第十四章性腺发育和性别决定(精).ppt

第十四章性腺发育和性别决定,有关性别决定的研究历史,公元前335年，Aristotle指出性别决定于热（heat）。子宫热不及精热时子代发育为female，其female为不正常。1600s/1700s，认识到female产生能够传递亲本性状的卵子。19世纪末之前，人们认为温度、营养、年龄等环境因素决定了性别。有利于能量和营养储存的因子女婴，有利于能量和营养利用的因子男婴。20世纪初，Mondel定律重新发现（1900）、McClung发现性染色体（1902)、Stevens和Wilson在昆虫上发现了性染色体组成与性别的关系（maleXYorXOwhilefemaleXX）（1905），从而认识到遗传物质在性别决定中起重要作用。,第一节哺乳动物性腺的发育,性腺原基在分化决定之前既不具有雌性的特点，也不具有雄性的特点。哺乳动物的性腺原基具有两种发育潜能：卵巢或精巢。,人类性腺分化（未分化期）,从妊娠4周时中段中胚层发育形成性腺原基，至7周之间，一直处于未分化状态，此时生殖嵴上皮增生进入其上方的疏松结缔组织中，并形成生殖索。妊娠6周时，生殖索将包围在迁入性腺的生殖细胞周围。此时生殖索保持与上皮连接。,XY生殖索到妊娠8周一直持续增殖，并向深处延伸到结缔组织中，形成生殖索网和睾丸网，最后被一层厚的白膜将它们分隔开。生殖细胞处于睾丸的生殖索中，处于实心的结构。到青春期变成中空的结构，发育成生精小管。而生殖细胞开始精子形成。,精子通过睾丸输出管输送到乌尔夫氏管（中肾的收集管，在雄性分化形成输精管），精子通过输精管进入泄殖腔并排出体外。在胎儿发育时期，睾丸中的间质细胞已分化为睾丸间质细胞，它们能分泌睾酮。睾丸索的细胞分化为支持细胞，它们为精子提供营养和分泌抗缪勒氏管的激素。,XX胎儿生殖细胞位于靠近性腺的外表面，其生殖索不仅不像雄性那样继续增殖，而且发生退化。然而，很快上皮产生一组新的生殖索，它并不深入到基质中，而是停留在性腺的外表面(皮质)的附近。因此，它们称为皮质生殖索。,生殖索断裂成簇，每簇围绕一个卵，上皮生殖索分化为颗粒细胞，卵巢间质细胞分化为卵泡膜细胞。它们共同形成卵泡，围绕着生殖细胞，它们能分泌类固醇激素。雌性的缪勒氏管保持完整并分化为输卵管、子宫、子宫颈和上阴道。乌尔夫氏管因为丧失了睾酮的影响而退化。,第二节哺乳动物染色体的性别决定,初级性别决定:指生殖腺发育为睾丸或卵巢的选择。胚胎生殖腺的发育命运决定于其染色体组成，Y染色体的存在使生殖腺的体细胞发育为睾丸而非卵巢。基因型为XXY的Klinefelter综合症患者的表型为雄性，但不具生殖力；基因型为XO的Turner综合症患者为不能产卵的雌性。,一、哺乳动物的初级性别决定,1.哺乳动物精巢决定的Y染色体基因,现已确认，Y染色体的短臂上存在人类睾丸决定因子(TDF)。一个个体出生时具有Y染色体的短臂，但无长臂，为雄性；反之则为雌性。TDF即为SRY基因，在进化过程中高度保守，在果蝇、两栖类、鸟类和其它哺乳动物中均发现了SRY基因的同源基因。,睾丸决定基因Y染色体上的SRY,Sry基因的鉴定1.雄性细胞产生的重组DNA文库；2.XX雄性和XY雌性DNA杂交；3.筛选结果：XX雄性的X染色体上具有转位的Y染色体1区中的特异的DNA序列，而XY雄性则该序列丢失。,睾丸决定基因Y染色体上的SRY,Sry基因位于Y染色体的35000碱基对的区域；Sry基因编码一个含有223个氨基酸的肽；SRY为转录因子：含有HMG-box的DNA结合域；AMF和P450芳构化酶的启动子有SRY结合位点至少有两个涉及第二性征决定的基因。,HMG：HighMobilityGroup,发现于几个转录因子中，它是非组蛋白的染色质蛋白质，而且它诱导与它结合的DNA区域发生弯曲。DNA：sry基因,Sry对睾丸发育的影响的实验证据,小鼠Sry基因的HMGbox与人有71%同源，在发育中的表达非常严格，恰好在两性形态分化之前的生殖嵴中表达，性腺决定后表达停止。转Sry基因的XX小鼠可长出睾丸和雄性特征，但不能产生正常的精子。,2、在精巢决定中的常染色体基因,Sox9：为含有HMGDNA结合域的转录因子。含有一个额外SOX9的XX个体将发育为雄性；而75%的只含有一个有功能的SOX9的XY个体发育为female或两性人。SOX9基因在早期胚胎发育中的表达与间质细胞从中肾管移出形成精巢有关。,SF1（steroidgenicfactor1）：为含HMGDNA结合区的转录因子。sf1在雌雄小鼠的未分化的性腺中都表达，但分化开始后就局限在XY小鼠正在发育的睾丸中。在AMH基因上发现了SF-1的结合位点，并对AMH的激活是必需的。而在睾丸的间质细胞中，它可激活睾丸酮合成酶基因。,抗缪勒氏管激素（AMH),3、与卵巢命运决定有关的X染色体基因,DAX1：它编码细胞核激素受体，是X染色体上的潜在的卵巢决定基因。小鼠Dax1在生殖细胞中表达可能拮抗Sry的活性，DAX1表达增加可能导致性别逆转。,次级性别决定:是指性腺之外的身体表型的决定，即第二性征。雄性的阴茎、精囊、前列腺；雌性的阴道、子宫颈、子宫、输卵管、乳腺和常有性别特异的个体大小、声带软骨和肌肉系统。,精巢分泌两种主要的激素：第一种是抗缪勒氏管激素，第二种激素为睾酮。卵巢分泌雌激素。,二、哺乳动物的次级性别决定,睾丸酮（testosterone)：由睾丸间质细胞合成，其作用是诱导乌尔夫氏管分化为输精管、精囊和附睾。二氢睾丸酮：由睾丸酮转变而成，其作用是控制外生殖器官的形成。缺少5a酮类固醇还原酶的XY个体的外形为雌性。,雄性激素,抗缪勒氏管激素（AMH)：由睾丸生精管支持细胞分泌的560aa糖蛋白。（1)缪勒氏管对AMH的敏感时期,1.抗缪勒氏管激素（AMH),绿色：未分化性腺时期；红色：缪勒氏管对AMH起反应的时期,可能是诱导缪勒氏管周围的间质细胞分泌一种促凋亡因子，使缪勒氏管退化。,（2）抗缪勒氏管激素的作用,雌激素,在雌性胚胎中，雌激素由卵巢合成，它诱导缪勒氏管分化为雌性器官。在雄性胚胎中，雌激素由肾上腺合成，它使中肾旁细胞吸收睾丸中的水分，有助于增加精子的寿命和数量。,哺乳动物性别决定,第三节环境因素对性别发育的影响,大多数蛇和蜥蜴性别在受精时由性染色体决定大多数龟类和所有的鳄的性别是由受精后的环境决定,A.2种蜥蜴在较高温度下产生雄性后代B.3种龟类在较高温度下产生雌性后代,螠的性别决定,管状鼻的作用它将食物从石上刮下并送入雌螠的消化管中；当幼虫固着于石表面将变为雌性，但相同的幼