器官系统发生的奠定.ppt

1、第一部分 动物的发育- 器官系统发生的奠定,许多器官发生以前，需要经过一个胚层组织进一步发育分化的中间过程和阶段，包括： 1.必要的过渡性结构的建设 2.特定区域环境的营造 3.原基的形成 4.前体细胞的分化的准备,4.2 脊椎动物器官系统发生的奠定,1.三胚层的进一步分化 2.Hox基因对前后轴分化的进一步控制 3.背腹轴及左右轴向上的进一步分化,4.2.1 中胚层的早期发育,中胚层的发育与分化对神经系统的发生起着主导和奠基的作用。 主要特点是：不断的区域化和集约化，为以后的器官系统的发生作出位置、范围和细胞成分的划分或者形成其过渡性的组织结构。 分成五大区域：脊索中胚层、背中胚层、中间中胚

2、层、侧中胚层和头部间充质。,1、近轴中胚层和体节的分化,神经沟,神经褶,神经嵴,体节,间介中胚层,体节,间介中胚层,(1)外胚层分化：,2三胚层分化,第3周末，中轴背侧外胚层增厚形成神经板。神经板中央下陷形成神经沟，两侧隆起形成神经褶。随着神经沟的深陷，两侧神经褶首先在中段逐渐靠拢而互相融合，并不断向头尾发展，最后形成一条中空的神经管。,近轴中胚层在神经管形成时，会断成若干小的组织团块，称为体节。 体节是一个过渡性的结构，会产生脊椎、肋骨、背部皮肤的真皮、背部的骨骼肌、体壁和肢体的骨骼肌。 体节因物种而异，是分类的重要特征。,Notch1,Paraxis,Fibronectin N-cadhe

3、rin,体节的发生,体节的发生,1.中腹部的体节细胞出现细胞增殖变成间充质细胞（生骨节）-椎骨软骨细胞-体轴骨骼系统 2.远离神经管的体节侧部同样出现细胞形态变化和细胞间的解聚现象-分化成为体壁和肢体肌肉 3.生皮节和生肌节的发生。,脊索和神经管底部的细胞产生Sonic hedgehog 蛋白-诱导体节细胞分化的因子-Pax1基因表达 MyoD家族基因转译的抑制因子I-mf,2.侧中胚层的分化与心脏发生的决定,侧中胚层在发育的早期以板状结构出现在近轴中胚层的远端。以后纵裂成为背侧的体中胚层和腹侧的内脏中胚层。,4.2.2 内胚层的早期发育,1.内胚层的发育主要由两个管道系统的构建，一个是消化管

4、道及其他消化器官的构建，另一个是呼吸器官的构建。 2.哺乳动物中，胚胎咽部有四个咽囊。分别发育为中耳室和咽鼓管；扁桃体；胸腺和一对甲状旁腺；另一对甲状旁腺。 3.低等脊椎动物中发育成腮。,一、消化系统的发生,鳃弓：胚体头端两侧，背腹方向的六对隆起。表面为外胚层， 内为中胚层。鳃沟：相邻鳃弓之间的沟，共5对。咽囊：原始消化管头端(原始咽)内胚层向两侧突出形成的 囊状结构，共5对，与鳃沟之间隔以鳃膜。,喉气管沟,原始咽,肝和胆囊的发生,肝和胆囊的发生,胰腺的发生,3.消化管道的发生,呼吸系统的发生可以看作是消化管道的衍生的产物。 1、食管：短，随颈的形成，心肺下降而迅速增长。 2、胃：前肠尾端的梭

5、形膨大，有背、腹系膜。 背侧壁生长快，胃大弯，背系膜网膜囊。 腹侧壁生长缓慢胃小弯。,喉气管憩室：气管食管隔头端 喉中段 气管末端 左、右肺芽,4.2.3 Hox基因和胚胎前后轴向上的分化,Hox基因是一种“同源异形”基因，是动物形态蓝图的设计师，在发育过程中控制身体各部分形成的位置。如果同源异形基因发生突变，会使动物某一部位的器官变成其 他部位的器官，叫做同源异形。,目前的主要成果： 同源异形基因群（homeotic selector genes, Hox genes）的发现（果蝇）； Hox：高度保守，180 bp 同源框（homeobox）; 60 a.a. 同源异形结构域（homeod

6、omain）; “helix-turn-helix”,Hox 基因在果蝇体节中的顺序表达,Hox基因的表达特征： 顺序表达（sequential expression）（时间） 沿躯干纵轴在体节中高表达的次序与这些基因在染色体上的排列顺序相符合（空间） Hox基因的 homologues 在低等和高等脊椎动物中均有发现，其 homeobox 的保守性非常强，可能在这些生物的发育中起着相似的作用。,2.Hox基因在胚胎神经系统和躯体中的表达图案,研究表明，发育中沿体轴出现的神经管的分化和神经嵴的形成中与Hox基因的顺序表达有密切的关系。 果蝇和哺乳动物的一些Hox基因在功能上可以互换。,3.对脊

7、椎动物Hox基因功能的研究,Hox基因对体轴分化的工作模式：同一个Hox基因簇中的不同基因组成一组，他们的协同作用对于完成个体前后轴向上的区域分化是必须的，而处于同一个排列位置上的不同hox平行进化同源异形基因组成另一组，他们负责同一区域中的侧向分化。,Hoxa-1和Hoxa-3基因有重叠现象。 Hoxa-3基因的缺失会导致颈部软骨即短又厚，甲状腺和甲状旁腺发育不全或缺失。,2.在胚胎的某一部位Hox基因的组合发生变化，就会造成其发育结构的变化，并表现出应该类同于前后轴中其他某个部位的结构。 Hoxc-8基因敲除，腰部椎骨发育成肋骨。 Hoxb-4基因敲除后，第二颈椎骨发育成为第一颈椎骨。,4

8、.Hox基因的表达调控,多种成分都表现出对Hox基因的表达调控具有调节作用。 Cdx基因，形成在原肠期的原条中，其缺失会导致发育结构向后推移的现象。 Eed基因。 视黄酸（RA）的改变可使Hox基因的表达出现推移和菱脑节分化的变异。现在认为，视黄酸可能最早发生在原节并形成前后分布的浓度梯度，在某一个临界点诱发Hox基因的表达，从而出现Hox基因沿体轴分布的逐次的表达。,Hox基因在生物进化的启示,体节极性基因的表达区域,4.2.4 胚胎背腹轴与左右轴的分化,小鼠中的两个基因与对称性相关-situs inversus viscerum (iv)基因和inversion of embryonic turning (inv)基因。 Iv的