宏观第六讲：动物的结构与功能——生殖

本思维导图是关于现代生物导论宏观部分动物的生殖介绍。高中可当做对胚胎工程的复习拓展，欢迎大家下载复习。

宏观第六讲：动物的结构与功能——生殖

• 一、 生殖的方式
  • 无性生殖
    • 定义：不经过两性生殖细胞（配子）的结合，由母体直接产生不改变遗传性状的新个体
    • 分类（记忆口诀：分出养狍子(zei>zai)）
      • 分裂生殖
        • 以细胞分裂的⽅式将⼀个母体平均分裂 为体积、形状和结构相同的两个新个体。
        • 举例：球菌，杆菌，鱼腥藻，草履虫，眼虫，砖藻
      • 出芽生殖
        • 是⼆裂体⽣殖的变相⽅式。由母体长出的 新个体，形状与母体相同，仅⼤⼩不同。
        • 举例：酵母，珊瑚，水螅
      • 营养生殖
        • 以植物体的营养器官(根，茎，叶)形 成新个体的⽅式来繁殖的。
        • 举例：草莓的匍匐枝，蓟的根，秋海棠的叶，土豆的茎， 都能生芽，由芽形成新个体
      • 无性孢子生殖
        • 以母体先产⽣⼀个专管⽣殖的器官—孢子囊，囊中产⽣许多孢子细胞。孢⼦囊成熟时孢⼦细胞脱离母体散出，遇合适的条件，就发育成新个体。
        • 举例：衣藻，无隔藻，根霉，黑曲霉
      • 再生生殖
        • 机体的某些部分组织或器官受到创伤或损伤时，具有修复的能⼒称再⽣能⼒
        • 如盘藻和涡虫
    • 特点
      • ⒈⽆两性的结合，遗传性与亲本相同，有 利于保持亲本的优良性状。（个体基因层次） ⒉不经过胚胎发育阶段，⽣长发育的过程较短，有利于种族的繁衍。（种群层次）
  • 有性生殖(sexual reproduction)
    • 共性：传代通过有性别的细胞或配子（Gamete）并有异性配子相结合成为合子(zygote)
    • 定义：两个异性细胞相结合⽽产⽣新的⼀代 个体的⽅式称为有性⽣殖。
    • 分类
      • 1. 结合生殖（conjugation）
        • 定义：两个同形配子暂时胶合在一起进行核质互换的生殖形式。
          • 三体人那种
        • 举例：水绵
          • ＋” 性原⽣质通过接合管到“－”性细胞内与 它 的 原 ⽣ 质 结 合 ， 形 成 了 ⼀ 个 合 孢 ⼦ (zygospore)。合孢⼦外壳加厚，可抵抗不良的 环境。合孢⼦进⾏减数分裂，形成了4个只有 单倍染⾊体数(n)的有性孢⼦。有性孢⼦在环 境转好时萌发为⽔绵营养体。
      • 2. 配子生殖（gametogony）
        • 定义：先由母体产生有性分化的配子(gamete)， 配子结合成合子(zygote)，再由合子产生新个体。
        • 分类
          • i. 同配生殖
            • 是异性同型细胞相结合成合子；配子的形态，大小，结构，运动 能力等相同；性别分化不明显，常以-、+表示。
            • 见于低等动植物，特别是藻类和真菌。
          • ii. 异配生殖
            • 进行交配的两个配子在形态、 大小和结构方面有区别，同时有性别分化，通常大的配子活动性差，相当雌配子；小的配子活动性强相当雄配子，大小配子融合 形成合子，合子长成新个体。
            • 如：绿藻中的实球藻、空球藻等。
          • iii. 卵式生殖
            • 卵⼤，含丰富的营养物质，但不能运动；精⼦⼩，含营养物质很少，但运动能⼒强。精⼦游向卵，精⼦核与卵核融合(受精)⽽成合⼦，或称受精卵。卵配中，卵承担了贮藏⾷物的任务，保证受精卵发育的需要；精⼦轻装活泼，游泳能⼒强，有利于找到卵⼦，实现受精。
            • 是高等植物和多数动物所普遍具有的一种有性生殖方式。
            • 藻类中有团藻
      • 3. 雌雄同体（hermaphroditism）
        • 植物：雌雄同株同花；雌雄同株异花， 动物：⽆脊椎动物中雌雄同体的也很多。⼤多数寄⽣⾍，如绦⾍等都是雌雄同体 的。蚯蚓也是雌雄同体的。 但⼤多数雌雄同体的动物都是异体受精的， 如涡⾍、蚯蚓等。
      • 4. 孤雌生殖（或单性生殖）(parthenoenesis)（*）
        • 孤雌生殖和无性生殖之区别： 1、孤雌生殖区别于无性生殖，是由生殖细胞而非体细胞完成的繁殖现象。 2、孤雌生殖产生的个体多数为单倍体， 或者是进行重组之后的2倍体，而非无性生殖产生的和母体遗传物质完全相同的个体， 所以通常把孤雌生殖归类于有性生殖，而非 无性生殖。
        • 定义：由雌体产⽣的雌性配⼦或卵细胞不经过受精，单独发育成⼦代的⽣殖⽅式。
        • 举例：
          • 麦长管蚜Microsiphum avenae (Fabricius)，雄蜂（产雄孤雌生殖）
          • 蚜⾍⾏孤雌⽣殖，但多种蚜⾍都在夏季 进⾏孤雌⽣殖，秋末最后⼀代蚜⾍⽅才⽣出 两性卵，分别发育成雌体和雄体，⾏有性⽣殖。受精卵来年发育成孤雌⽣殖的雌体。
          • 轮⾍：⼀⽣进⾏孤雌⽣殖
      • 5. 幼体生殖（童体生殖）(paedogenesis)(*)
        • 与孤雌生殖不同的是，此题动物尚处于幼体未成熟阶段就开始产卵或在西内形成胚体。
        • 意义：有利于扩大分布和在不良环境下保持种群生存。
    • 优势
      • 1、增加遗传变异，适应环境变化（个体基因） 2、同性竞争争取交配权，提高优生机会（种群繁衍）
    • 特点
      • 从两个不同亲本细胞获得的遗传特性比较丰富，变异性较大。
      • 丰富的遗传应，使得后代具有更适应外界环境的能力。
  • 世代交替（alternation of generations）
    • 定义：在动物或植物的一个生命循环的生殖活动中，有性个体和无性个体交替出现、
• 二、 性别决定问题
  • 1. 性染色体决定性别
  • 2. 单倍体决定性别
    • 如蜜蜂，雄性为单倍体，由未受精卵发育而来（无父亲） 雌性为二倍体，吃2~3天 蜂皇浆的为工蜂，5天的为蜂皇。
      • 雄蜂产生精子的方式：假减数分裂（具体表现在M1期染色体数目不变，只有细胞质分裂成大小不等的两部分，小的没有核质，最终退化消失）
  • 3. 环境决定性别
    • 珊瑚岛鱼
      • 在30－40条左 右的群体中,只有一 条为雄性,当雄性死 后,由一条强壮的雌性转变为雄性
    • 后螠(Bonellia）
      • ⼀种海产的与环节动物很接近的动物，雌⾍有吻。雄⾍很⼩，长1mm⼀ 3mm，栖居于雌⾍的⼦宫或体腔中，器官大多退化。
      • 幼⾍如若⼀直在海⽔中⾃由⽣活，即发育为雌⾍， 如附着于成长的雌⾍体上，则发育成雄⾍。
  • 4. 基因决定性别
• 三、 动物的个体发生与发育
  • 生殖细胞的发生
    • 1、精子的发生
      • 生于睾丸的血细精管，起始于精原细胞（即生精干细胞）
      • 结构
        • 头部
          • （细胞核），核后端凹陷处有近端中心粒
        • 顶体
          • （高尔基体）
        • 线粒体鞘
          • （线粒体）
        • 尾部
          • (远端中心粒)
      • 各种动物的精子可以分为典型和非典型两类，典型的一般为蝌蚪状，头部近圆柱形（各 种动物不尽相同），尾部细长,如鞭毛。非典型的精子形态多样但均缺乏鞭毛。
      • 时间：初情期开始至生殖机能衰退
    • 2、卵子的发生
      • 发生于卵巢
      • 结构（高中内容）
        • 放射冠
        • 透明带
        • 卵细胞
      • 时间（高中内容）
        • 发生：性别分化后开始
        • 胎儿期：卵原细胞产生初级卵母细胞（并且形成透明带）
        • 也就是说一个卵子至多和一个精子
        • 初情期：排卵前后进入M1期
          • 太牢是M1后排，马是排后M1
        • 受精后进行M2期
  • 受精方式和受精过程
    • 受精方式
      • 注意“受精”和“授精”（人工）
        • 授精：精卵的接触
        • 受精：雌雄原核的形成、接近、结合并融合 发生形态学变化与细胞学变化
      • 体内受精
        • 多发生在高等动物如爬行类、鸟类、哺乳类、某些软体动物、昆虫以及某些鱼类和少数两栖类。
      • 体外受精
        • 水生动物的普遍生殖 方式，如某些鱼类和部分两 栖类等。
      • 标志
        • 受精的标志：在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体
          • 一般极体不会再分裂
        • 受精完成的标志：雌雄原核融合形成合子
    • 受精过程
      • 透明带反应
        • 2. 一个精子进入后，卵子立即产生抑制顶体 素的物质，封锁透明带，使其他精子不再进入。
      • 卵细胞膜反应
        • 1. 精子进入后，Na＋迅速涌入卵子，使质膜发生 去极化，同时膜上的受体也被破坏。因此围绕 在卵外的“剩余”精子就不能进入卵子。
  • 胚胎发育
    • 1||| 卵裂期：多次有丝分裂（方式多种）
    • 2||| 囊胚期：分裂后形成的囊状胚胎（多种类型）
      • 在这个阶段孵化：透明带破裂
    • 3||| 原肠胚期：特定的细胞迁移、排列、分化
      • 外表感神经
      • 内消呼肝胰
      • 其余中胚层
    • 4||| 神经胚期：神经组织出现
    • 5||| 器官形成期：器官原基形成
  • 胚后发育
    • 1. 非变态动物
      • 变态过程⼀般只出现在⽆脊椎动物和两栖 动物中。⻥类、爬⾏类、⻦类和哺乳类等类群 中幼体和成体的形态差异不显著。
    • 2. 昆虫的变态
      • 很多昆⾍的受精卵不直接发育为成⾍，⽽ 是要经过⼀个变态(metamorphosis)的过程
      • （*）分类
        • 完全变态（holometalola）
          • 卵(ovum)→幼虫(larva)→蛹(pupa)→成虫(adult)（*）
            • 如蝴蝶
        • 不完全变态
          • i. 【渐变态（paurometabola）：幼虫期与成虫期体形、生境、食性等相似】
            • 如蝗虫
          • ii. 【半变态（hemimetabola）：幼虫期与成虫期生境不同】
            • 如蚊子
              • 它们在⽔中产卵，幼⾍即在⽔中⽣活。 幼⾍称稚⾍(naiad)。其形态和成⾍有很⼤ 差别。（蚊⼦）
          • iii. 【过渐变态(hyperpaurometamorphosis)幼虫期向成虫期转变要经过一个不食又不太动的似蛹虫龄】
    • 3. 两栖类的变态
      • 两栖类的变态也是受激素控制的。如果在蛙胚尾芽时期将甲状腺摘除，变态就不能 实现。甲状腺素和三碘甲腺原氨酸都有诱导变态的功能，后者的功能更强⼀些。蝌蚪甲状腺分泌激素的活动受垂体和下丘脑控制。
• 四、 人胚胎的发生和发育
  • 1. 着床
    • 卵在输卵管靠近卵巢的1/3处与精⼦汇合成为受精卵。
    • 1d后在输卵管中开始分裂；
    • 4d后成为32个细胞的“桑椹胚” 进⼊⼦宫；
    • 5d后桑椹胚发育成球形“胚泡” (blastocyst) ，相当于囊胚阶段；
    • 6d以后，胚泡被植⼊⼦宫壁，从⺟⾎取得营 养⽽继续发育
  • 2. 胚胎外膜（*）
    • 陆生脊椎动物胚胎外面形成四层膜
      • 羊膜（amnion）
        • ⽺膜是从胚胎⻓出来的 膜，包裹在胚胎外⾯。
        • ⽺膜腔(amniotic cavity)腔中液体称⽺⽔，胚胎浴于⽺⽔中，免受震动。
      • 绒毛膜（chorion）
        • 绒⽑膜是从滋养细 胞发育⽽来。⼈和其他 胎盘哺乳类(placental mammals)的绒⽑膜很 厚，紧贴在⺟亲的⼦宫 壁上，并有许多绒⽑状 突起⻓⼊⼦宫壁中。
        • 绒⽑膜和⺟亲的⼦ 宫 壁 共 同 形 成 胎 盘 (placenta)。
      • 卵黄膜(yolk sac)
      • 尿囊（allantois）
  • 3. 胎盘
    • 胎盘是由胚胎 组织的绒⽑膜和⺟ 体⼦宫壁共同组成
  • 4. 胚胎发育
    • 第⼀期，器官分化，胚胎初具⼈形。胚泡种⼊⼦宫壁后，⽺膜就开始发育，将胚胎包起来。
    • 第⼆期，胎⼉脑继续发育，⼤脑出现沟回， 器官机能也逐渐发展。(5/6)
    • 第三期，胎⼉继续⽣⻓，神经系统和其他器 官系统完善化。(7)
      • 从7⽉起，胎⼉体⾼、体重增加很快，很多神经通 路形成。在⺟亲腹部外⾯已能测出胎⼉⼤脑⽪层的脑 电波，此时⺟亲应摄⼊⾜够⾼质量蛋⽩质，保证胎⼉ 发育。
      • 由于器官、组织的机能⽇趋完善，胎⼉的⽣理状态 越来越接近成⼈，因此能伤害⺟亲⾝体的药品以及烟、 酒等也能伤害此时的胎⼉。
  • 5. 出生
    • 分娩的信息来⾃胎⼉。胎⼉成熟时分泌⼤量肾上腺⽪质激素，它引起胎⼉－胎盘单位分泌⼤量雌激素和前列腺素。 雌激素增加⼦宫肌的敏感性同时促使⺟体的垂体分泌催产素，在前列腺素和催产素的作⽤下，⼦宫 开始节律性收缩。
  • 6. 泌乳
    • 婴⼉出⽣后2天之内，⺟亲乳腺⽆乳，只分 泌⼀种透明液体，称为初乳(colostrum)。 主要成分是蛋⽩质和乳糖，⽆脂类。
    • 第3天左右，乳腺才开始泌乳。
  • 7. 产后发育
    • 身体比例（头大腿短，头部生长会变缓慢）
    • 各器官生长速度不同
      • ⼤脑和脊髓在⼉童时⽣⻓快，到了9岁〜10 岁时，就达到成⼈的体积；
      • 胸腺和淋巴组织在12岁时⽣⻓达到⾼峰，以 后逐渐退化或减少到成⼈的⽔平；
      • ⽣殖系统发展缓慢，12岁以后才迅速⽣⻓。
      • 整个⾝体到20岁左右即达到成⼈的⽔平。