從受精卵發(fā)育為一個新個體歷經(jīng)復(fù)雜的演變過程，包括細胞增殖、死亡、分化、識別、遷移和菜單達，以及組織和器官的形成等。這些變化具嚴(yán)密規(guī)律，具有精細的時間順序和空間關(guān)系。來自同一受精卵的細胞，它們的基因結(jié)構(gòu)是相同的，胚胎發(fā)育變化中，細胞基因的表達起決定作用，并受內(nèi)外環(huán)境因素的影響。胚胎發(fā)育機理是現(xiàn)代發(fā)育生物學(xué)中重大的研究課題。
（一)細胞分化
細胞分化（cell differentiation)是指幼稚細胞發(fā)育為具有某些特殊結(jié)構(gòu)和功能的過程。如桑椹胚分化為內(nèi)細胞群和滋養(yǎng)層兩類不同的細胞。m.52667788.cn/rencai/內(nèi)細胞群又分化為三個胚層，三個胚層再分化形成各種組織。又如，造血干細胞先分化為各種造血相祖細胞，后者再分化為不同的血細胞；骨原細胞分化為成骨細胞或軟骨細胞；精原細胞分化為精子等。這是廣義的分化概念，它包括形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能的成熟過程。狹義的或更嚴(yán)格的分化概念，是指原始的或尚未定向的細胞不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)槟撤N定向細胞的時刻，它稱之為決定（determination)。細胞的決定發(fā)生在它的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化之前，它的主要標(biāo)志是能合成某種特殊蛋白質(zhì)（如酶、受體等)，故可以用測定蛋白質(zhì)、受體或酶等技術(shù)研究細胞的分化。
不同種屬動物，其早期胚胎細胞出現(xiàn)決定的時間不同。如無脊椎動物的卵裂球已經(jīng)決定，故一部分卵裂球不能發(fā)育為完整的個體；而哺乳類的卵裂球尚未決定，其一部分卵裂球也可發(fā)育為一個完整的胚胎。如人桑椹胚若被分隔成兩團細胞，它們各自可發(fā)育為一個胎兒（單卵孿生)。
（二)形態(tài)發(fā)生
組織和器官的形態(tài)發(fā)生（morphogenesis)是通過細胞的形態(tài)變化和運動、細胞的識別和粘著、細胞增殖和死亡等過程而實現(xiàn)的。
1．細胞形態(tài)變化和運動胚胎的形態(tài)發(fā)生多與細胞層的鋪展、卷折、陷入、隆起和細胞遷移有關(guān)，而這又與細胞內(nèi)微絲、微管配布引起的細胞形態(tài)變化和細胞外基質(zhì)大分子物質(zhì)的濃度有關(guān)。如外胚層在形成神經(jīng)板、神經(jīng)溝和神經(jīng)管的過程中，細胞內(nèi)微管先沿其兩極平行縱向排列，細胞則沿縱軸伸長形成神經(jīng)板，繼而微絲平行排列于細胞頂端，細胞該端變窄，神經(jīng)板逐漸下陷形成神經(jīng)溝與神經(jīng)管（圖20－21)。體外培養(yǎng)的細胞向一個方向運動時，細胞則伸長，胞質(zhì)內(nèi)的微管也沿伸長和運的方向縱行排列，細胞前緣的細胞膜呈波浪狀前行運動，也是與膜下大量微絲的參與相關(guān)的�；|(zhì)大分子物質(zhì)如纖維粘連蛋白（fibronectin)、層粘連蛋白（laminin)、膠原、糖胺多糖等也參與細胞的運動，它們可能通過細胞膜的蛋白受體與胞質(zhì)內(nèi)微絲連接，從而調(diào)節(jié)微絲、微管的排列方向而引起運動。細胞通過這種方式識別這些物質(zhì)的濃度梯度，從而調(diào)整運動的方向。
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圖20－21神經(jīng)管形成過程細胞形狀與微絲、微管配布變化的關(guān)系
（1)外胚層細胞呈立方形，微絲和微管任意分布
（2)細胞變長，微管平行于長軸排列，形成神經(jīng)板
（3)細胞頂部縮窄，微絲與表面平行分布，形成神經(jīng)管
2．細胞識別和粘著胚胎發(fā)育中，同類或相關(guān)細胞能彼此識別，經(jīng)過遷移能按一定的模式類聚和粘著在一起，構(gòu)成組織。近年認(rèn)為，這是由于細胞膜上的糖蛋白受體與相關(guān)細胞細胞衣內(nèi)的糖鏈結(jié)合的結(jié)果。
3．細胞增殖和死亡胚胎時期的細胞增殖十分旺盛，其調(diào)控機制,尚不完全清楚。已知與多種刺激相應(yīng)細胞增殖的化學(xué)因子有關(guān)，如生長激素、性激素、神經(jīng)生長因子、表皮生長因子、血細胞生長因子、成纖維細胞生長因子、血細胞發(fā)生的多種集落刺激因子等。許多組織的細胞還產(chǎn)生抑素，可抑制自身的增殖。細胞內(nèi)cAMP濃度下降時，細胞分裂加快，反之減慢。
胚胎發(fā)生中廣泛存在細胞定時死亡現(xiàn)象，稱程序性細胞死亡（apoptosis)。它是器官正常發(fā)生的重要因素，唯其機制不明。如人m.52667788.cn/shouyi/胚的尾芽和鰓的定期消失；早期手和足都形似槳板，在預(yù)定指或趾之間的細胞死亡后，才能形成指或趾。又如循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生過程中的某段動脈或靜脈的定時退化、女性中腎管的定期退化、男性中腎旁管的定期消失等都屬此例。
（三)胚胎組織的相互影響
在胚胎的細胞分化和形態(tài)發(fā)生中，組織或細胞之間常是互以對方為條件而相互影響的。當(dāng)相互作用的一方導(dǎo)致另一方的發(fā)育發(fā)生變化時，稱此現(xiàn)象為誘導(dǎo)（induction)。誘導(dǎo)的實例甚多，如脊索誘導(dǎo)其背側(cè)的外胚層發(fā)生神經(jīng)管；眼發(fā)生中的視泡誘導(dǎo)表面外胚層發(fā)生晶狀體；肢芽中胚層誘導(dǎo)表面外胚層形成頂嵴，后者決定肢體的形態(tài)發(fā)育。還有多層次誘導(dǎo)現(xiàn)象，如視泡誘導(dǎo)形成晶狀體，后者再誘導(dǎo)表面外胚層和鄰近的間充質(zhì)形成角膜。相互誘導(dǎo)作用的事例如在是腎的發(fā)生中，輸尿管芽誘導(dǎo)生后腎組織形成腎小管，生后腎組織又誘導(dǎo)輸尿管芽分支形成集合小管。誘導(dǎo)作用具有嚴(yán)格的組織特異性和發(fā)育時期的限制，若過程受到干擾，改變原有的時空關(guān)系，就可能發(fā)生先天性畸形。關(guān)于誘導(dǎo)作用的機理，雖有不少實驗研究，但迄今仍無明確結(jié)論。
