第十七章 性腺发育和性别决定

第十七章 性腺发育和性别决定

本章重重点难点：哺乳动物性腺发育 哺乳动物性别决定 性别决定：

从生物育种学看，指有性繁殖生物中，产生性别分化，并形成种群内雌雄个体差异的机理。

细胞分化与发育上，由于性染色体上性别决定基因的活动，胚胎发生了雄性和雌性的性别差异。

从遗传学上看，则是在有性生殖生物中决定雌、雄性别分化的机制。 有关性别决定的研究历史

20世纪初，Mendel定律重新发现(1900)、McClung发现性染色体(1902)、

Stevens和Wilson在昆虫上发现了性染色体组成与性别的关系(male=XY or XO, female=XX)(1905)，从而认识到遗传物质在性别决定中起重要作用。

20世纪50年代，确立了哺乳动物性别决定的两条规律：性腺的分化决定了性别的分化；Y染色体决定雄性。

不同的生物，性别决定的方式也不同。性别的决定方式有： 环境决定型（温度决定，如很多爬行类动物）；

染色体形态决定型（本质上是基因决定型，比如人类和果蝇等XY型、矢鹅和蛾类等ZW型）等等。

年龄决定型（如鳝）；

鳝具有性逆转性，一生中先雌后雄。

从胚胎至性成熟期，即鳝鱼1--2冬龄，体长30厘米以下者一般为雌性。

雌鳝产卵后，进入雌雄间体期，这时鳝鱼无繁殖能力，并且性别较难鉴别。

随着年龄和体长的增加，雌性卵巢也逐渐变为精巢，过渡到雄性。鳝鱼体长在50厘米以上者一般为雄性，而且终生为雄性

性逆转：是指个体由一种性别转变成另一种性别的现象。

性逆转的动物主要是因为体内既有雄性生殖器官又有雌性生殖器官，只是一般会表现出一种，而当某些时候，被抑制的另一个器官被激发，从而显示另一种性别 染色体数目决定型（如蜜蜂和蚂蚁）；

蜂王和工蜂都是雌性，是由受精卵发育而来，每个体细胞中含有32条染色体，两个染色体组，是二倍体；雄蜂个体在群体中的数目很少，是由未受精的卵细胞发育而来的，体细胞中含有16条染色体，一个染色体组，是单倍体。

性别决定（sex determination）是指细胞内遗传物质对性别的作用而言。受精卵的染色体组成是性别决定的物质基础。

人类性分化的过程：

染色体性别确定，男性46,XY，女性46，XX 性腺分化

生殖管道及外生殖器分化

第一节 哺乳动物性腺的发育

性腺主要指男性的睾丸、女性的卵巢。 睾丸可分泌男性激素睾丸酮（睾酮），其主要功能是促进性腺及其附属结构的发育以及副性征的出现，还有促进蛋白质合成的作用。 卵巢可分泌卵泡素、孕酮、松弛素和雌性激素。

性腺原基正常具有两种选择，当它分化时，它能发育为或是卵巢（ovary），或是精巢（testis）。性腺原基采取分化的类型决定了机体将来性别的发育。

性腺原基在分化决定之前既不具有雌性的特点，也不具有雄性的特点。

一、未分化性腺的发生

人类性腺原基在妊娠4周时出现于中间的中胚层，直到7周之前一直处于未分化状态。

未分化性腺的发生：

中肾嵴 中段中胚层→生肾索→尿生殖嵴 （第5周） 生殖腺嵴

生殖索

缪勒氏管mullerian duct 在脊椎动物，是和中肾管平行生成的中胚层性的管，有的来源于前肾管，有的来源于体腔壁。和中肾不联系。雄性的已退化，雌性的发育成输卵管。

乌氏夫氏管：在雄性中发育为输精管、附睾和储精囊，在雌性中退化。

XY生殖索到妊娠8周一直持续增殖，并向深处延伸到结缔组织中，形成生殖索网和睾丸网，最后被一层厚的白膜将它们分隔开。

生殖细胞处于睾丸的生殖索中，处于实心的结构。到青春期变成中空的结构，发育成生精小管，而生殖细胞开始精子形成。

原始性索→曲精小管、直精小管、睾丸网

曲精小管内间充质细胞→支持细胞（Sertoli cell） 原始生殖细胞→精原细胞

曲精小管间的结缔组织→睾丸间质细胞（Leydig cell）（第8周出现）

在胎儿发育时期，睾丸中的间质细胞已分化为睾丸间质细胞，它们能分泌睾酮。睾丸索的细胞分化为支持细胞，它们为精子提供营养和分泌抗缪勒管的激素。

三、 卵巢的发生：比睾丸晚6-7周分化

如果胚胎的细胞核型是46，XX，体细胞及原始生殖细胞膜表面无H-Y抗原，原始生殖腺则发育为卵巢。

XX胎儿生殖细胞位于靠近性腺的外表面，其生殖索不仅不像雄性那样继续增殖，而且发生退化。

然而，很快上皮产生一组新的生殖索，它并不深入到基质中，而是停留在性腺的外表面(皮质)的附近。因此，它们称为皮质生殖索。

生殖索断裂成簇，每簇围绕一个卵，上皮生殖索分化为颗粒细胞，卵巢间质细胞分化为卵泡膜细胞。它们共同形成卵泡，围绕着生殖细胞，它们能分泌类固醇激素。雌性的缪勒氏管保持完整并分化为输卵管、子宫、子宫颈和上阴道。乌尔夫氏管因为丧失了睾酮的影响而退化。 ①原始性索退化

②皮质索形成→原始卵泡

中央的原始生殖细胞→卵原细胞→初级卵母细胞 周围的间充质细胞→卵泡细胞

睾丸和卵巢形成以后，由它们分泌的激素来影响性器官的形成。

在出现睾丸的胚胎中，中肾旁管退化，而中肾管分化为输精管、附睾和精囊。 在出现卵巢的胚胎中，中肾管退化，中肾旁管分化为输卵管、子宫等。

第二节 哺乳动物的性别决定

哺乳动物的性别决定： ◆ 初级性别决定（primary sex determination）即性腺的决定，取决于性染色体X、Y，雄性为XY，雌性为XX。

次级性别决定(secondary sex determination)即性别分化（sex differentiation）由性腺分泌的激素决定。

性别分化是指受精卵在性别决定的基础上进行雌性或雄性性状分化的过程。在这个过程中，性别作为一种性状，主要受遗传物质的制约，但同时环境因素和激素等物质也起着及其重要的作用。

一、初级性别决定:

指生殖腺发育为睾丸或卵巢的选择。胚胎生殖腺的发育命运决定于其染色体组成，Y染色体的存在使生殖腺的体细胞发育为睾丸而非卵巢。

初级性决定取决于染色体，一般不受环境的影响。在大多数情况下，雌性是XX，雄性是XY。

当卵同带X染色体的精子结合为受精卵时，发育出卵巢，为雌性； 当卵同带 Y 染色体的精子结合时，发育出睾丸，为雄性。

1.哺乳动物精巢决定的Y染色体基因

现已确认， Y染色体的短臂上存在人类睾丸决定因子(TDF)。一个个体出生时具有Y染色体的短臂，但无长臂，为雄性；反之则为雌性。

TDF即为SRY基因，在进化过程中高度保守，在果蝇、两栖类、鸟类和其它哺乳动物中均发现了SRY基因的同源基因。

SRY基因，雄性的性别决定基因，指Y染色体 上具体决定生物雄性性别的基因片段。

睾丸决定基因－Y染色体上的SRY

Sry基因位于Y染色体的35000碱基对的区域； Sry基因编码一个含有223个氨基酸的肽；

SRY为转录因子：含有HMG（高泳动类非组蛋白） -box的DNA结合域；

AMF和P450芳构化酶的启动子(为涉及睾丸酮合成的基因）有SRY结合位点——至少有两个涉及第二性征决定的基因。

Sry对睾丸发育的影响的实验证据

小鼠Sry基因的HMG box与人有71%同源，在发育中的表达非常严格，恰好在两性形态分化之前的生殖嵴中表达，性腺决定后表达停止。

转Sry基因的XX小鼠可长出睾丸和雄性特征，但不能产生正常的精子。

2、在精巢决定中的常染色体基因

Sox9：为含有HMG DNA 结合域的转录因子。含有一个额外SOX9的XX个体将发育为雄性；而75%的只含有一个有功能的SOX9的XY个体发育为female或两性人。

SOX9基因在早期胚胎发育中的表达与间质细胞从中肾管移出形成精巢有关。

SF1（类固醇生成因子）：为含HMG DNA结合区的转录因子。sf1在雌雄小鼠的未分化的性腺中都表达，但分化开始后就局限在XY小鼠正在发育的睾丸中。

在AMH基因上发现了SF-1的结合位点，并对AMH的激活是必需的。而在睾丸的间质细胞中，它可激活睾丸酮合成酶基因。

3、与卵巢命运决定有关的X染色体基因

DAX1：它编码细胞核激素受体，是X染色体上的潜在的卵巢决定基因。

小鼠Dax1在生殖细胞中表达可能拮抗Sry的活性，DAX1表达增加可能导致性别逆转。

4、与卵巢命运决定有关的常染色体基因