《普通动物学》课件C动物的生殖和个体发育

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,思考题：,1.,名词解释：生殖、原口动物、后口动物、生物发生律、个体发育、系统发育。,2.无性生殖和有性生殖各有哪些形式？,3.简述精子和卵子的发生过程。,4.卵子的类型有哪些？,5.卵裂的形式、囊胚的形式各有哪些？原肠胚形成的方式有几种？,6.,原肠胚期的外中内三个胚层，将来各分化形成什么组织或器官？,3 动物的生殖和个体发育,生物的寿命各不相同，但终将衰老、死亡。,生命的延续不是靠个体的长生不老，而是靠产生后代、代代相传来实现的。因此，生殖是最重要的。,生物以一定的方式产生与自己相似的新个体，这种现象称为,生殖,(,reproduction,)。,动物寿命：,蝙蝠(,2,)猫(,21,) 黑猩猩(,37,),狗(,34,) 印度象(,57,) 马(,62,) 牛(,30,) 羊(,18,) 鹦鹉(,64,),鸽(,35,) 夜莺(,3.8,) 龟(,123,),鳖(,177,) 金鱼(,25,) 人(,73,),3 动物的生殖和个体发育,第一节,生殖的方式,一、无性生殖(,asexual reproduction,),凡不涉及性别、没有配子(精子和卵)参与、没有受精过程的生殖都称为无性生殖,。,。,(一)裂殖(,fission,),单细胞生物，如细菌、草履虫、变形虫、眼虫、疟原虫等。,裂 殖,3 动物的生殖和个体发育,(二)出芽(,budding,),酵母菌、水螅。,水 螅,3 动物的生殖和个体发育,(四)孢子生殖(,spore formation,),真菌和藻类能产生大量孢子。,3 动物的生殖和个体发育,(,三),动物的再生作用,原生动物再生能力很强，如纤毛虫，只要有核，便可再生。,3 动物的生殖和个体发育,腔肠动物和涡虫的再生能力从前到后递减。,蚯蚓头部再生能力比后部体节强，如果摘除腹神经，便失去再生能力。,海星、海参等的再生能力也很强。切碎的海星，只要有一部分中央盘，就能再生完整的海星。,海星再生,3 动物的生殖和个体发育,脊椎动物的再生作用：例子很多，如手指破了，不用创可贴也会很快愈合，但其再生作用只限于修修补补，而不能产生新的生物个体。,3 动物的生殖和个体发育,二、有性生殖,(一)同配生殖(,isogmy)：2,个,配子的大小、形态完全相同，但生理上已有雌雄的分化，有鞭毛或纤毛，能运动。如衣藻。,(二)异配生殖(,anisogamy)：2,个配子大小不同，但形态相同，都有鞭毛，能运动。如实球藻。,(三)卵配生殖(,oogamy)：,卵子大、富含营养物质，但不能运动；精子小，含营养物质很少，但运动能力强。,3 动物的生殖和个体发育,(,四),雌雄同体(,hermaphroditism,)：,有性生殖,雌雄配子两性分化，生物体不一定都分为,雌性个体和雄性个体。许多生物是雌雄同体，如植物的雌雄同株、两性花、杂性花，多为异花传粉；无脊椎动物的大多数寄生虫(绦虫)、蚯蚓、蛤、蚌等雌雄同体，大多为异体受精，其精巢先成熟，释放精子后退化，卵巢成熟晚，产卵；脊椎动物大多为雌雄异体。,3 动物的生殖和个体发育,(五)孤雌生殖(,parthenogenesis,)：,很多无脊椎动物，如轮虫、甲壳类、某些昆虫等的卵不经受精即可发育为成虫的生殖方式。,轮虫：秋末有雄虫出现，以厚壳受精卵过冬。,蚜虫：环境恶化时，精、卵结合。,保证种族繁衍，丰富了基因的交换、组合。,蜜蜂、蚂蚁、白蚁等昆虫孤雌生殖产生雄性个体，其唯一功能就是产生精子。,3 动物的生殖和个体发育,第二节,精子和卵子的形态,动物界中较原始的种类如变形虫等只进行无性生殖，较高等的类群大都进行有性生殖。多细胞动物体中形成精子的器官称为,精巢,或,睾丸,(,testis)，,形成卵子的器官称为,卵巢,(,ovary)。,有些动物同一个体上具备精巢和卵巢，即雌雄同体，如扁形动物、环节动物、甲壳动物等。大多数动物雌雄异体，分别产生卵子和精子。,3 动物的生殖和个体发育,一、生殖细胞的发生,(一)精子的发生(,spermatogenesis),一个,精原细胞,(,spermatogonia,),连续进行有丝分裂形成多个,精原细胞,，其中一部分分化为,初级精母细胞,(,primary,spermatocytes,)。,一个初级精母细胞进行第一次减数分裂，形成两个,次级精母细胞,，接着进行第二次减数分裂，形成四个单倍体的,精细胞,(,spermatids,)，,每一个精细胞分化发育为一个,精子,(,sperm)。,精子的发生,精子的发育,3 动物的生殖和个体发育,(二)卵子的发生(,oogenesis,),卵原细胞,陆续分裂分化而产生很多,初级卵母细胞,(,primary,oocyte,)，,一个初级卵母细胞进行第一次减数分裂形成两个细胞，体积很大的一个细胞称为,次级卵母细胞,(,sceondary oocyte,)，,体积很小的一个细胞称为极体(,polar body)，,即,第一极体,。次级卵母细胞进行第二次减数分裂产生一个有效的大细胞即,卵细胞,和一个,极体,。而,第一极体,减数分裂又产生两个,极体,，极体不能受精发育，总是附在卵细胞的动物极上。,从卵巢排出的卵是次级卵母细胞，当精子进入次级卵母细胞后，才进行第二次减数分裂。,卵子的发生,3 动物的生殖和个体发育,二、精子和卵子的形态,(一)精子：除了线虫，各种动物的精子都是同一类型，均可分为头、颈、尾三部分。,1.,头部,：染色体集中的地方，细胞质很少，便于精子入卵。头前端是一个顶体泡(,acrosome,vesicle)，,内含水解酶，能帮助精子穿过卵膜。头的后部有两个中心粒。,2.,颈部,：圆柱状，是由中心粒演变而来。,3.,尾部,：分为,中段,、,主段,和,末段,。中段较短，中央是轴丝，围有9列微管，轴丝外有螺旋线粒体鞘，为精子运动提供能量；主段较长，轴丝外无线粒体鞘；末段仅有轴丝，外围有质膜。,3 动物的生殖和个体发育,精子体小灵活，运动能力很强。线虫的精子无尾部，但能变形，靠伪足运动。,精子,3 动物的生殖和个体发育,(二)卵子：不能运动，细胞质多，核糖体和,mRNA,十分丰富，并含有卵黄，其主要成分为磷脂、中性脂肪和蛋白质。,1.,均黄卵,(,isolecithal,eggs)：,又称少黄卵，其卵黄少，分布均匀。大多数无脊椎动物、头索动物、尾索动物以及高等哺乳动物的卵是均黄卵。,2.,中黄卵,(,centrolecithal,eggs)：,节肢动物的卵，卵黄集中于卵的中央。,3.,端黄卵,（,telolecithal,eggs）：,鱼类、两栖类、爬行类和鸟类的卵，其卵黄大量集中于卵的一极或一端。如鸟类的卵细胞很大，鸡蛋的蛋黄部分是一个卵细胞，绝大部分是卵黄，只有小部分是细胞核和核周围的细胞质，这一部分称为胚盘(,germinal disc)。,胚盘所在的一极称为动物极，卵黄所在的一极为植物极。,卵,3 动物的生殖和个体发育,第三节 受精作用,精子和卵子融合而成为受精卵或合子的全过程称为,受精,(,fertilization)。,一、体内受精和体外受精,体外受精,：精子和卵子都排出体外，在水中结合，其受精率低。如沙蚕、海胆、海鞘、鱼、蛙、蝾螈等。体外受精要求有大量的精子，且精子和卵子要同时排放。,体内受精,：多数高等动物进行体内受精，由雄体把精子送入雌体体内，接着和卵子在雌体体内结合，其受精率高。,二、同体受精和异体受精,雌雄同体的动物，其本身产生的精子与卵子结合，叫,同体受精,，如绦虫。同体受精的在动物界中比较少见。,雌雄同体的动物(如水螅，蚯蚓等)，虽然有雌，雄两套生殖器官，能产生雌，雄两种性细胸，但两性不在同一时间成熟，因此仍要以异体受精的方式进行繁殖。,3 动物的生殖和个体发育,三、精子与卵子的寿命,不同动物排放精子的数量有差别。猪每次排出的精子数量高达200亿,800亿。有人研究小鼠的体外受精，低浓度精子(0.31-1.25,10,5,/,ml),的受精率相当低，高浓度精子(30,10,5,/,ml),的受精率相当高。,精子既缺少细胞质，又十分活跃，所以离体后生命十分短暂，几分到几天便失去受精能力，而排放在雌体生殖道中的精子寿命仅为几小时到几天时间，只有极个别动物，如蜜蜂、蝙蝠等可达几个月至几年。,排出的成熟卵具有受精能力的时间较短，一般为几小时至几天，在这段时间内不受精，卵子就逐渐分解。如人是一天左右，猪约12小时至48小时。,3 动物的生殖和个体发育,四、精子与卵子的结合,棘皮动物海胆是研究动物受精较好的材料，在精子细胞膜的表面具有凝集素受体(糖蛋白、糖脂或糖的复合物)，这种受体参入精卵识别、精卵结合和精卵融合等作用。当精子接触卵时，其顶体分泌多种酶，消化出一条穿过卵膜的通道，精子即由此进入卵子内。首先发生细胞质的融合，然后发生细胞核的融合，形成受精卵。尽管有数十万精子包围卵，但在正常情况下，仅有一个精子能与卵融合，若有二个精子与卵子结合，则出现非二倍体细胞。卵子在受精后，必须提供一种屏障，防止额外的精子入卵。不同动物有不同的机制，如鱼的卵有一个卵膜孔，只允许单个精子通过，一旦精子通过，便分泌物质堵塞卵孔。许多动物的卵不具卵膜孔，任何位置均可进入精子。当第一个精子入卵后，便形成屏障，如哺乳动物卵的外侧有透明带(糖蛋白)，在受精后，透明带硬化，使其它精子不能与卵细胞结合。,受精作用,3 动物的生殖和个体发育,第四节 动物的胚胎发育、胚后发育,一、,个体发育和系统发育,(一)个体发育(,Ontogeny),是指多细胞动物从受精卵开始，经过细胞分裂、组织分化、器官形成，直至子代个体形成、成长，性成熟直至死亡的全过程。,在个体发育过程中，个体的生理功能、组织结构和器官形态都发生一系列变化。,动物的个体发育过程可分为三个阶段：,胚前期：从亲代生殖细胞形成到成熟的阶段。,胚胎期：从受精卵形成开始到幼体形成破卵而出或离开母体之前的阶段。,胚后期：从幼体破卵而出或脱离母体以后的阶段。,3 动物的生殖和个体发育,(二)系统发育(,Phylogeny),即种族发展史，也可称为系统发生。,动物的系统发育是动物界漫长的演化历史，是指动物由最低等的形式(原生动物)发展到多细胞结构的后生动物，并逐步完善，复杂化，进而发展成为最高级形式的动物，直至人类的全部种族发展史。,系统发育也可指一个类群(如某个科、属、种)的发生和发展历史。,例如马的系统发生：经历了六千万年的演变。,由始祖马,中新马,上新马,真马,现代马。,3 动物的生殖和个体发育,二、,多细胞动物胚胎发育的一般规律,胚胎发育是指受精卵发育为幼体，并从卵膜孵出或从母体产出的全都过程。,动物的早期胚胎发育可以划分成几个阶段，如卵裂(,cleavage)、,囊胚形成(,blastulation,)，,原肠形成(,Gastrulatioa,),以及三胚层的形成和分化等。,(一)卵裂：受精卵分裂。卵裂形成的细胞称为分裂球，经多次有丝分裂形成上千个细胞的囊胚，但卵裂与普通的有丝分裂不同，分裂球只分裂而不生长。尽管囊胚含有上千个细胞，但与受精卵体积相仿。,卵裂的类型与卵黄含量多少和分布有关，通常分为两大类：,3 动物的生殖和个体发育,1.完全卵裂：整个卵细胞都进行分裂，见于,均黄卵、,少黄卵。,均等卵裂,：卵黄少，分布均匀，卵裂时形成的分裂球大小相等，如文昌鱼。,不均等卵裂,：卵黄少，分布不均匀卵裂时形成的，分裂球大小不均匀， 如蛙。,全裂,全裂,全裂,3 动物的生殖和个体发育,2.,不完全卵裂：,又称偏裂，,卵裂在不含卵黄的部分进行，见于,端黄卵、中黄卵,。,盘裂,：卵裂只限于动物极的细胞质部分，如鸡。,表面卵裂,：卵裂只限于卵的表面, 见于中黄卵, 如昆虫。,3 动物的生殖和个体发育,(二)囊胚：当卵裂到8和16个分裂球时，细胞间形成腔隙，这个腔隙随着分裂球的增多，成为一个圆形的空腔，这样的胚称为,囊胚,，中空的腔为,囊胚腔,。哺乳动物在8到50个细胞时称为,桑椹期,。,囊胚腔的出现使胚体细胞的活动有了充分的空间。,卵裂类型不同，形成的囊胚也不同，有四种类型：,1.,腔囊胚,：均黄卵或少黄卵卵裂形成球状囊胚，中间形成大的囊胚腔。哺乳动物的囊胚也属于腔囊胚。动物极有一团细胞，称为,胚结,或,内细胞团,。,2.,实心囊胚,：有些均黄卵卵裂中间无腔，形成一个实心的球体，如水螅、水母、某些环节动物、软体动物等。,3.,表面囊胚,：中黄卵如昆虫，一层分裂球包在一团卵黄外，无囊胚腔。,4.,盘状囊胚,：端黄卵囊胚为盘状，覆盖于卵黄上。,囊 胚,卵裂和囊胚,卵裂和囊胚,卵裂和囊胚,卵裂和囊胚,3 动物的生殖和个体发育,(三)原肠胚：囊胚继续发育，形成双胚层或三胚层的原肠胚。其主要特征是各种动物在原肠胚形成中，细胞发生迁移运动。,由于动物种类繁多，原肠胚形成的方式和过程也比较复杂，仅介绍一般的三种方式：,1.,内陷,：囊胚期植物极细胞向内陷入，形成两层细胞。外层的为,外胚层,，内陷的一层为,内胚层,，内胚层包围的腔为,原肠腔,，原肠空与外界相通的孔为胚孔，中胚层由胚孔部分向内卷入，介入内外胚层间。,2.,内移,：囊胚一部分细胞移入内部形成内胚层。,3.,外包,：动物极细胞分裂快，植物极细胞卵黄多，分裂慢，其结果动物极细胞逐渐向下包围植物极，形成外胚层，被包围的植物极成为内胚层。,文昌鱼原肠胚(内陷,),原肠胚(内陷),原肠胚(内陷),原肠胚(内移),蛙原肠胚(外包),3 动物的生殖和个体发育,原肠期出现了原肠腔、内胚层、外胚层和原口,。,原口动物,：在胚胎发育过程中，原口形成口的动物。包括扁形动物，线形动物，环节动物，软体动物，节肢动物。,后口动物,：在胚胎发育过程中，原口形成动物的肛门， 在相反方向的一端由内胚层内陷形成口的动物。,棘皮动物以后的动物属于后口动物。,原肠胚期的外中内三个胚层，将来分化形成各种组织、器官。,外胚层,：形成神经系统、眼、内耳上皮、皮肤的表皮、毛发、羽、鳞、甲、皮肤腺等皮肤衍生物。,中胚层,：形成肌肉、骨骼、脂肪、循环系统、生殖系统和气管等。,内胚层,：形成肝、胰、肺等。,3 动物的生殖和个体发育,(四)多细胞动物胚胎发育的一般规律,所有多细胞动物在胚胎发育早期都要经过上述阶段，这是动物胚胎发育的共性。,动物种类的不同，使这些发育阶段的形成方式也不同。这是由于不同种类的动物具有不同类型的卵，从而引起的卵裂、囊胚和原肠形成方式的多样性，这是动物胚胎发育的特殊性。,从多细胞动物胚胎发育的一般规律来看动物界系统发育的历史过程，可以更清楚地看到两者间存在着统一的一条客观规律，即,生物发生规律,。,3 动物的生殖和个体发育,生物发生律,(,Begenetic,law)：,由德国科学家赫克尔(,E.,Haeckel,),于1866年提出。,从大量的动物胚胎发育过程的研究中发现：动物个体胚胎发育的几个早期发育阶段非常相似，都按一定渐进的顺序进行的，这种相似性正好反映了动物界系统发育渐进的顺序性。,系统发育：单细胞动物,群体原生动物,二胚层动物,三胚层动物,个体发育：受精卵,囊 胚,原肠胚,中胚层形成后的胚胎,要点：生物的个体发育过程中，按顺序重演其祖先的主要发育阶段，是生物进化的重要依椐。,3 动物的生殖和个体发育,三、胚后发育,从卵膜内孵出或从母体生出后的胎儿发育，称为,胚后发育,。,鱼、爬行类、哺乳动物幼体与成体间区别较小，胚后发育主要是身体长大，性成熟，身体各部分比例改变等等，这种发育方式又称为,直接发育,(,direct development)。,低等动物中，许多动物的幼虫(幼体)与成体间差别很大，需要经过一次或数次变态(,metamorphosis)，,这种发育方式称为,间接发育,(,indirect development),或,变态发育,，如昆虫、蛙等。,变态发育,完全变态,蛙,变态,