细胞生物学资料：第十三章 胚胎发育与细胞分化

中山大学生命科学学院

细胞生物学模拟试卷

第十三章胚胎发育与细胞分化

任课教师：

命题人：10349001

命题时间：2013年1月7日

姓名：专业：______________

一、填空题（每题1分，共10分）

1.配子形成的过程被叫做_____________。

2.卵母细胞在发育过程中具有显著的不对称性。卵母细胞的一端称为

_________，具有大量的卵黄小体和储备营养。

3.精子压缩包装的细胞核最终定位到细胞的一端，形成精细胞的头。在头的顶

端有一个特化的小泡，叫做___________。

4.精细胞与卵细胞质膜结合之后，能够激活蛋白激酶C，再由蛋白激酶C将

___________激活。

5.受精后的胚胎的早期发育主要包括卵裂、_________和宫内植入。

6.囊胚细胞迁移，最终将囊胚转变成原肠胚，它是由三层细胞层构成的：

___________________________。

7.______________是指细胞在发生可识别的形态变化之前，就已经收到约束而

向特定方向分化，这是细胞内部已经发生变化，确定了未来的发展命运。8.分化细胞保留着全部的核基因组，它具有生物个体生长，发育所需要的全部

遗传物质，即能够表达本身基因库中的任何一种基因，也就是说分化细胞具有发育成为完整个体的潜能，这种潜能被叫做_________。

9.__________又称为去分化，是指分化的细胞失去特有的结构和功能，变为具

有未分化细胞特性的过程。

10.干细胞具有三个显著的特征：①干细胞本身不是终末分化细胞，②

_____________，③干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一。

二、判断题，正确用T表示, 不正确用F表示(每题2分，共10分)

1.个体的发育过程要经过生长、分化和形态发生等过程。（）

2.精子的细胞核膜解体之后可以形成小的囊泡，并且立即与精子细胞和脱离，

形成没有核被膜的精子染色体，但是很快形成新的核被膜，此时称为雄性原核。（）

3.外胚层最终发育成扩散的海绵网状间充质细胞。（）

4.分化完成的细胞可以产生抑素，这种化学介质可以抑制附近的细胞进行同样

的分化。（）

5.奢侈基因是维持细胞最低限度功能的不可少的基因。（）

三、问答题（每题10分，共40分）

1.什么是精子发生？有哪些主要特点?

2.海胆的顶体反应的基本过程和特点是什么?

3.细胞如何防止多精受精?

4.受精作用如何激活蛋白质的合成和DNA的复制?

5.什么是细胞决定？与细胞分化的关系如何?

参考答案：

一、填空题

1.配子发生

2.植物极

3.顶体

4.Na-H交换泵

5.胚泡形成

6.外胚层、中胚层和内胚层

7.细胞决定

8.全能性

9.脱分化

10.干细胞能无限的分裂

二、判断题

TTFTF

三、问答题

1.答: 动物的雄配子称作精子，是在睾丸中通过精子发生过程产生的。精子的

发生开始于雄性原始生殖细胞――精原细胞（spermatogonia）的有丝分裂。

在精母细胞（spermatocyte）有丝分裂增殖过程中产生的某些细胞最终分化成初级精母细胞，然后进入减数分裂。第一次减数分裂将初级精母细胞转化成次级精母细胞，经过第二次减数分裂，次级精母细胞产生成熟的精子细胞(spermatid)。在精子发生的初始阶段，精子细胞的染色质要进行紧密压缩和包装，形成高度有序而又致密的包装形式，经这种包装的DNA在化学性质上是惰性的，既不能用作合成DNA的模板，又不能作为RNA的合成模板。

将DNA包装成这种惰性形式至少有两方面的作用：可以保护基因免遭化学或物理因素的损伤，其二是减小核的体积，创造最小的精细胞，以便降低能量消耗。压缩包装的细胞核最终定位到细胞一端，形成精细胞的头。在头的顶端是顶体。大多数物种的精细胞都有一个长长的尾，它是在一个中心粒控制下装配而成的。精子细胞通常含有两个中心粒：一个是近端中心粒，靠近细胞核，另一个是远端中心粒，在精子发生过程中，远侧中心粒起始尾丝的装配。构成尾丝的微管是典型的9+2的排列方式。精子发生与支持细胞(Sertoli cells)的发生密切相关，支持细胞为发育中的精子提供保护和营养。实际上，精子发育的各个阶段都是发生在支持细胞的表面。

2.答: 当海胆的精子与卵细胞接触之后，卵细胞胶质中的一种硫酸多糖与精子

细胞质膜中的受体结合，这种结合打开了精子细胞质膜中Ca2+离子通道，使Ca2+扩散进入精细胞；同时，多糖与受体的结合激活了质膜中Na+-H+交换泵，将精子细胞中的H+泵到细胞外，这样使精子细胞中的pH升高。由于精子细胞中Ca2+离子浓度、pH的升高激发了顶体反应：首先钙离子引起顶体膜与精细胞质膜融合，使顶体中的水解酶释放到细胞外，将卵细胞的外被进行水解。在一些海洋无脊椎动物中，释放的顶体酶很快沿着新形成的顶体突(acrosomal process)流向卵细胞质膜。顶体突是从精细胞的头部前沿形成的，是肌动蛋白分子聚合作用的结果。精细胞的细胞核和顶体之间储有大量的未聚合的肌动蛋白单体，当细胞内的pH升高时，引起那些为防止肌动蛋白聚

合而与肌动蛋白单体结合在一起的蛋白质与肌动蛋白脱离，从而促进了肌动蛋白纤维的装配，形成顶体突。

顶体突快速延伸到达卵细胞的外被，并与卵细胞透明带的外层接触，此时，位于顶体突表面的一种蛋白，叫作结合蛋白（bindin）与位于透明带表面的特异受体结合，精子的结合蛋白与卵细胞透明带的受体间相互作用是高度特异性，这种特异性保证了海胆受精作用的正确性。

3.答: 有两种机制保证了只有一个精子与卵细胞融合：一种机制是卵细胞质膜

的快速去极化，这是由第一个精子与卵细胞融合引起的，这样可快速阻止其它精子与卵细胞的融合，这一反应称为多精受精的一级阻断。Larinda Jaffe 通过实验证明，多精受精作用的阻断是由卵细胞的膜电位的改变引起的，它发现海胆卵细胞在受精后的几秒钟之内，膜电位由-60V上升到＋20V,质膜的去极化是由于Na+的暂时流入引起的。由于膜电位在受精后很快恢复正常，所以要有另一个机制，即多精受精的二级阻断，这就是卵细胞的皮层反应。

当精细胞与卵细胞的细胞质膜融合时，激活了卵细胞的磷脂肌醇信号转导途径，引起卵细胞局部胞质溶胶中Ca2+浓度的升高，激活了卵细胞；定位于卵细胞质外周的皮层颗粒（cortical granule）与卵细胞质膜融合释放内含物（酶类）；释放的酶类快速分布到整个卵细胞的表面，改变透明带的结构，使之变得“坚硬”，这样，精子就不能与卵细胞结合，从而提供了一种缓慢的二级多精受精的阻断作用。从机理上说，皮层颗粒释放的酶类破坏了卵细胞透明带中与精细胞结合的受体。

4.答: 受精卵中蛋白质的合成和DNA复制的激活受卵细胞中pH的升高的激活。

未受精的海胆卵细胞中的pH为6.8，这种pH值抑制了细胞内的代谢活性，如果将未受精的卵细胞与胺接触，蛋白质的合成和DNA的复制作用都被激活。其机理是：精细胞与卵细胞的结合，激活了卵母细胞质膜中的磷脂酶C,它产生了两种第二信使：IP3和DAG，DAG激活蛋白激酶C, 再由蛋白激酶C将激Na+-H+交换泵激活，Na＋暂时进入受精卵的细胞质中，提高了细胞质中的pH，最终导致蛋白质的合成和DNA复制的激活。

5.答: 细胞决定(cell determination)是指细胞在发生可识别的形态变化之前, 就

已受到约束而向特定方向分化, 这时细胞内部已发生变化, 确定了未来的发育命运, 这就是决定。多细胞个体起源于一个单细胞受精卵, 从受精卵衍生出整个机体的各种组织器官。因此, 就分化潜能来说, 受精卵是全能的(totipotent)。在绝大多数情况下, 受精卵通过细胞分裂直到形成囊胚之前, 细胞的分化方向尚未决定。从原肠胚细胞排列成三胚层之后, 各胚层在分化潜能上开始出现一定的局限性, 只倾向于发育为本胚层的组织器官。外胚层只能发育成神经、表皮等; 中胚层只能发育成肌肉、骨等; 内胚层只能发育成消化道及肺的上皮等。三胚层的分化潜能虽然进一步局限, 但仍具有发育成多种表型的能力, 将这种细胞称为多能细胞(pluripotent cell)。经过器官发生, 各种组织的发育命运最终决定, 在形态上特化, 在功能上专一化(specialization)。胚胎发育过程中, 这种逐渐由“全能”局限为“多能”, 最后成为稳定型“单能”(unipotency)的趋向, 是细胞分化的普遍规律。细胞决定可看作分化潜能逐渐限制的过程, 决定先于分化。