第一章 生殖细胞第一章 生殖细胞 (germ cells)(germ cells) 的发的发生生

第一节 原始生殖细胞第一节 原始生殖细胞 第二节 精子发生第二节 精子发生 第三节 卵子发生第三节 卵子发生

生殖细胞（配子生殖细胞（配子gamete)gamete)

体细胞（体细胞（ somatic somatic cells) cells)

合子（合子（ zygotezygote 生命周期（生命周期（ life clife c

ycle)ycle)

第一节 第一节 原始生殖细胞原始生殖细胞

（（ primordial gerprimordial germ cells, PGCsm cells, PGCs))

原始生殖细胞（原始生殖细胞（ priprimordial germ cells, mordial germ cells, PGCsPGCs))

生殖腺原基（生殖腺原基（ genitgenital anlageal anlage ））

生殖质（生殖质（ germ plasgerm plasm)m)

在胚胎发育初期生殖细胞就已经决定的动在胚胎发育初期生殖细胞就已经决定的动物，其生殖细胞来源于它的前体——物，其生殖细胞来源于它的前体——原生原生殖细胞殖细胞 ((primordial germ cellprimordial germ cell ，简称，简称 PGCPGC ，，复数为复数为 PGCsPGCs)) 。。

这些原生殖细胞只有经过迁移，进入发育这些原生殖细胞只有经过迁移，进入发育中的中的生殖腺原基生殖腺原基 ((genital anlagegenital anlage)——)—— 生殖生殖嵴嵴 ((genital ridgegenital ridge)) 才能分化成为生殖细胞才能分化成为生殖细胞

一、一、生殖质——原始生殖细胞生殖质——原始生殖细胞 秀丽线虫（秀丽线虫（ Caenorhabditis elegansCaenorhabditis elegans ）） 果蝇（果蝇（ Drosophila melanogasterDrosophila melanogaster ）） 爪蟾（爪蟾（ Xenopus laevisXenopus laevis ）） 小鼠（小鼠（ MouseMouse ）等）等

线虫线虫

PP 颗粒颗粒 PPieie －－ 11

PIEPIE －－ 11

果蝇果蝇 极质（极质（ Pole plasPole plas

ee ）（）（ determinant determinant for germ cellfor germ cell ） ）

移植果蝇极质引起生移植果蝇极质引起生殖细胞分化殖细胞分化

UVUV 照射实验照射实验

母体效应基因母体效应基因（（ maternal effectmaternal effect gege

nene ），共 ），共 88 个个bicoid bicoid and and osos

karkar (( 对生殖质的形成对生殖质的形成和装备起到极其重要的作和装备起到极其重要的作用用 , , oskar mRNA 定位于卵子的后极。在 osker mRNA 的 3′ 末端非翻译区内含有其定位信号，在微管的作用下可以准确的定位

二、原始生殖细胞二、原始生殖细胞的迁移的迁移

11. . 两栖类原始生殖细胞的迁移两栖类原始生殖细胞的迁移生殖质（植物极质膜下）生殖质（植物极质膜下）→→ 囊胚腔底部卵裂球间的分裂沟附近囊胚腔底部卵裂球间的分裂沟附近→→ 原肠底部内胚层（原肠底部内胚层（ PGCsPGCs ）） ,, 通过通过

肠壁内胚层的侧面肠壁内胚层的侧面→→背肠系膜（是背肠系膜（是连接肠壁与中胚层器官形成区域的连接肠壁与中胚层器官形成区域的纽带）纽带）→→生殖嵴生殖嵴

2. 2. 哺乳动物原始生殖细胞的迁移哺乳动物原始生殖细胞的迁移碱性磷酸酶免疫组化染色碱性磷酸酶免疫组化染色 原条后部胚外中胚层（原条后部胚外中胚层（ 7d7d ）中有）中有 88 个较大个较大

的的 PGCs PGCs

→→ 尿囊与后肠发生聚集尿囊与后肠发生聚集 →→ 卵黄囊附近再分成两群卵黄囊附近再分成两群→→ 后肠迁移到背肠系膜后肠迁移到背肠系膜→→ 两侧两侧生殖嵴（生殖嵴（ 11d11d ， ， 2500-50002500-5000 个）个） In vitroIn vitro 生殖嵴分泌的弥散性分子可吸引生殖嵴分泌的弥散性分子可吸引 PP

GCGC 的迁移和促进其有丝分裂的能力的迁移和促进其有丝分裂的能力

哺乳动物原始哺乳动物原始生殖细胞的迁移生殖细胞的迁移

3.3. 鸟类和爬行类原始鸟类和爬行类原始生殖细胞的迁移生殖细胞的迁移

外胚层细胞（外胚层细胞（ PGPGCsCs ））

明区中部明区中部 生殖新月（生殖新月（ germigermi

nal crescentnal crescent ））（明区前缘与暗（明区前缘与暗区交界处）区交界处）

血液循环血液循环 生殖嵴生殖嵴

PGCsPGCs 停留毛细血管壁，停留毛细血管壁，同时毛细血管壁的内皮细同时毛细血管壁的内皮细胞可能具有一些特殊成分胞可能具有一些特殊成分使使 PGCsPGCs 吸附其上，这种吸附其上，这种吸引作用没有种的特异性吸引作用没有种的特异性

** 减数分裂减数分裂 PGCsPGCs 有丝分有丝分

裂进行增殖裂进行增殖

减数分裂开始减数分裂开始分化分化

原生殖细胞进入生殖腺原基后不断地进行有丝分裂，产生生殖干细胞后代。由生殖干细胞分化成为雌性配子或雄性配子，必须经过减数分裂 (meiosis) ，使染色体数目由双倍体变成单倍体。

生殖细胞于最后一次有丝分裂之后，核DNA继续合成并复制一次，因此在减数分裂开始前的细胞中，核内 DNA的含量是正常体细胞的 2 倍，每条染色体内都有两条由中心粒相连的姐妹染色单体。在第一次减数分裂中，同源染色体配对，然后分离并分配到两个子细胞中，每个子细胞含有由两条姐妹染色单体组成的一条同源染色体。第二次减数分裂则把每条染色体中的两条姐妹染色单体分别分配到两个子细胞中去。

三、生殖细胞定向分化的决定三、生殖细胞定向分化的决定 迁入生殖腺的迁入生殖腺的 PGCsPGCs 具有两种潜能，由具有两种潜能，由

生殖腺微环境决定分化为精子或卵子生殖腺微环境决定分化为精子或卵子（移植实验（移植实验 )) 。雌雄同体的秀丽线虫为。雌雄同体的秀丽线虫为研究这种决定机制的最佳实验材料。研究这种决定机制的最佳实验材料。

在此涉及两种决定：在此涉及两种决定：①①进行有丝分裂或减数分裂？进行有丝分裂或减数分裂？②②形成精子或卵子？形成精子或卵子？

（（ 11 ）秀丽线虫生殖腺末端有一个不分）秀丽线虫生殖腺末端有一个不分裂的细胞称为裂的细胞称为远端细胞远端细胞（（ distal tip celdistal tip cell)l) ，靠近它的生殖细胞进行有丝分裂形，靠近它的生殖细胞进行有丝分裂形成生殖干细胞库；远离远端细胞的生成生殖干细胞库；远离远端细胞的生殖细胞进行减数分裂。切除远端细胞殖细胞进行减数分裂。切除远端细胞则所有细胞进行减数分裂。则所有细胞进行减数分裂。

（（ 22 ）在秀丽线虫的）在秀丽线虫的卵精巢卵精巢 (ovotestis)(ovotestis)中，进行减数分裂的，先形成的最远中，进行减数分裂的，先形成的最远端的细胞形成卵子，而近端的细胞形端的细胞形成卵子，而近端的细胞形成精子。成精子。

秀丽线虫秀丽线虫最远端的细胞最远端的细胞

第二节 精子发生第二节 精子发生 (spermatogenesis)(spermatogenesis) 一、 精子发生一、 精子发生

雄性生殖腺原基（ 雄性生殖腺原基（ PGCs PGCs ） ） →→ 性索性索→→生精小管（生精细胞、支持细胞（生精小管（生精细胞、支持细胞（ Sertoli cells)Sertoli cells)

）） 精原细胞精原细胞 (spermatogonium)(spermatogonium)

A1 A1 → → A2A2 → → A3A3 → → A4A4 → → 过渡型精原细胞过渡型精原细胞→→ B(B( 有丝分有丝分裂裂 ))

初级精母细胞初级精母细胞 (primary spermeto-cyte)((primary spermeto-cyte)( 开始减数分裂开始减数分裂 )) 次级精母细胞次级精母细胞 (secondary spermatocyte)(secondary spermatocyte) 精子细胞精子细胞 (spermatid)(spermatid) ：合胞体：合胞体 (syncytium)(syncytium) 、细胞间、细胞间桥）桥）

精子形成精子形成→精子→精子

生精细胞包括精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精子细胞和精子。在青春期前，生精小管管腔很小或缺如，管壁中只有支持细胞和精原细胞。自青春期开始，在垂体促性腺激素的作用下，生精细胞不断增殖分化，形成精子，生精小管壁内可见不同发育阶段的生精细胞。从精原细胞至形成精子的过程称精子发生（ spermatogenesis ）。

支持细胞有多方面的功能：支持细胞有多方面的功能： 1 、它对生精细胞起支持和营养作用，其微

丝和微管的收缩可使不断成熟的生精细胞向腔面移动，并促使精子释放入管腔。

2 、精子形成过程中脱落下来的残余胞质，可被支持细胞吞噬和消化。

3 、支持细胞分泌的少量液体有助于精子的运送，分泌物中含有一种抑制素，它可抑制垂体前叶合成和分泌卵泡刺激素。

4 、支持细胞可使雄激素结合蛋白（ androgen binding protein , ABP ）与雄激素结合，以保持生精小管内雄激素的水平，促进精子发生。

5 、支持细胞紧密连接参与构成的血 -生精小管屏障，可阻止某些物质进出生精上皮，形成并维持有利于精子发生的微环境，还能防止精子抗原物质逸出到生精小管外而发生自体免疫反应。

哺哺乳乳动动物物精精子子发发生生过过程程

哺乳动物生精小管哺乳动物生精小管

哺乳动物生精小管哺乳动物生精小管

哺乳动物生精小管哺乳动物生精小管

二、精子形成二、精子形成 (spermiogenes(spermiogenesis)is)

顶体（顶体（ acrosomeacrosome ）） 小鼠从生殖干细胞到成熟精子约需小鼠从生殖干细胞到成熟精子约需 34.5d34.5d, , 精原细胞阶段精原细胞阶段 8d8d ，减数分裂持续，减数分裂持续 1313天，天，精子形成精子形成 13.5d13.5d 。。

人类精子发育需要人类精子发育需要 74d74d 才能完成。才能完成。

精子形成精子形成

三、精子发生的基因表达调控三、精子发生的基因表达调控11、果蝇灯刷状、果蝇灯刷状 YY染色体染色体 55个个 DNADNA环→精子尾部环→精子尾部22、精子运动和精卵结合相关蛋白质、精子运动和精卵结合相关蛋白质 ⑴ ⑴ββ2 2 －微管蛋白：减数分裂纺锤丝、鞭毛轴丝、－微管蛋白：减数分裂纺锤丝、鞭毛轴丝、

线粒体拉长相关蛋白线粒体拉长相关蛋白 ββ33 －微管蛋白－微管蛋白 ⑵ ⑵海胆结合蛋白（海胆结合蛋白（ bindinbindin ））33 、贮存性、贮存性 mRNAmRNA ：： LDHLDH－－ XX、鱼精蛋白、鱼精蛋白44、修饰组蛋白：、修饰组蛋白： NN－末端磷酸化－末端磷酸化55、单倍体阶段转录两种类型精子、单倍体阶段转录两种类型精子

染色体螺旋化染色体螺旋化

染色体进一步螺旋化（体细胞和精子）染色体进一步螺旋化（体细胞和精子）

第三节 卵子发生第三节 卵子发生（（ oogenesisoogenesis ））

一、卵母细胞的减数分裂一、卵母细胞的减数分裂 卵子发生和精子发生（可运动卵子发生和精子发生（可运动核）的异同核）的异同

PGCs PGCs →→ 卵原细胞→初级→ 次级卵母卵原细胞→初级→ 次级卵母

细胞（细胞（ oocyteoocyte ）） +1st+1st 极体极体（（ polar bodies)→polar bodies)→ 卵（卵（ egeggg ） （细胞质库）） （细胞质库） +2nd+2nd 极体极体

孤雌生殖孤雌生殖

人类卵巢中生殖细胞数目的变化人类卵巢中生殖细胞数目的变化

二、 两栖类的卵子发生二、 两栖类的卵子发生 卵原细胞卵原细胞→卵母细胞（卵黄形成前期－小生→卵母细胞（卵黄形成前期－小生长期、卵黄形成期－大生长期）→卵长期、卵黄形成期－大生长期）→卵

卵黄发生卵黄发生 : : 卵黄蛋白原（卵黄蛋白原（ vitellogeninvitellogenin ，由，由肝脏合成）肝脏合成）→→血液血液→→卵巢卵巢→→卵巢滤泡细胞卵巢滤泡细胞→→卵母细胞卵母细胞

卵黄小板：卵黄高磷蛋白和卵黄磷脂蛋白卵黄小板：卵黄高磷蛋白和卵黄磷脂蛋白 极性、卵轴（极性、卵轴（ egg axisegg axis ）、皮层、内质）、皮层、内质 细胞骨架：细胞骨架： vgI vgI mRNAmRNA 卵子发生的激素调控卵子发生的激素调控 卵子成熟：生发泡（卵子成熟：生发泡（ germinal vesiclegerminal vesicle ））

（核膜）破裂（核膜）破裂 排卵排卵

豹蛙卵的生长豹蛙卵的生长

卵黄小板动－植物极极性建立卵黄小板动－植物极极性建立

卵成分的梯度分布－卵轴卵成分的梯度分布－卵轴

三、减数分裂的阻断和继续三、减数分裂的阻断和继续

细胞周期与促成熟因子（细胞周期与促成熟因子（ MPFMPF ）和）和细胞周期蛋白（细胞周期蛋白（ cyclincyclin ））

四、卵母细胞的基因转录四、卵母细胞的基因转录 细胞质库细胞质库 rRNArRNA（核仁（核仁 rDNrDNAA））

mRNAmRNA（灯刷染色（灯刷染色体）体）

tRNAtRNA 5sRNA5sRNA

灯刷染色体（灯刷染色体（ lampbrush chromasomes)lampbrush chromasomes)

灯刷染色体（灯刷染色体（ lampbrush chromasomes)lampbrush chromasomes)

五、昆虫（果蝇）具营养细胞的卵子发生五、昆虫（果蝇）具营养细胞的卵子发生 卵巢的生殖系干细胞卵巢的生殖系干细胞 生殖干细胞生殖干细胞 成成包囊细胞（包囊细胞（ cystoblast)cystoblast) ：：经经 44 次有丝分裂次有丝分裂 1616个个包囊细胞（包囊细胞（ cysto-cytescysto-cytes ））的的包囊（包囊（ cyst)cyst)

→ → 1515个个营养细胞（营养细胞（ nurse cells)nurse cells) （（多倍体）多倍体） → →11个个卵母细胞（四环管）卵母细胞（四环管）

果蝇果蝇 mRNAmRNA的转运的转运（（ bicoidbicoid mRNA mRNA 放射自显影）放射自显影）

果蝇——果蝇——卵黄蛋白合成与卵黄蛋白合成与调节和卵的极性调节和卵的极性

相关结构相关结构 脑、咽侧体、脂肪体、脑、咽侧体、脂肪体、

卵巢卵巢 激素激素 神经释放激素、保幼神经释放激素、保幼激素水平、蜕皮素激素水平、蜕皮素

六、六、哺乳动物的卵子发生（成熟和排放）哺乳动物的卵子发生（成熟和排放）

人类卵巢中生人类卵巢中生殖细胞数目的殖细胞数目的变化变化

一般哺乳动物一般哺乳动物出生后无卵原出生后无卵原细胞细胞

哺乳类哺乳类卵泡发育卵泡发育

哺乳动物的卵子排放哺乳动物的卵子排放 排卵方式排卵方式 ①① 刺激性排卵：交配、视觉等。刺激性排卵：交配、视觉等。 ②② 周期性排卵周期性排卵 环境因素环境因素 →→ 下丘脑（促性腺激素释放因子下丘脑（促性腺激素释放因子 GnRHGnRH ） ） →→ 垂体促卵泡激素 垂体促卵泡激素 (follicle-stimulating (follicle-stimulating hormonehormone ，， FSHFSH ）和 黄体生成激素）和 黄体生成激素 (lut(luteinizing hormone,LH)einizing hormone,LH)

滤泡细胞：雌激素（滤泡细胞：雌激素（ estrogen)estrogen) 黄体：孕酮（黄体：孕酮（ progesteroneprogesterone ））

人月经周期（人月经周期（ menstrual cyclemenstrual cycle ，约，约 2288天天 ))

⑴⑴ 卵巢周期（卵子）卵巢周期（卵子） ⑵⑵ 子宫周期（子宫内膜）子宫周期（子宫内膜） ⑶⑶ 子宫颈周期（粘液，精子）子宫颈周期（粘液，精子） 一般月经周期可分三个阶段一般月经周期可分三个阶段 11 、增殖期、增殖期 //滤泡期滤泡期 排卵排卵 22 、分泌期、分泌期 // 黄体期黄体期 33 、月经期、月经期

雌激素（雌激素（ estrogen)estrogen) 五方面作用五方面作用 11、引起子宫粘膜增殖，促进粘膜血管形成、引起子宫粘膜增殖，促进粘膜血管形成 22、引起子宫颈粘液稀薄、引起子宫颈粘液稀薄 33 、引起垂体降低、引起垂体降低 FSHFSH 产生，同时，引起滤泡产生，同时，引起滤泡

细胞表面的细胞表面的 FSHFSH 受体增多，促进滤泡细胞释受体增多，促进滤泡细胞释放多肽激素抑制因子，抑制垂体释放放多肽激素抑制因子，抑制垂体释放 FSHFSH

44、、低浓度低浓度时抑制时抑制 LHLH的生成；的生成； 高浓度高浓度时刺激时刺激 LHLH的生成的生成 55、在长时间、在长时间持续高浓度持续高浓度时，引起下丘脑分泌时，引起下丘脑分泌

促性腺激素释放因子（促性腺激素释放因子（ GnRHGnRH ））

卵子的排放——卵子的排放—— LHLH 作用于卵泡作用于卵泡 11、、胶原酶胶原酶———— 消化卵泡细胞外基消化卵泡细胞外基

质质 22、、纤维蛋白溶原纤维蛋白溶原

酶活化因子酶活化因子———— mRNA poly(A)mRNA poly(A) 化，化，并翻译成活性高的并翻译成活性高的酶酶

33 、、前列腺素前列腺素———— 卵巢内部平滑肌收卵巢内部平滑肌收缩缩

卵卵子子排排放放的的激激素素调调节节

人月经周期（人月经周期（ menstrual menstrual cyclecycle ，， 29.529.5 天天 ))

⑴⑴ 卵巢周期卵巢周期 ⑵⑵ 子宫周期子宫周期 ⑶⑶ 子宫颈周期子宫颈周期