浙师大《发育学》课件 第四章卵子的发生

第四章 卵子发生
卵的结构
海胆卵常常作为动物卵细胞结构的代表 卵的结构由外向内它依次有： 凝胶层：包裹在卵细胞外面的厚厚的一层结构， 卵黄层：由卵细胞分泌形成的紧贴于细胞膜外 卵细胞膜， 胞质：有紧贴细胞膜下皮质颗粒，还有大量的卵
黄颗粒和线粒体， 细胞核：单倍的浓缩的位于卵细胞中央(图
图2.2.7鱼（Coregonus）卵母细胞极体的形成，
示卵母细胞的两次成熟分裂并非是均等分裂。
A：第一次减数分裂后期，第一极体形成。B：第二次减数分裂中期 （箭头所指），这时可见第一极体仍然在原位，它可能分裂也可能不 再分裂。
在少数物种里甚至存在这样的现象，减数 分裂被强烈地修改了，使产生的卵细胞的 染色体仍然是两倍的，即它不需受精便可 发育出新的个体。例如，在果蝇中，在第 二次减数分裂以后，极体细胞有可能起着 精子的作用，即与卵细胞结合，形成双倍 体“合子”。
原生殖细胞进入胚胎卵巢后分化成为卵原细胞 （oogonia）。卵原细胞分裂增殖，进入第一次减 数分裂前期，形成初级卵母细胞（primary oocyte）。初级卵母细胞停止在第一次减数分裂的 前期，这种阻断的情况一直维持到青春期。随着 青春期的开始，初级卵母细胞在卵巢内激素的作 用进一步发育成熟，阶段性地恢复减数分裂，接 着第二次减数分裂发生，进行排卵。成熟的卵处 于第二次减数分裂的中期。
不同动物卵细胞的发育可能很不一样，以 果蝇、爪蟾及人为例介绍卵细胞的发育过 程。
一. 昆虫的卵子发生
滋养型方式：果蝇卵子发生的初期在卵巢
中进行，起源于卵巢一端的生殖系干细胞经 过4 次分裂形成由细胞质桥相互连接的16细 胞合胞体。其中只有位于胞囊后端的一个细 胞形成卵母细胞，其余15个细胞则形成滋养 细胞。
有一些昆虫(如Moraba virgo)和蜥蜴(如 Cnemidophorus uniparens)，卵母细胞 先行染色体数加倍，这样在减数分裂后， 细胞仍维持双倍的状态．从而获得了不需 受精而发育为新个体的能力。
在蜜蜂、黄蜂、蚂蚁中．还存在这样的现 象：卵细胞第一次减数分裂以后，不经受 精发育为雄性个体，之后它的生殖细胞省 略了第一次分裂，直接进入第二次减数分 裂产生精子。在这些动物中．精子与卵细 胞结合将发育为雌性个体。
那么这些分子的特异定位在果虽卵细胞的 发育中是如何建立的呢？
这一过程不是孤立的卵细胞的发育行为， 它是一系列复杂的卵细胞与滋养细胞和滤 泡细胞相互作用的结果（图2.2.13）。
首先，由滋养细胞转录gurken mRNA并转运到位于卵 细胞后端的细胞核与质膜间的部位。 gurken mRNA转 译为Gurken蛋白以后，通过对卵细胞后端滤泡细胞受体 的激活使之释放新的活化因子(可能是cAMP)，活化因子 再激活卵细胞膜上的蛋白激酶A(PKA)。PKA的活化使卵 细胞中的微管发生方向性的改变，将其延伸端从原有的
图2.2.6人类卵巢中生殖细胞数目的变化
虽然在广泛的物种里，卵细胞在胚胎发育 中存在休眠、发育滞留现象，但是不同物 种它们滞留所处的发育阶段常常很不一样。 与精子发育另一个明显不同的待征是，在 减数分裂的两次分裂中，卵细胞细胞质几 乎只保留在其中之一的分裂细胞之中，另 一个变成没有功能前途的第一和第二极体 (pdar body)而被淘汰(图2．2．7)。
人类在胚胎发育的第2到第7个月，经过急速的分 裂，发育卵巢中的生殖细胞数目可达到700万个。 但是，在以后的发育阶段，绝大多数的细胞迅速 死亡，而留下的细胞进入第一次减数分裂的前期 成为初级卵母细胞，并保持这一状态直到青春期 才开始后继的发育，期间相隔达12年之久。事实 上．由于这些保留在卵巢中的初级卵母细胞在个 体整个生育期中是周期性地逐一启动发育，有的 细胞可能维持休眠状态长达50年之久，而期间仍 不断有初级卵母细胞的死亡，使原初700万个生 殖细胞大约只有400个走完它们的全发育过程成 为卵细胞，而绝大多数被淘汰了(图2．2．6)。
A.卵巢结构，从左至右示卵巢里卵细胞的发生成熟顺序。B.经过连续分裂，包裹卵 细胞产生16个细胞的克隆体。这16个细胞中只有一个成为卵细胞（1#），其它的都 成为滋养细胞，它们以胞质桥与卵细胞直接或者间接相连。
滋养细胞不是卵细胞发育遗弃的产物（如 其它动物卵母细胞的极体），它们对卵细 胞的发育有着重要的作用。
指向滋养细胞的方向转而成为指向卵细胞的远滋养细胞
端。这一变化是重要的，来自于滋养细胞并位于细胞质 前端的oskar和nanus mRNA在微管的作用下将被转运 至卵细胞的后端，井且开始在那里翻译为oskar蛋白。 对应地．bicoid mRNA转运自滋养细胞并维持在卵细胞 前端的位置。
2．2．5)。
除了DNA外，卵细胞还肩负着传递包括酶、 mRNA、细胞器(中心体除外)、营养物质， 以及发育信息的任务，因此卵细胞的发育 自然比精子更为复杂，物种差异给卵细胞 发育带来的影响
在卵细胞的发育分化过程中同样必须经过 减数分裂过程、但是这一过程不同的动物 的程序设计可能很不一样。
பைடு நூலகம் 一般的发育过程如下：
Bicoid高浓度表达的区域规定了头的发育， namos高浓度表达的区域规定了腹的发育，而 两者过渡的区域将发育为胸，这一结论可以得 到其他实验的证实分别消除Bicoid或namos的 表达，可以预测性地获得没有头胸或腹部的不 正常的胚胎。（图2.2.11）
与果蝇前后轴形态发生原差异分布同时进 行的是背-腹轴在卵细胞的发育中同时获得 了确定。Gurken mRNA集中在卵细胞的 一侧，成为背-腹轴建立的关键形态发生原。
滋养细胞的核DNA经过多次复制，形成多 倍体的核。由于滋养细胞多倍体核具有高 转录活性，可合成和提供卵子发育所需的 RNA和蛋白质。滋养细胞合成mRNA, rRNA，甚至是完整的核糖体，并通过细胞 间的连桥，单向转运到卵母细胞（1#）里。 （图2.2.9）
滋养细胞合成的基因产物中，有发育控制分子 如bicoid mRNA ，它储存在卵的前极，还有 namos 和oskar mRNAs，它们转移并积累在后极 。这些RNA会决定头和腹的发生位置，使卵子 产生前后轴的极性。