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卵细胞

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人类卵细胞

卵细胞,或称卵子,是卵配生殖生物体中的雌性生殖细胞(配子)。卵细胞通常不能主动运动,它比活动的精子大得多,肉眼可见。当卵子和精子融合时,形成一个二倍体细胞(合子),它迅速成长为一个新的机体。

1 历史编辑

虽然非哺乳动物的卵是显而易见的,但与威廉姆·哈维(1578-1657)相关的前世界主义 “活的动物都来自卵”学说是对自发生成和预形成论的拒绝,也是对哺乳动物也通过卵繁殖的大胆假设。卡尔·恩斯特·冯·贝尔在1827年发现了哺乳动物卵子。[1][2] 奥斯卡·赫蒂格在1876年观察到(海星的)精子与卵子融合。[3][4]

2 动物编辑

在动物中,“卵细胞(复数ova,单数 ovum )”一词来自拉丁文“ovum”,意为卵或卵细胞。“动物胚珠”一词是指动物的幼卵。脊椎动物的卵子是由雌性性腺(称为卵巢)产生的。许多卵子在哺乳动物出生时就存在,并通过卵子发生而成熟。怀特等人推翻了所有卵子都是在出生前产生的长期教条。波士顿马萨诸塞州文森特生殖生物学中心的团队表明,卵母细胞的形成发生在育龄妇女的卵巢中。[5][6]这份报告挑战了自20世纪50年代以来一直持有的一个基本信念,即雌性哺乳动物生来就有有限的卵子量,这些卵子在一生中逐渐消耗,到更年期耗尽。[7]

2.1 人类和哺乳动物卵子

人类卵细胞示意图

精卵融合

卵子受精的过程(从上到下)

在所有哺乳动物中,卵子在雌性体内完成受精。

人类卵子是从包埋在卵巢内容物的原生殖细胞中发育来。它们每一个都多次分裂,产生子宫腺的分泌物,最终形成卵泡。[8]

卵子是人体内最大的细胞之一,通常不用显微镜或其他放大设备就可以用肉眼看到。人体卵子的直径约为0.1毫米。[9][10]

2.2 卵胞质

卵质是卵细胞的卵黄,是位于其中心的细胞物质,称为生发泡,含细胞核;细胞核又被称为生发点,核仁称为生发斑。[11]

卵胞质由普通动物细胞的细胞质及海绵质和透明质组成,通常称为成胚卵黄;营养卵黄或滋养质,由嵌入细胞质的脂肪和蛋白物质的圆形颗粒构成。[11]

哺乳动物的卵子只含有少量的营养卵黄,仅供应早期胚胎发育所需营养。相比之下,鸟类卵黄的含量足以在整个孵化期间为幼鸟提供营养。[11]

2.3 卵生动物的卵子发育

在卵生动物(所有鸟类、大多数鱼类、两栖动物和爬行动物)中,卵子形成保护层,并通过输卵管到达体外。雄性精子在雌性体内(如鸟类)或体外(如许多鱼类)受精。受精后,胚胎发育,由卵子中的营养物质滋养。然后幼体从母亲体外的蛋孵化出来。

卵细胞的细胞质和线粒体是卵细胞能够通过有丝分裂繁殖并最终在受精后形成胚泡的唯一供能途径。

2.4 卵胎生

有一种中间形式,即卵胎生动物:胚胎在卵细胞内发育,并由卵细胞滋养,就像卵生一样,但是在出生前不久,或者在卵细胞离开母亲身体后,胚胎在母体内孵化。一些鱼类、爬行动物和许多无脊椎动物使用这种方式。

3 植物编辑

几乎所有的陆生植物都有交替的二倍体和单倍体世代。配子由配子体产生,配子体是单倍体世代。雌配子体有称为颈卵器的结构,卵细胞通过有丝分裂在其中形成。典型的苔藓植物颈卵器由一个长颈部和一个包含卵细胞的宽基部构成。成熟后,颈部开放,允许精子游入颈卵器并使卵子受精。之后形成合子发育成一个胚胎,胚胎将长成一个新的二倍体个体(孢子体)。种子植物中有一种称为胚珠的结构,包含雌配子体。配子体产生一个卵细胞。受精后,胚珠发育成含有胚胎的种子。[12]

在开花植物中,雌配子体(有时称为胚囊)的胚珠内减少到只有八个细胞。最靠近胚珠珠孔开口的配子体细胞发育成卵细胞。授粉时,花粉管将精子输送到配子体中,一个精子核与卵核融合。最终受精卵在胚珠内发育成胚胎。胚珠进而发育成种子,在许多情况下,植物子房发育成果实,以利于种子的扩散。发芽后,胚胎长成幼苗。[12]

用组织化学GUS测定法确定小立碗藓的基因表达模式。多毛孢囊基因FIE在藓类植物未受精的卵细胞中表达(蓝色)( 图右),在发育中的二倍体孢子体受精后表达停止(图左)。在天然FIE启动子控制下表达FIE-uidA翻译融合的转基因植物的两个雌性性器官(颈卵器)的原位GUS染色

在藓类植物中,多囊泡蛋白FIE在未受精的卵细胞中表达(图右),GUS染色后显示为蓝色。受精后不久,幼胚中的FIE基因失活(蓝色不再可见,图左)。[13]

4 其他生物编辑

在藻类中,卵细胞通常被称为卵巢。果蝇卵母细胞在由保姆细胞供给并被体滤泡细胞包围的独立卵室内发育。保姆细胞是合成核糖核酸、蛋白质和细胞器并将其转移到卵母细胞的大型多倍体细胞。转移之后,保姆细胞发生程序性细胞死亡(细胞凋亡)。在卵子发生过程中,每产生一个卵母细胞,就有15个保姆细胞死亡。[14] 除了这种发育调控的细胞死亡之外,卵细胞也可能因饥饿和其他损伤而发生凋亡。[14]

参考文献

  • [1]

    ^Cobb M (2012). "An amazing 10 years: the discovery of egg and sperm in the 17th century". Reprod Domest Anim. 47 (Suppl 4): 2–6. doi:10.1111/j.1439-0531.2012.02105.x. PMID 22827343..

  • [2]

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  • [3]

    ^Needham, Joseph (1959). A History of Embryology (2d revised ed.). Cambridge: Cambridge University Press..

  • [4]

    ^Lopata, Alex (April 2009). "History of the Egg in Embryology". Journal of Mammalian Ova Research. 26 (1): 2–9. doi:10.1274/jmor.26.2..

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    ^White, Yvonne A R (26 February 2012). "Oocyte formation by mitotically active germ cells purified from ovaries of reproductive-age women". Nature Medicine. 18 (18): 413–421. doi:10.1038/nm.2669. PMC 3296965. PMID 22366948. Retrieved 28 March 2017..

  • [6]

    ^Woods, Dori C (18 April 2013). "Isolation, characterization and propagation of mitotically active germ cells from adult mouse and human ovaries". Nature Protocols. 8 (8): 966–988. doi:10.1038/nprot.2013.047. PMC 5545930. PMID 23598447. Retrieved 28 March 2017..

  • [7]

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  • [8]

    ^Regan, Carmen L. (2001). "Pregnancy". In Worell, Judith. Encyclopedia of Women and Gender: Sex Similarities and Differences and the Impact of Society on Gender, Volume 1. Academic Press. p. 859. ISBN 9780122272455. Retrieved 2013-11-03..

  • [9]

    ^Search result of "120 micrometers" in Level O Biology – Google books.

  • [10]

    ^Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). "Eggs" (in 英语)..

  • [11]

    ^"The Ovum". Gray's Anatomy. Retrieved 2010-10-18..

  • [12]

    ^Esau, K. (1977). Anatomy of seed plants (second ed.). New York: John Wiley and Sons. ISBN 978-0-471-24520-9..

  • [13]

    ^Mosquna, Assaf; Katz, Aviva; Decker, Eva L.; Rensing, Stefan A.; Reski, Ralf; Ohad, Nir (2009). "Regulation of stem cell maintenance by the Polycomb protein FIE has been conserved during land plant evolution". Development. 136 (14): 2433–2444. doi:10.1242/dev.035048. PMID 19542356..

  • [14]

    ^McCall K (October 2004). "Eggs over easy: cell death in the Drosophila ovary". Dev. Biol. 274 (1): 3–14. doi:10.1016/j.ydbio.2004.07.017. PMID 15355784..

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