发育实验 海胆的受精作用和早期发育模式

海胆的幼虫和胚胎发育是怎样的
海胆卵子为沉性卵，体外受精。

受精后，经卵裂由多细胞发育至囊胚期。

然后，经膜旋转囊胚，脱膜旋转胚进入原肠期，这时囊胚的植物极一端变扁平，并逐渐向内陷入。

在内陷的顶端及两侧，均有许多较大的细胞为间叶细胞。

胚体再经原肠后期发育至棱柱幼虫。

棱柱幼虫的口叶突出，前端呈弧形。

幼虫左右两侧的三射骨针已长大，一支伸向幼虫的后端，一支伸至幼虫的前端。

此期内，消化道未开通，尚不能摄食，幼虫趋光性很强，多密聚于水表层，棱柱幼虫进一步发育，幼虫口叶的前端，由弧形变成一平面形，同时在相对面的左右两侧，突出一对肉芽的幼虫腕幼体，此时幼虫消化道形成，开始从外界摄取食物。

幼虫的胃较大，呈圆囊形，即发育至四腕幼虫，发育至四腕幼虫后不久，在前侧腕和口后腕之间又生出一对后背腕，此时幼虫称为六腕幼虫。

六腕幼虫随着发育个体越来越大，结构也越来越复杂。

在幼虫的前侧腕的内侧，突出一对口前腕，至此幼虫的4对腕全部形成，进入八腕幼虫期。

当口前腕生出不久，在接近幼虫腕基部的部分，纤毛带成水平方向，突出于身体的表面，形成两半环状的纤毛带，称为前肩片。

同时，在幼虫的后端，以同样方式形成两条半环状的纤毛带，称为后肩片。

其排列方向在幼虫的左右两侧，前后肩片随着幼虫的发育明显地突出于体表，成为幼虫的运动器官。

肩片出现后不久，幼虫身体左侧，逐渐变得平坦，前庭复合体（海胆基）明显可见。

由于前庭复合体的日益增大，挤压了原来的幼虫的胃。

最后，前庭复合体的
1。

发育生物学学科论文（综述）题目海胆的早期发育姓名孟丽巧学号124120025院、系生命科学学院专业生物科学班级12生科A班指导教师王晓燕职称（学历）本科海胆的早期发育摘要：海胆（Sea urchin）是一种常见的无脊椎动物，在动物的系统分类学上，隶属于棘皮动物门 (Ectu'nodermata)，游走亚门 (Eleutherozea)，海胆纲(Echinoidea)。

海胆是生物科学史上最早被使用的模式生物，它作为模式生物的优点是：容易得到大量精子和卵子用于实验；人工受精后，完全同步发育；胚体透明，便于观察；可在水中甚至在显微镜下发育；孵化速度快，仅需1—2d就可孵出幼虫，是研究极早期发育的好材料。

它的卵子和胚胎对早期发育生物学的发展有举足轻重的作用。

本文就国内外有关文献对海胆的配子发生、受精、早期胚胎发育及幼体变态为稚海胆这4个过程加以综述。

关键词：海胆；配子发生；胚胎发育；幼体发育1 配子发生海胆的性成熟年龄多在2—3龄。

在海胆配子发生的过程中，根据生殖细胞和营养噬细胞 (NP)的变化活动，可将海胆的繁殖过程分为4个时期：1．1 配子隐藏及营养噬细胞 (NP)发育期上一次配子形成结束后，在性腺内囊腔表面覆盖有一层还没有进行过有丝分裂的卵原细胞，这些卵原细胞将参与下一次的配子形成。

在雌性个体中，卵巢腔中储备有成熟的卵，在雄性个体中，精巢中留存有精子，根据贮留的卵母细胞的酸性磷酸酶的活动，认为贮存的成熟的卵子在这一阶段会发生自溶作用，消化其自身的内容物，目前，还没有办法解释这种内消化作用。

营养噬细胞参与并调控了从配子隐藏期到成熟配子的排放过程。

营养噬细胞的主要功能包括：①保护进行无丝分裂的卵原细胞和精原细胞；②保护上一次排精(产卵)产生的可发育的成熟的初级卵母细胞和初级精母细胞；③吞噬已成熟的卵细胞和精细胞。

在这个过程中，营养噬细胞必须能识别出不同时期的配子细胞，并对他们做出不同的反应。

如果这种识别机制出现错误，将会导致海胆不育。

实验一海胆的受精作用和早期发育模式一、目的要求1、掌握人工诱导海胆排放配子、人工授精及胚胎和幼虫的培养技术；2、通过观察海胆各发育阶段，加深对海胆早期发育中的卵裂、囊胚和原肠作用过程的理解。

二、实验材料（一）器材烧杯、结晶皿、胚胎手术皿、塑料离心管、注射器和针头、凹玻片和盖玻片、滤纸和漏斗、吸管、铝箔、墨汁、细砂、显微镜、冰箱（二）试剂过滤海水；0.5M KCl溶液（三）动物虾夷马粪海胆三、实验内容及方法（一）配子获得1、人工诱导配子排放：用注射器自海胆的围口膜处注入1-2ml0.5MKCL,之后使其反口面向上静置数分钟，观察到有配子从生殖孔排出，卵子呈橙黄色，精液呈白色2、卵子收集：将雌海胆翻转过来置于烧杯口处，杯内海水以生殖孔能没入为宜，收集卵子3、精液收集：精液的收集以干精形式为宜。

精液开始排放后，吸去反口面骨针间的海水，将雄海胆翻转过来，置于凉的烧杯上，当大滴白色精液滴入烧杯后，移去海胆，盖上铝箔，于低温下保存4、卵子、精子悬液观察：5、在盛有10ml海水的容器中加一滴干精，迅速混匀后于显微镜下观察精子的运动状况（二）受精作用1、人工授精：将洗过的卵子加入盛有约100ml海水的结晶皿中，使底部有一薄层分散卵子，滴加一滴精子悬液，2、受精作用：卵子受精后最明显的变化是受精膜的形成，开始由精子入卵处隆起，并向外周扩展到整个卵子。

（三）胚胎和幼虫发育1、卵裂：海胆卵裂属于辐射型全卵裂2、囊胚：卵裂继续进行，使胚胎形成一个单层的空球体，细胞包围着一个腔，称为囊胚腔，，这时期的胚胎即为囊胚。

3、原肠作用：囊胚的植物极内陷，最终导致了胚胎原肠的形成4、棱柱幼虫：是原肠胚和长腕幼虫的中间过渡阶段，此期锥形状的晚期原肠胚一侧出现一个平面，形似棱柱体，此时的幼虫开始摄食5、长腕幼虫：幼虫腕为幼虫时期的运动器官（四）凝集和受精作用：成熟卵周围的胶膜中存在可引起海胆精子凝集或成丛的凝集素，而胶膜在海水中可缓慢溶解。

实验一海胆的早期胚胎观察一、目的要求掌握海胆早期胚胎发育不同时期的特点，加深对海胆早期发育中的卵裂、囊胚和原肠作用过程的理解。

二、实验材料（一）器材烧杯、结晶皿、胚胎手术皿、塑料离心管、注射器和针头、凹玻片和盖玻片、滤纸和漏斗、吸管、铝箔、墨汁、细砂、显微镜、冰箱、海胆早期胚胎发育切片，共六片：海胆受精卵装片，海胆卵2细胞装片，海胆卵4细胞装片，海胆卵8细胞装片，海胆卵16细胞装片，海胆卵囊胚期装片。

（二）试剂过滤海水；0.5M KCl溶液（三）动物虾夷马粪海胆三、实验内容及方法（一）通过人工受精或得受精卵（二）受精作用1、人工授精：将洗过的卵子加入盛有约100ml海水的结晶皿中，使底部有一薄层分散卵子，滴加一滴精子悬液，2、受精作用：卵子受精后最明显的变化是受精膜的形成，开始由精子入卵处隆起，并向外周扩展到整个卵子。

（三）胚胎和幼虫发育1、卵裂：海胆卵裂属于辐射型全卵裂2、囊胚：卵裂继续进行，使胚胎形成一个单层的空球体，细胞包围着一个腔，称为囊胚腔，，这时期的胚胎即为囊胚。

3、原肠作用：囊胚的植物极内陷，最终导致了胚胎原肠的形成4、棱柱幼虫：是原肠胚和长腕幼虫的中间过渡阶段，此期锥形状的晚期原肠胚一侧出现一个平面，形似棱柱体，此时的幼虫开始摄食5、长腕幼虫：幼虫腕为幼虫时期的运动器官海胆胚胎及幼虫的发育时序四、实验结果各阶段照片未受精卵受精卵2细胞期 4细胞期8细胞期 16细胞期32细胞期囊胚原肠胚棱柱幼虫同时利用切片观察海胆的早期胚胎发育过程，理解海胆这一特殊的模式生物的受精及其细胞分裂的过程和特点，并结合观察结果绘图。

海胆：胚胎发育的早期事件。

常见的模式生物有：［海胆］seaurchin是最早被使用的模式生物，主要用于早期发育生物学(受精,早期胚胎发育）。

1891年,HansDriesh在显微镜下把刚刚完成第一次卵裂的海胆胚胎一分为二,发现分开后的两个细胞各自形成了一个完整幼虫,证明了胚胎具有调整发育的能力.为现代发育生物学奠定了第一块观念里程碑.[黑腹果蝇]fruitfly，Drosophilamelanogaster主要用于遗传和发育研究其特点为:繁殖迅速,染色体巨大,易于进行基因定位.由14个体节构成的躯干完全对称,一套基因控制了这些体节从上到下的发生过程,这套基因普遍存在于从昆虫到人的基因组中，是决定机体左右对称布局形成的最基本因素。

［秀丽隐杆线虫］nematode，Caenorhaditiselegans特点:1)通身透明，长不过1mm2）身体中所有细胞能被逐个盘点并各归其类幼虫:556个体细胞,2个原始生殖细胞成虫:雌雄同体成虫:959个体细胞,2000个生殖细胞雄性成虫(偶见）:1031个体细胞，1000个生殖细胞3）生命周期短,从生到死仅为三天半，使得不间断地观察并追踪每个细胞的演变成为可能4)把线虫浸泡到含有核酸的溶液中可实现基因导入［酵母］特点：1)是单细胞生物，可在基本培养基上生长，可通过改变物理或化学环境完全控制其生长2）在单倍体和二倍体的状态下均可生长，并可在实验条件下控制单倍体和二倍体之间的相互转换,这对其基因功能的研究十分有利3)有将近31%编码蛋白质的基因或ORF与哺乳动物编码蛋白质的基因有高度的同源性[斑马鱼]zebrafish和［非洲爪蟾]southAfricanclawedtoad是目前最常用的两种模式低等脊椎动物斑马鱼特点：1）产卵多,繁殖迅速2）胚胎通体透明,是进行胚胎发育机理和基因组研究的好材料非洲爪蟾特点:1)卵母细胞体积大，数量多,易于显微操作，还可制成具有生物活性的无细胞体系，易于生化分析，在卵母细胞减数分裂机理研究中有重要作用[小鼠］mouse17世纪开始用于解剖学和动物实验，经长期人工饲养选择培育，已育成千余个独立的远交群和近交系,是生物医学研究中广泛使用的模式生物,是当今世界上研究最详尽的哺乳类实验动物。

海胆作为模型动物的发育和分子生物学研究海胆（Sea urchin）是一种海洋性无脊椎动物，广泛分布于世界各大海域。

由于海胆生长发育周期短，生殖体积大，胚胎生殖易获得和操作，成为广受欢迎的模式生物之一，被广泛地应用于发育细胞生物学、分子生物学、免疫学和生物化学等方面的研究。

1 海胆的发育海胆的生命周期可以分为两个发育阶段：游泳体和底栖体。

游泳体是海胆的幼体，有一个双滑车齿的结构，可以游泳。

底栖体是海胆成年后的形态，外形呈圆球形，身体表面覆盖有长针。

海胆发育进程中的关键过程是受精、初期胚胎发育、中期胚胎发育和晚期胚胎发育。

胚胎发育的早期，如受精、单细胞期、2细胞期、4细胞期、8细胞期和16细胞期等，是在卵母质内完成的。

随着发育的进行，卵细胞质和基因表达的不同和分化成为各种种类的细胞，包括：嵴能细胞（mesenchyme cells）、骨骼肌细胞（skeletogenic cells）和内外胚层细胞（endodermal cells and ectodermal cells）。

在初期胚胎发育阶段（5细胞期到中胚层形成阶段），细胞间的相互作用对未来胚胎结构的建立是至关重要的。

嵴能细胞的形成、移动和信号通路被广泛研究，对于细胞功能和生理过程等的研究具有积极意义。

2 分子生物学研究海胆的遗传体系被广泛应用于基因表达调控、信号转导和基因组学等领域的研究。

自1990年，第一个海胆基因库被建立以来，越来越多的大量的基因表达谱和基因组数据被解码，从而促进了对海胆生物学的研究.2.1 基因调控网络研究海胆胚胎形态发生的基本过程是由一系列相互作用的基因和信号通路共同调节的。

研究人员使用海胆的胚胎发育和基因组学信息，系统研究了各个基因及其相互作用，从而揭示了生物体内基因调控网络的特点及其对发育的重要性。

2.2 信号通路研究海胆细胞外信号及其传导途径的研究已经提供了对很多疾病发生机理的理解。

许多海胆细胞外蛋白，如海胆蛋白和TNF-α，已经被发现作为信号分子，参与了细胞外沟通、细胞增殖和细胞分化等过程。

发育生物学复习资料三、论述海胆卵发育的启动机制：海胆卵发育包括阻止多精受精和发育启动。

一、阻止多精入卵的机制多精受精快速阻碍机制中膜电位的变化时间非常短暂（1 min左右），不足以永久实现阻碍多精入卵。

因此动物进化出皮层反应来永久阻止多精入卵。

1.海胆的皮层反应：皮层由皮层颗粒组成，通常分布在没有微绒毛结构的卵质膜下方。

当精子进入卵子时，皮层颗粒与卵膜发生融合，颗粒内容物被释放到卵质膜和卵黄膜之间的区域——卵黄周隙，这些释放物中有几种蛋白质在皮层颗粒反应中发挥了重要的作用。

当第一个精子与卵子发生质膜融合时，质膜融合处的卵子皮层颗粒与卵子发生质膜融合，胞吐作用发生，皮层颗粒释放物质到卵周隙，使卵黄膜硬化，此时，卵黄膜改称受精膜，其它精子再也不能穿过卵黄膜。

二、发育启动。

由于H、Na交换，导致PH升高，代谢活动增强，发育正式启动。

绪论一、发育的主要功能：产生细胞的多样性（细胞分化）；保证世代的连续（繁殖）。

二、发育的基本阶段：①胚前期:配子发生、成熟、排放的时期—生殖生物学（reproductive biology）。

②胚胎期：受精、卵裂、囊胚、原肠胚、神经胚、器官发生、新个体（幼虫、幼体，变态）。

③胚后期：性成熟前期、性成熟期、衰老期（老年学）、死亡。

三、发育的主要特征和普遍规律：细胞增殖（cell division）：伴随发育的整个过程中，不同时期、不同结构增殖速度不同细胞分化（cell differentiation）：从受精卵产生各种类型细胞的发育过程称为细胞分化。

或者说，细胞的形态、结构和功能上的差异性产生的过程为细胞分化。

图式形成：胚胎细胞形成不同组织、器官和构成有序空间结构的过程。

形态发生（morphogenesis）：不同表型的细胞构成组织、器官，建立结构的过程。

卵裂：细胞分裂快、没有(或短)细胞生长的间歇期，因而新生细胞的体积比母细胞小。

胚胎在基本的pattern形成之后，其体积会显著增长，原因在于细胞数量增加、细胞体积增加、胞外物质的积累。

发育生物学实验教案实验一模式生物蛙、海胆胚胎发育各阶段切片观察一、实验目的了解模式生物发育过程中的形态变化。

二、实验原理在多种动物中，胚胎发育经历受精、桑椹胚、囊胚、原肠时期、神经时期，不同时期具有不同的特点，在发育中其形态和构造经历明显的阶段性变化。

三、试剂与材料1. 实验试剂香柏油、显微镜2. 实验材料模式生物切片、装片（蛙、海胆）四、实验步骤观察模式生物发育各时期的胚胎形状变化。

五、实验作业记录形态学变化。

实验二模式生物鲫鱼、鸡胚胎发育各阶段切片观察一、实验目的了解模式生物发育过程中的形态变化。

二、实验原理在多种动物中，胚胎发育经历受精、桑椹胚、囊胚、原肠时期、神经时期，不同时期具有不同的特点，在发育中其形态和构造经历明显的阶段性变化。

三、试剂与材料1. 实验试剂香柏油、显微镜2. 实验材料模式生物切片、装片（鲫鱼、鸡）四、实验步骤观察模式生物发育各时期的胚胎形状变化。

五、实验作业记录形态学变化。

实验三两栖类变态过程的观察一、实验目的了解两栖类动物变态过程中的形态变化。

二、实验原理在多种动物中，胚胎发育经历一个幼虫期，幼虫具有与成体非常不同的特点，在发育中其形态和构造经历明显的阶段性变化，其中有一些器官退化消失，有些得到改造，有些新生出来，从而结束幼虫期，建成成体结构，这种现象统称为变态。

三、试剂与材料1. 实验试剂何尔夫列他溶液（氧化钠0.35g，氯化钾0.005g，二氯化钙0.01g，碳酸氢钠0.02g，蒸馏水100mL）2. 实验材料蛙的蝌蚪四、实验步骤人工饲养青蛙，观察其变态过程中的形态变化。

五、实验作业记录蛙变态过程中的形态学变化。

[附] 蛙的饲养方法卵和蝌蚪的培养最好用洁净的自来水，并加上稀释5-6倍的何尔夫列他液（氧化钠0.35g，氯化钾0.005g，二氯化钙0.01g，碳酸氢钠0.02g，蒸馏水100mL），这样可以增加胚胎和蝌蚪发育所必需的钠、钙、钾离子。

培养水要多而清洁，否则会因缺氧而致死。