【생물학】 32-2강. 성게 발생학

32-2강. 성게 발생학

 

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1. 개요 [본문]

2. 1단계 : 수정 [본문]

3. 2단계 : 난할 [본문]

4. 3단계 : 16세포기 [본문]

5. 4단계 : 상실기 [본문]

6. 5단계 : 포배강 형성 [본문]

7. 6단계 : 수정란의 방출 [본문]

8. 7단계 : 이입현상 [본문]

9. 8단계 : 함입현상 [본문]

10. 9단계 : 유생 탄생 [본문]

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1. 개요 [목차]

⑴ 형성체 : 골격형성간충직세포(소할구), 원장 형성

⑵ 후구동물 : 원구가 항문이 됨

 

 

2. 1단계 : 수정 [목차]

⑴ 1^st. 유인 : 종특이성 없음

① 1^st - 1^st. 난자가 주변에 리섹트 분자 방출

② 1^st - 2^nd. 리섹트 분자는 정자와 반응하여 정자의 운동성 강화

○ 리섹트(resact) : 14개의 아미노산으로 구성, 바닷물에서만 작용

○ 1^st - 2^nd - 1^st. 리섹트가 정자에서 cGMP, 칼슘 증가

○ 1^st - 2^nd - 2^nd. 미토콘드리아의 ATP 생성 활성화

○ 1^st - 2^nd - 3^rd. 디네인 ATP 가수분해효소 자극

○ 1^st - 2^nd - 4^th. 편모운동 촉진

③ 1^st - 3^rd. 무작위로 운동하는 정자가 난자 방향으로 운동시 더 빨라지므로 난자로 이동

⑵ 2^nd. 접촉

① 2^nd - 1^st. 정자세포가 난자의 젤리층에 접촉

② 2^nd - 2^nd. 정자의 첨체로부터 소낭의 세포외방출이 일어남

③ 성게의 난자 구조 : 젤리층(수용체 無) - 난황막(수용체 有) - 원형질막(수용체 有)

⑶ 3^rd. 첨체반응

① 3^rd - 1^st. 정자 첨체로부터 방출된 가수분해효소가 젤리층에 구멍 생성 (다수의 골지체 관여)

② 3^rd - 2^nd. 활면소포체에서 다량의 Ca²⁺이 방출하여 성장하는 액틴 섬유가 첨체돌기 생성

③ 3^rd - 3^rd. 정자의 머리에서 튀어나온 첨체돌기의 빈딘 단백질과 난황막의 빈딘 수용체가 종특이적으로 결합

⑷ 4^th. 난황막에 구멍 생성 → 정자와 난자의 세포막 융합  → 정자의 핵이 난자의 세포질로 삽입

① 정자와 난자의 세포막 융합도 종특이적 결합

⑸ 5^th. 다수정 급속 방지(fast block to polyspermy) : 성게만 해당

① 5^th - 1^st. 정자와 함께 Na⁺과 Ca²⁺이 수정란 내 유입

② 5^th - 2^nd. 막이 탈분극

③ 5^th - 3^rd. 음이온이 탈분극된 막을 둘러쌈

④ 5^th - 4^th. 음이온으로 둘러싸인 막으로 음하전의 정자의 2차 수정 제한

⑹ 6^th. 다수정 완만 방지 (피층반응) : 정자와 난자가 결합한 뒤 약 1분 뒤에 일어남

① 6^th - 1^st. 난황막과 원형질막 분리 : 2차 정자와 수정란의 원형질막 원천봉쇄

○ 6^th - 1^st - 1^st. GPCR-PLC 기작 : 정자 + GPCR → IP₃ 

○ 6^th - 1^st - 2^nd. 수정란의 활면소포체에서 Ca²⁺ 방출

○ 내부 칼슘 이온 방출

○ 신경전달물질처럼 소낭의 배출에는 항상 Ca²⁺가 관여

○ 6^th - 1^st - 3^rd. Ca²⁺ 파동 : 방출된 Ca²⁺이 소낭이 있는 곳으로 적극적으로 이동. 확산이 아님

○ 인위적으로 2개의 정자가 한 난자와 결합시 Ca²⁺ 파동은 각각 발생

○ A23187 : 인지질 이중층을 가로질러 Ca²⁺을 이동시키는 화합물

○ A23187을 처리하면 수정 없이 수정막이 형성되고, Ca²⁺과 결합하는 킬레이트제(BAPTA)는 수정막 형성을 억제함

○ 6^th - 1^st - 4^th. 수정란의 올리고다당류 소낭, 즉 피층과립을 원형질막과 난황막 틈으로 방출

○ 소낭은 분해효소, 당단백질을 포함

○ 6^th - 1^st - 5^th. 피층과립은 삼투압이 높아 물이 유입

○ 점성다당류는 삼투압 기울기에 따라 물을 유입하여 난황막과 세포막 사이의 공간을 부풀게 함

○ 6^th - 1^st - 6^th. 난황막과 세포막 사이에 위란강 형성

② 6^th - 2^nd. 원형질막 수용체 제거 : 피층과립 속 물질이 정자가 결합하는 막수용체 절단

③ 6^th - 3^rd. 수정막 형성 : 피층과립 속 효소가 난황막을 경화하여 수정막 형성

⑺ 7^th. 난할

 

 

3. 2단계 : 난할 [목차]

⑴ 1^st. 난할 개시 전 : 이미 Dvl(Dsh)이 불균등하게 분포

⑵ 2^nd. 수정 후 난할 개시

① 특징 1. 등할 : 난황의 양이 적고 균등하게 분포된 등황란에서 진행

② 특징 2. 방사형 난할 : 방사방향으로 난할

 

 

4. 3단계 : 16세포기 [목차]

⑴ 1^st. 4번째 난할 결과 식물극 쪽은 불균등하게 분할

⑵ 2^nd. 식물극 맨 아래층에 골격형성간충직세포(소할구)가 나타남

① 소할구 : otx(전사인자)와 β-catenin이 풍부하게 분포

② 간충직 세포(mesenchymal cell) : 배아의 상피세포층 내부를 떠돌아다니는 세포

 

 

5. 4단계 : 상실기 [목차]

⑴ 1^st. 신호전달

① 1^st - 1^st. 소할구들이 바로 위 세포층에 유도 신호를 주어 비골격형성간충직세포 형성

② 1^st - 2^nd. 비골격형성간충직세포가 다시 위 세포층에 유도 신호를 줌

⑵ 2^nd. 배엽의 결정

① 동물극 부분은 외배엽으로 결정 : 신호를 받지 않았음

② 식물극 위쪽 부분은 내배엽으로 결정 : 비골격형성간충직세포로부터 신호를 받음

③ 식물극 아래쪽 부분은 중배엽으로 결정 : 골격형성간충직세포 + 비골격형성간충직세포

④ 순서가 외배엽 → 내배엽 → 중배엽 

 

 

6. 5단계 : 포배강 형성 [목차]

⑴ 1^st. 세포 간 밀착연접이 발달하면서 세포 내로 염을 펌핑

⑵ 2^nd. 포배강 발달 : 염의 유입으로 삼투압에 의해 물이 유입 

⑶ 3^rd. 추가적으로 수정막 상에 섬모가 발달한다.

 

 

7. 6단계 : 수정란의 방출 [목차]

⑴ 1^st. 수정란이 수정막을 녹이고 방출

⑵ 2^nd. 수정란은 자유롭게 돌아다닐 수 있게 됨, 사실상 생명체

 

 

8. 7단계 : 이입현상 [목차]

⑴ 1^st. 아래쪽에 있던 골격형성간충직세포·비골격형성간충직세포가 이웃한 세포들과 분리

① 카드헤린(cadherin) : 세포들을 부착시켜 포배강 형성, 신경관 분리

② 카드헤린의 발현이 줄어들어 간충직세포 분리 시작

⑵ 2^nd. 분리 후 포배강 속으로 이동하여 중배엽인 1차 간충직 형성

 

 

9. 8단계 : 함입현상 [목차]

⑴ 1^st. 함입현상 : 이입현상 후 제일 아래에 있는 내배엽 예정 세포들이 안으로 말려 들어가는 현상

① 1차 함입 원동력 : 미세섬유

○ 내배엽 예정 세포 내 미세섬유가 포배강쪽이 아니라 세포바깥쪽에 분포

○ 미세섬유의 수축으로 세포바깥쪽은 상대적으로 수축, 포배강쪽은 상대적으로 이완 (함입 발생)

⑵ 2^nd. 함입과 동시에 원장 형성

① 원구 : 원장의 입구 

② 원장(archenteron) = 초기 소화관

⑶ 3^rd. 원장의 끝에서 더 많은 세포들이 포배강 속으로 이동하여 중배엽인 2차 간충직 형성

⑷ 4^th. 2차 함입원동력 : 사상위족

① 사상위족 : 미세섬유가 담당, 아메바의 위족 운동도 사상위족의 한 종류

② 2차 간충직에서 뻗어 나온 사상위족이 동물극 표피에 있는 외배엽과 접촉후 원장과 외배엽이 닿게 함

 

 

10. 9단계 : 유생 탄생 [목차]

⑴ 1^st. 원장과 할강벽이 융합하면 입과 항문을 갖는 소화관이 형성

① 할강은 창자의 내강으로 발생하지 않음 : 원장이 창자의 내강으로 발생

⑵ 2^nd. 중배엽은 골격형성간충직세포와 비골격형성간충직세포로 이루어짐

① 골격형성간충직세포는 골편으로 퇴화

⑶ 3^rd. 내배엽은 후에 소화관이 됨

① 맨 처음 정자가 침입했던 부분은 입이 됨

② 후구동물 : 원구가 항문이 됨

 

입력 : 2019.02.10 13:26