胚胎学以什么为基础

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-16
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。

胚胎生长
生长是胚体体积增大和增重的重要发育过程。生长过程主要通过原生质的合成、水份的吸收,细胞间质的生成和增多,以及细胞内脂肪的贮存等途径而使其实现。其中酶及激素等在物质代谢过程中的作用,则是促进生长过程的物质基础。生长包括细胞增殖、分化和组织器官生理功能建立的过程。故生长不仅是细胞和物质数量的增加,同时也是质量不断改变的过程。一般来说,胚胎期以形态形成和分化为主而伴随以生长。胎儿期则以生长为主伴随以器官和组织的继续分化。生长速度决定于物种的内在因素,每种动物都有一定的生长速度和限度,这是由物种的遗传性所决定的。甲状腺、垂体等内分泌腺分泌的激素和外在因素如温度、营养、维生素及体外其他环境条件等亦与生长有密切关系,不利的内在激素和外界环境因素往往会引起发育或生长上的异常。巨人症及侏儒症便是其中的典型例子。

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