• 如果用紫外线照射豹蛙或林蛙的动物极，
则对生殖细胞的形成没有影响，但照射植 物极后，形成的蝌蚪中生殖细胞明显减少， 有的可减少90%。
将吸管插入盘舌蟾的受精卵或四细胞期的胚胎 的植物极，吸去约占卵体积1/4的细胞质，结果在能 变态的蝌蚪生殖腺中没有或只有少量的生殖细胞。
Ikenishi等（1986）将含生殖质的植物极细胞质 注入从32细胞期分离出的单个体细胞分裂球中，并将 此细胞以3H-胸腺嘧啶标记，然后注入到神经胚中， 结果这种标记的细胞发育为PGCs。并可随宿主胚胎的 PGCs一起迁移到生殖嵴中。
线虫XX雌雄同体个体的GC细 胞的发育经历两次选择 B：生精或生卵之间的选择
幼虫期离开生殖腺远 端的细胞进入减数分 裂，产生精子；在成 虫期离开生殖腺远端 的生殖细胞通过减数 分裂产生卵子。
线虫上生精或生卵的分子机制
第二节 精子发生（Spermatogenesis)
精卵发育的核心内容有四方面
• 减数分裂产生单倍体的配子，二者结合恢复双倍体
生殖细胞的起源和分化
4、哺乳动物生殖细胞
在7天的小鼠胚胎中， 约8个PGC位于胚 外中胚层中，其后 它们迁移经过内胚 层、尿囊、卵黄囊 到达后肠，再沿后 肠背壁向前迁移到 达生殖嵴，此时的 PGC达 2500~5000个。
干细胞生长因子(SCF)是防止PGC 凋亡所必需的，也能促进其繁殖。 它由PGC迁移路径中的细胞合成， 定位在膜上。White突变(缺失SCF 受体基因)或Steel-Dickie突变 (SCF不能定位在膜上)的小鼠无 PGC或很少的PGC.
初级滤泡
次级滤泡
近成熟滤泡
原始滤泡
成熟滤泡
LH导致卵泡合成胶原 酶、血纤维蛋白溶原酶 激活因子、前列腺素等。 前列腺素诱导卵巢局部 平滑肌收缩和使水分进 入卵泡腔中，胶原酶和 血纤维蛋白溶原酶激活 因子消化卵泡胞外基质。
二、精卵发生的区别
1、场所和连续性
• 精子发生：均在精巢内完成，为一个连续过程
• 受精前即卵子发育时母体细胞转录的
RNA甚至翻译的蛋白质，产物定位在成 熟的卵的细胞质中。
生殖细胞的起源和分化
• 马蛔虫（某些线虫和部分
•
• •
昆虫） 染色质消减的细胞--体细胞 染色质不消减的细胞--生殖细胞 染色质消减（Chromatin dimination)：线虫或某 些昆虫在卵裂过程中部分 染色质（体）消失在细胞 质中，不能保持原来数目 的染色体组的现象
生殖细胞的起源和分化
二、生殖质与生殖细胞分化
1、线虫（nematode）
Caenorhabditis elegans

线虫未受精卵中有一种均匀分布于整个卵质中的P 颗粒。 受精后P颗粒集中位于预定胚胎后部。 第一次卵裂时形成一个AB大细胞和一个含有P颗粒 的P1小细胞。 P4细胞是所有生殖细胞的始祖细胞，细胞质内含有 所有原来卵质中的P颗粒。生殖细胞最初的分化开 始于P4细胞。
（线虫、果蝇和两栖类动物爪蟾）。
• 原生殖细胞以变形运动方式自主前进，其定向迁移与生殖嵴的吸引力，途中
周围细胞外基质的合成有关。没有到达生殖嵴的则分化为所到那个胚层的细
Germ plasm：具有一定形态结构的特殊细胞质，主要有蛋白质和RNA构成。
• 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——原生 殖细胞(primordial germ cell，简称PGC， 复数为PGCs)。
生殖细胞的起源和分化
决定果蝇原生殖细胞命运的基因
germ cell-less:在卵的生成过程中由营养细胞转录，受精后翻 译的蛋白定位在极质中，其缺失导致无生殖细胞。
生殖细胞的起源和分化
Oskar: 其母体mRNA定位在极质中，它的表达量影响极细胞的 数量，如 1 copy of oskar=10-15 pole cells, 2 copies=35 pole cells, 4 copies=50 pole cells. 它还影响极细胞的定位。
生殖细胞的起源和分化
其他：
nanos mRNA，这是一个影响果蝇腹部分化发育的基因，如果 缺失，将影响腹部分化，同时导致生殖干细胞不能向生殖腺 迁移，最终引起生殖细胞缺失 线粒体大核糖体RNA，实验发现，用紫外线破坏极细胞中的RNA 后再注射线粒体大核糖体RNA，可恢复极细胞发生 polar granule component(Pgc)的非翻译RNA分子，与极细胞迁 移有关 母性效应基因（maternal-effect gene）的表达对果蝇生殖质 的形成有重要作用（cappucino,spire, staufen, oskar, vasa, valois, tudor），他们在卵泡细胞中被激活，产物进 入发育卵细胞中。他们的突变将干扰极质成分的正确定位， 从而阻止原生殖细胞的发生或迁移。
不同物种的产卵 力差异很大，如 海胆和两栖动物 的卵原细胞可以 终身进行有丝分 裂，每次可产卵 成百上千个。 哺乳动物 的生殖细胞在出 生后就不具备有 丝分裂能力。妇 女一生只能排出 约400个成熟的 卵。
四、哺乳动物卵母细胞的成熟和排卵
哺乳动物卵泡的生长 人卵巢中的原始卵泡周期性地进入生长期，使卵母细胞增大、颗粒细胞数量增加， 只有少数与促性腺激素分泌周期相吻合的卵泡能够存活。
生殖细胞的起源和分化
5、鸟类生殖细胞
鸟类的PGC最早起源于明区中央的外胚层细胞，在原肠作 用中迁移至明区的前部边缘的下胚层，形成生殖新月区 (germinal crescent)，这些细胞繁殖成为PGC.
生殖细胞的起源和分化
生殖新月区形成血管时，PGC进入血管，通过血液循环到 达生殖嵴，然后离开循环系统。生殖腺的毛细血管内皮对 PGC有吸引力，但对所吸引的PGC不具备物种特异性。
第三节 卵子发生（ooge 卵子发生除形成单倍体的细胞核以外，还
要建立一个由酶、RNA、细胞器和代谢产物 等所组成的细胞质库
• 初级卵母细胞有一个较长的生长期（发生
在减数分裂前期）
生 殖 细 胞 的 数 量
（百 万）
初级卵母细胞， 减数分裂停止于 前期 I 部分初级卵母细胞 开始恢复减数分裂
垂 体
促滤泡激素（FSH）
黄体生成素（LH）
生精细胞 作 用
支持细胞
作用于间质细胞 作用 促进睾酮的分泌
启动生精； FSH与支持细胞膜上的受体结合， 激活ABP（雄性激素结合蛋白）物质的合成；
三、精子发生中激素和基因表达的调控
精子发生过程中的激素调控
促滤泡激素（FSH）→启动精原细胞有丝分裂、刺激初级精 母细胞发育；同时，FSH与支持细胞膜上的受体结合，激活膜 上的cAMP酶，cAMP增加，激活ABP物质的合成基因，合成并分 垂 泌ABP（雄性激素结合蛋白） 体 黄体生成素（luteinizing hormone LH）→促使间质细胞生 成睾酮，使精子成熟（睾酮进入靶细胞质中，与其中的受体 结合形成激素-受体复合物，后者通过核内染色质上的特定位 点结合到DNA链上，活化该部位基因、转录mRNA、指导特异性 蛋白质的合成
生殖细胞的起源和分化
2、果蝇(drosophila)
雌体
雄体
生殖细胞的起源和分化
果蝇的原生殖细胞的命运决定于后部极质
9次卵裂后，有5个细胞核移至未来胚 胎的末端，分化为极细胞 极细胞（Polar cell）含有极质（含 生殖细胞决定子）
果蝇 • 极质（Pole plase）
（determinant for germ cell） • 移植果蝇极质引起生 殖细胞分化 • UV照射实验
睾酮是精子成熟的必须因子，精子发生过程必须在较高水平的 睾酮作用下才能完成。当动物血液中的睾酮含量达到一定水 平后，便可通过体液反馈到垂体及下丘脑，抑制其合成或分 泌LH和LH-RH（黄体生成素释放素，由丘脑下部的视上核和弓 状核分泌），以协调精子发生的正常进行
•精子发生过程中基因表达的调节
1）每个阶段有不同的基因表达； 2）精子发生的基因调控发 生在转录水平、翻译水平和 翻译后修饰。例如：
线虫XX雌雄同体个体的GC细胞的发育经历两次选择
A：有丝分裂和减数分裂之间的选择
离开生殖腺远端的细胞进 入减数分裂，而留在远端 的细胞继续有丝分裂。远 端的单个distal tip cell的 纤毛含lag-2蛋白，它与 GC上的受体glp-1结合后 抑制GC发生减数分裂。用 激光使tip cell失活可导致 所有GC进入减数分裂；将 该细胞移植到其它处，则 可使附近细胞继续有丝分 裂。
转录水平：有许多精子发生特 异性转录因子，如：OCT-2, SPRM1, TAK-1等等。 翻译水平：具有翻译滞后现象。 初级精母细胞时期，便已转录 合成了精子形成时所需要的 mRNA，并储存于精母细胞中， 待精子形成时才表达。 翻译后修饰：在精子发生的后 期，许多动物精子的组蛋白处 于被修饰状态，如N-末端被磷 酸化、甲基化修饰等。这种修 饰进一步导致染色体的凝集， 使转录活动急剧下降。
人 约 需 天
apoptosis Self-renewal
70
减数分裂开始
精子分化(spermiogenesis)
鞭毛精子（哺乳类） 顶体 细胞核
中心粒 中段 主段
头部
颈部
尾部
末段
• 有鞭毛精子
精子结构 • 无鞭毛精子
三、精子发生中激素和基因表达的调控
下丘脑
促性激素 释放激素
反馈
精子发生过程 中的激素调控
青春期生精生殖细胞－精原细胞(spermatogonia)合成的BMP8B积累到 一定浓度时便开始分化。生精细胞表面有N-Cadherin及半乳糖，曲精小 管中的支持细胞表面有N-Cadherin及半乳糖受体，两种细胞通过这些分 子的相互作用结合在一起。支持细胞为生精细胞提供营养和保护，但它们 随着生殖细胞变为精子而退化。