胚胎学
胚胎学是研究动植物的胚胎形成和发育过程的科学,叙述怎样从一个受精卵发育成胚胎,从而了解各种动植物发育的特点和规律的生物学分支学科。也可广义地理解为研究精子、卵子的发生、成熟和受精,以及受精卵发育到成体的过程的学科。
基本信息
- 中文名
胚胎学
- 外文名
Embryology
学科性质及研究内容
胚胎学又称发生学,是研究个体发生来源及发育规律的科学。研究内容包括生命的 孕育, 胚胎的演发过程,发育各阶段的形态生理演变特征,发育过程中对于生活条件的适应、变异和遗传以及 个体发育与种系发育的统一法则等问题。人体 胚胎学是以研究人体发生发育为对象的一门学科。广义来说,它包括从精、卵结合(受精)后生命的开始 孕育, 胚胎期及胎儿期在子宫内的生前发育和从初生儿、婴儿、儿童、青春期到成年期直至衰老死亡的全部生后发育历史。从受精卵发育为成年的个体,然后进入衰老和死亡的全过程称为 个体发育。它包含下列两个 发育阶段:生前(产前)发育:①精卵受精、 卵裂至植入,为期2周:② 胚胎期:第2~8周;③胎儿期:第3月至分娩出生。产后(产后)发育:①初生儿:从出生至生后2周;②婴孩期:从生后第3周至躯体直立(一岁左右);③儿童期:从生后15个月至13岁,其中乳齿期2~6岁,恒齿期7~10岁,青春前期10~13岁,④青春期:14-20岁,由14~16岁开始青春发育至成熟;⑤成年期:25岁前骨胳系统骨化,生长基本完成,以后生长极慢;⑤衰老和死亡。
人体 胚胎学通常是以生前的子宫内发育的内容为主,包括由一个简单的受精卵演发为复杂的多细胞胚胎的 形态形成、组织器官的分化和生理功能的建立;躯体各部分解剖位置在发育过程中的构建及其演变的相互渊源关系(包括残迹器官的出现),及如何导致正常发育的紊乱,产生畸形和出现异常的病理现象(先天性缺陷和遗传性疾病)等。从受精卵到胎儿出生前的子宫内 发育阶段为期共约40周(280日)。
胚胎发育开始于精卵的结合,受精卵演发成为个体,意味着精、卵内携带的 遗传物质的充分表达和包括了个体生命史中的生长、分化和成熟的全过程。从物种的生物学意义来说,有限的个体生命史仅仅是物种世代绵延历史中的一个小片段。生物通过繁殖把生命代代绵延下去,既有遗传,又有变异,接受自然选择的淘汰。物种这一生命史的延续称为种系发育或 系统发育(phylogeny)。物种的遗传性状以密码形式编排在 生物大分子的DNA链上而储存于 生殖细胞中,通过生殖细胞结合而开始生命史的发育。精、卵把从父、母双方传来的 遗传信息,按一定的时间顺序和 空间关系在发育过程中予以表现。事实上遗传与发育是个体发育二个不可分割的方面,遗传是发育的基础,而发育则是遗传密码( 基因型)表达为表现型的过程。因此,发育过程一方面是在本物种 遗传物质的基础上生长分化以维持本物种的遗传特征;另一方面,遵循生物进化规律,在 胚胎期重演种系发育的一些共同结构特征的同时,在长期的自然选择中产生变 异或 基因突变而得以进化,其中个体发育过程是自然选择作用的主要 环节。具有来自双亲全套遗传信息的细胞如何有选择地表达不同的 基因以实现不同组织和器官的分化。什么物质或机理调控基因的活动及其表达的时间、 空间顺序,送传密码在转录、转译上的误差如何导致遗传疾病及异常分化(如癌变)的产生,这些问题是目前 胚胎学和细胞遗传学上具有重大医学理论和实践意义的课题。
个体发育可因种属不同而在生前或生后的具体发育细节中互有区别,然而在发育程序上则遵循共同的规律,即都经过卵裂、 桑椹胚、 囊胚、 原肠胚、神经轴胚、体节期、胎儿期和生后各期的相同 发育阶段。而且从单细胞受精卵演变的多细胞 机体及其以后进一步发育为具有复杂器官个体的过程中,也都同样要通过细胞增殖、细胞分化、 形态形成、新陈代谢和生长等几种基本发育方式。这是个体生前和生后赖以生长发育所必须经过的途径。
细胞增殖
这是用频繁的细胞分裂方式来增加 胚胎细胞数量的发育方式之一。受精卵通过多次的卵裂,形成了许多 卵裂球。这些 卵裂球是胚体未来的基本建设材料。在整个发育期中,它们继续分裂。任何一种组织器官的形成,最初均开始于细胞的增殖。不少成年器官组织如上皮、腺、骨髓等组织终生都有增殖过程。
细胞分化
细胞分化是 个体发育过程中藉以增加细胞多样化的一种发育方式。 胚层细胞最初彼此形态一致,以后由于所处位置不同而逐渐出现细胞质化学性质上的分化,继而形状渐趋特异化,分出不同类型的细胞,表现出可测的指标。
胚层细胞分化时往往在其所处的微环境中成群特化为同类型的细胞,逐渐形成为组织。例如 外胚层形成了皮肤的 表皮,一些器官上皮和神经组织; 中胚层形成了一些器官上皮和不同类型的肌肉和结缔组织;内胚层则分化为消化及呼吸管道上皮。这种成群细胞分化为一种特殊组织总过程,称之为 组织分化。
形态形成
是和细胞分化同时进行以使胚体形态结构异样化的另一种发育形式,是通过复杂的细胞活动以塑造体形和器官发展的过程。形态形成的结果,使整个胚体体形和内部各器官系统的构型建立起来。形态形成的方式有下列五种。
(1)细胞的迁移:是细胞或细胞群由一个区域迁到另一区域的过程,是器官和 组织发生过程中所不可缺少的基本现象之一。最常见的例子是 神经嵴细胞由 神经管的背侧方迁移到脊髓的腹侧方形成神经节;迁移到肾上腺去形成肾上腺髓质;迁移到皮肤里去形成 色素细胞。
(2)细胞的集结团聚:是细胞通过迁移集结于一个区域以形成细胞团索或细胞层的现象。通常分节的结构(如体节、脊椎骨、神经节、神经核团等)和 胚层的形成都通过这一方式进行。
(3)细胞层的内卷、外突和复褶:这是细胞由表层卷到内层、或由原有位置下凹或向外膨突而形成褶襞或细管的现象。 原条形成时 胚层的内卷及 神经管、腺、牙、毛、眼囊、咽囊、 肢芽、肝、胰等胚基的形成通常都按这种方式进行。
(4)融合和分层在细胞重新 排列组合的过程中,往往出现细胞群之间的融合和 分层现象,早期 胚层的分离,细胞团块 中腔室的形成和细胞索的分支等多半通过这种方式。大、小脑皮质和消化管壁的细胞层的形成过程中,这二种现象最为显著。
(5)细胞层局部生长及芽生:这是细胞层生长不平衡,部分出现芽突或在局部区域集结生长形成膨大区,而相邻区域则成为勒缩区的现象。体形及器官塑造过程中经常出现这种方式。
新陈代谢
是 个体发育过程中的重要现象之一。包括 胚胎从外界环境中摄取养分同化为本身的物质,将物质分解以产生 能量,以及各种组织细胞的退化、死亡和相应的代偿增生等过程。气体、水份、蛋白质、碳水化物和类脂质等物质的代谢,各循不同的途径进行。高等 动物 胚胎的代谢和母体有密切的关系,并随发育的不同阶段而发生变化。故其特点之一是在不同 发育阶段各有不同的代谢过程,由早期的低级状态向高级演化。另一特点是同化过程比分解过程旺盛。这是导致 胚胎生长迅速的主要因素。