的雙層囊胚在暗區(qū)邊緣連接在一起，兩層之間的空腔即為囊胚腔（blastocoel）。鳥類胚胎命運(yùn)圖譜僅局限于上胚層，胚胎本身和大量胚胎外膜都是由上胚層所產(chǎn)生。下胚層對正在發(fā)育的卵的本身并沒有任何實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。下胚層細(xì)胞只形成部分胚胎外膜（extraembryonicmembrane），尤其是卵黃囊（yolksac）和連接卵黃的基柄（stalk）。第七十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原條的形成鳥類的原條（primitivestreak）首先見于胚胎的后端上胚層細(xì)胞的加厚處。這種加厚是來自上胚層的中胚層細(xì)胞內(nèi)移進(jìn)入囊胚腔以及來自上胚層后端兩側(cè)細(xì)胞向中央遷移所致。隨著加厚部分不斷變窄，它不斷向前運(yùn)動，并收縮形成清晰的原條。原條延伸至明區(qū)長度60％至70％處，成為胚胎前后軸的標(biāo)志。第七十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五雞胚原條形成時細(xì)胞的運(yùn)動。A，3－4h；B，5－6h；C，7－8；D，10－12h第八十頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五伴隨著細(xì)胞集中形成原條，在原條中出現(xiàn)一凹陷，成為原溝（primitivegroove）。原溝與兩棲類胚孔的作用相似，遷移的細(xì)胞通過原溝進(jìn)入囊胚腔。在原條的前端是一個細(xì)胞加厚區(qū)叫原節(jié)（primitiveknot）或亨氏節(jié)（Hensen’snode）。亨氏節(jié)的中央有一個煙囪狀的凹陷，叫原窩（primitivepit）。細(xì)胞可以通過原窩進(jìn)入囊胚腔。亨氏節(jié)在功能上相當(dāng)于兩棲類胚孔的背唇。第八十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五移植亨氏節(jié)能夠誘導(dǎo)一個次生胚胎的形成。第八十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原條一旦形成，上胚層細(xì)胞便開始向原條邊緣遷移，進(jìn)入囊胚腔內(nèi)，組成原條的細(xì)胞也在不斷地變化。進(jìn)入鳥類囊胚腔的細(xì)胞以單個細(xì)胞為單位，內(nèi)移的細(xì)胞并不形成緊密聯(lián)系的細(xì)胞層，只形成松散聯(lián)系的間質(zhì)細(xì)胞。隨著細(xì)胞進(jìn)入原條，原條向胚胎未來頭部區(qū)域延長。通過亨氏節(jié)進(jìn)入囊胚腔的細(xì)胞向前遷移，形成前腸、頭部中胚層和脊索；通過原條兩側(cè)部分進(jìn)入囊胚腔的細(xì)胞形成大部分內(nèi)胚層和中胚層組織。第八十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五A，進(jìn)入囊胚腔的細(xì)胞頂端伸長形成瓶狀細(xì)胞；B，雞胚原腸作用立體圖解，示原條、正在遷移的細(xì)胞和原有兩胚層之間的關(guān)系。第八十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五上圖，15－16h；原溝和亨氏節(jié)的形成。下圖，19－22h；內(nèi)移的細(xì)胞向上推舉上胚層前端中線區(qū)域，形成頭突（headprocess）。第八十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五通過原條的細(xì)胞的遷移：內(nèi)胚層和中胚層的形成最早通過原條遷移的細(xì)胞是預(yù)定發(fā)育成前腸的細(xì)胞，這一點(diǎn)與兩棲類相似。下胚層細(xì)胞構(gòu)成的區(qū)域即生殖新月不形成任何胚胎本身結(jié)構(gòu)，但含有生殖細(xì)胞前體，以后通過血管遷移到生殖腺中。通過亨氏節(jié)進(jìn)入囊胚的細(xì)胞也向前遷移，保持在內(nèi)胚層和上胚層之間，將來形成頭部中胚層和脊索中胚層細(xì)胞。第八十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五隨后在中胚層細(xì)胞繼續(xù)內(nèi)移的同時，原條開始回縮，使大致位于明區(qū)中央的亨氏節(jié)向后推移。在原條回縮的痕跡上出現(xiàn)了胚胎背軸和頭突。隨著亨氏節(jié)繼續(xù)回縮，脊索后端部分開始形成。最終亨氏節(jié)回縮到最后端區(qū)域，將來形成肛門。至此，上胚層完全由預(yù)定外胚層構(gòu)成。盡管中胚層細(xì)胞還要繼續(xù)向內(nèi)遷移很長時間，但大部分預(yù)定內(nèi)胚層細(xì)胞已進(jìn)入胚胎內(nèi)部。第八十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五24－28h雞胚的原腸作用。A，延伸到全長的原條，24h；B，2體節(jié)時期，25h；C，4體節(jié)時期，27和；D，原條回縮到胚胎的尾部，28h。E，原條回縮，脊索沿著原條的痕跡形成。第八十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五伴隨原條回縮，脊索和體節(jié)逐漸形成。上圖，23－24h；下圖，4體節(jié)時期。第八十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五當(dāng)預(yù)定中胚層和內(nèi)胚層細(xì)胞向囊胚腔內(nèi)運(yùn)動時，預(yù)定外胚層細(xì)胞還在分裂，并成為胚胎最上層唯一的細(xì)胞群。預(yù)定外胚層細(xì)胞遷移離開胚盤，通過下包包被卵黃。鳥類原腸作用結(jié)束的時候，外胚層已將卵黃包被起來，內(nèi)胚層已經(jīng)取代了下胚層，而中胚層則已經(jīng)遷移到內(nèi)外兩胚層之間的位置。第九十頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五二、鳥類原腸作用的機(jī)制1.下胚層的作用和胚軸的形成鳥類的前后軸和背腹軸早在原腸作用之前當(dāng)卵子由輸卵管排出時就已經(jīng)決定了。背腹軸對于下胚層的形成和胚胎的進(jìn)一步發(fā)育至關(guān)重要。第九十一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五2.原條細(xì)胞的聚集上胚層也不是一個均勻的未分化組織。早在原條開始形成之前，上胚層細(xì)胞就出現(xiàn)了分化。例如，后端緣區(qū)組織可能分泌一種化學(xué)物質(zhì)，吸引HNK-1（硫酸化葡糖醛酸）呈陽性的細(xì)胞向后端遷移，而前端緣區(qū)組織則分泌一種排斥因子。聚集到后端緣區(qū)的HNK-1陽性細(xì)胞將形成內(nèi)胚層和中胚層。第九十二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五透明質(zhì)酸和其他多糖能促進(jìn)單個細(xì)胞的遷移，但它們并不能驅(qū)動細(xì)胞遷移。透明質(zhì)酸能使正在遷移的細(xì)胞處于彼此分離的狀態(tài)。另外，透明質(zhì)酸還可能通過它在水中膨脹的能力保持細(xì)胞彼此分離。細(xì)胞的遷移和上胚層胞外基質(zhì)片層中的纖連蛋白網(wǎng)有關(guān)。第九十三頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五3.脊索的二次形成鳥類前部脊索由通過亨氏節(jié)內(nèi)移的細(xì)胞向前遷移而形成，但后端脊索的形成方式則不同。如雞胚第17體節(jié)后面的脊索是由通過原條內(nèi)移的中胚層細(xì)胞聚集而成。后部脊索向后延伸，形成胚胎28－50體節(jié)的尾芽。第九十四頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五4.外胚層的外包原腸作用期間，外胚層細(xì)胞向外擴(kuò)展包被卵黃。外胚層細(xì)胞遷移時作為漁歌整體而非單個細(xì)胞運(yùn)動。這種擴(kuò)展只能在卵黃膜上進(jìn)行，在其他表面上不會發(fā)生。緣區(qū)（暗區(qū)）細(xì)胞是外胚層下包的動因。胚盤只有在緣區(qū)擴(kuò)展時才擴(kuò)展，去掉緣區(qū)細(xì)胞外胚層下包即告停止。因此外胚層細(xì)胞受緣區(qū)主動遷移細(xì)胞的牽拉而下包。第九十五頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五第4節(jié)哺乳類的原腸作用哺乳類發(fā)育模式和鳥類以及爬行類相似。哺乳類的卵子為少黃卵，但其胚胎仍保留著為適應(yīng)多黃卵而進(jìn)化形成的鳥類和爬行類胚胎的原腸作用方式。哺乳類的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)可以看作卵黃球頂部的胚盤，它按照與其祖先爬行類相似的模式發(fā)育。第九十六頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五哺乳動物在母體內(nèi)發(fā)育，其胚胎直接從母體獲取營養(yǎng)，而不是從卵子所儲備的卵黃獲取營養(yǎng)。哺乳動物這一進(jìn)化導(dǎo)致母體解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生巨大變化（輸卵管膨大形成子宮）以及專司吸收母體營養(yǎng)的胎兒器官胎盤的出現(xiàn)。胎盤主要由胚胎滋養(yǎng)層細(xì)胞和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)形成的中胚層細(xì)胞發(fā)育而來。第九十七頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五人類胚胎從受精到植入的發(fā)育過程第九十八頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五哺乳動物胚泡植入子宮的過程第九十九頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五小鼠胚泡在Strypsin蛋白酶的作用下從透明帶中孵化出來第一百頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五原腸作用前的胚泡，示內(nèi)細(xì)胞團(tuán)和滋養(yǎng)層細(xì)胞。第一百零一頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五內(nèi)細(xì)胞團(tuán)內(nèi)最早的細(xì)胞隔離是下胚層（原始內(nèi)胚層）的形成。下胚層排列在囊胚腔周圍，形成卵黃囊內(nèi)胚層（yolksacendoderm）。卵黃囊內(nèi)胚層不參與新生機(jī)體的任何組織。位于下胚層之上的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)稱為上胚層。上胚層細(xì)胞被縫隙（cleft）隔開；縫隙最后連接起來，把胚胎上胚層和形成羊膜腔壁的上胚層（羊膜外胚層）隔開。羊膜腔一旦形成，內(nèi)部便充滿羊水（amnioticfluid）。第一百零二頁，共一百一十五頁，編輯于2023年，星期五下胚層細(xì)胞從內(nèi)