醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)：14 細(xì)胞分化課件

第十四章細(xì)胞分化

Chapter14Celldifferentiation第十四章細(xì)胞分化

Chapter14Celld2第一節(jié)細(xì)胞分化的基本概念2第一節(jié)細(xì)胞分化的基本概念細(xì)胞分化(celldifferentiation)：由單個(gè)受精卵產(chǎn)生的細(xì)胞，在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化組成和功能等方面均有明顯的差異，將個(gè)體發(fā)育中形成這種穩(wěn)定性差異的過程稱為細(xì)胞分化。細(xì)胞分化的概念3細(xì)胞分化(celldifferentiation)：由單（一）個(gè)體發(fā)育簡介原腸胚

受精卵桑椹胚囊胚

卵裂12-16細(xì)胞期器官發(fā)生個(gè)體受精后5-7天一、多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育的一般過程與細(xì)胞分化潛能4（一）個(gè)體發(fā)育簡介原腸胚卵

人體發(fā)生過程：

體外人胚胎的卵裂A受精卵；B２細(xì)胞階段；C４細(xì)胞階段；D8細(xì)胞階段；E桑椹胚；F囊胚

5人體發(fā)生過程：體外人內(nèi)胚層消化管、咽和呼吸管中胚層結(jié)締組織；血液；肌肉；骨骼；泌尿生殖系統(tǒng)外胚層體表結(jié)構(gòu)；神經(jīng)系統(tǒng)原腸胚6內(nèi)胚層消化管、咽和呼吸管原腸胚6受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)上皮滋養(yǎng)層神經(jīng)溝外胚層中胚層脊索內(nèi)胚層三胚層胚胎哺乳動(dòng)物早期發(fā)育期間細(xì)胞分化的主要階段受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)上皮滋養(yǎng)層神經(jīng)溝外胚層中胚層脊索內(nèi)胚

原腸胚形成（第三周）原腸腔+三胚層結(jié)構(gòu)8原腸胚形成8人胚胎的早期發(fā)育

A：28天的人胚;B：32天的人胚;C：37天的人胚;

D：44天的人胚;E：54天的人胚第5-8周胚體外形有明顯的變化，至第8周末已初具人形,主要器官、系統(tǒng)在此期內(nèi)形成，故此期稱為器官發(fā)生期。9人胚胎的早期發(fā)育A：28天的人胚;B：32天的人胚;

細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂受精卵――――--胎兒――――----成人細(xì)胞分化細(xì)胞分化

受精卵細(xì)胞分裂使數(shù)目增加細(xì)胞分化使細(xì)胞分工胎兒細(xì)胞分裂、生長細(xì)胞分化成人10細(xì)增殖增殖如果只有細(xì)胞增殖，沒有細(xì)胞分化，就只能形成一細(xì)胞團(tuán)，而不能形成人體。11增殖增殖如果只有細(xì)胞增殖，沒有細(xì)胞分化，11(二）細(xì)胞分化的潛能隨個(gè)體發(fā)育進(jìn)程逐漸“縮窄”

1.細(xì)胞的全能性

單個(gè)細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力，稱為細(xì)胞全能性（totipotency）。全能性細(xì)胞：具有這種潛能的細(xì)胞（兩棲類動(dòng)物在囊胚形成之前的卵裂球細(xì)胞、哺乳動(dòng)物桑椹胚的8細(xì)胞期之前的細(xì)胞）12(二）細(xì)胞分化的潛能隨個(gè)體發(fā)育進(jìn)程逐漸“縮窄”1.細(xì)植物體細(xì)胞的全能性13植物體細(xì)胞的全能性132.隨著胚胎的發(fā)育，高等動(dòng)物細(xì)胞逐漸喪失了發(fā)育成個(gè)體的能力，僅具有分化成有限細(xì)胞類型的潛能，這種潛能稱為細(xì)胞的多能性（pluripotency）。多能性細(xì)胞：這種細(xì)胞稱為多能性細(xì)胞，只能分化為本胚層組織器官的細(xì)胞（三胚層形成后）3.經(jīng)過器官發(fā)生，各種組織細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)最終確定，呈單能性（unipotency）。單能細(xì)胞：形態(tài)特化、功能專一的終末分化細(xì)胞（器官形成后）1414全能細(xì)胞多能細(xì)胞單能細(xì)胞全能多能單能15全能細(xì)胞多能細(xì)胞單能細(xì)胞全能多能(三)終末分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性全能性細(xì)胞核非洲爪蟾的核移植實(shí)驗(yàn)16(三)終末分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性全能性細(xì)胞核非洲爪蟾的核17“多利”是怎樣“造”出來的？17“多利”是怎樣“造”出來的？已特化的體細(xì)胞核仍保留形成正常個(gè)體的全套基因,具有發(fā)育成一個(gè)有機(jī)體的潛能,這樣的細(xì)胞核稱為全能性細(xì)胞核(totipotentnucleus)。18已特化的體細(xì)胞核仍保留形成正常個(gè)體的全套基因,具有發(fā)育成一個(gè)Dolly的標(biāo)本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英國愛丁堡大學(xué)的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺結(jié)核而被安樂死，它的標(biāo)本于2003年4月9日陳列于蘇格蘭首都愛丁堡國家博物館。

Dolly的標(biāo)本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界細(xì)胞決定（celldetermination）：在個(gè)體發(fā)育過程中，細(xì)胞在發(fā)生可識(shí)別的分化特征之前就已經(jīng)確定了未來的發(fā)育命運(yùn)，只能向特定方向分化的狀態(tài)，稱之為細(xì)胞決定。二、細(xì)胞決定與細(xì)胞分化（一）細(xì)胞決定先于細(xì)胞分化并制約著分化的方向20細(xì)胞決定（celldetermination）：二、細(xì)胞決說明：在兩棲類的早期原腸胚和晚期原腸胚之間的某個(gè)時(shí)期便開始了細(xì)胞決定。21細(xì)胞決定的證明：胚胎移植實(shí)驗(yàn)說明：在兩棲類的早期原腸胚和晚期原腸胚之間的某個(gè)時(shí)期便開始了（二）細(xì)胞決定具有遺傳穩(wěn)定性22（二）細(xì)胞決定具有遺傳穩(wěn)定性22三、細(xì)胞分化的特點(diǎn)：（一）穩(wěn)定性

即在正常生理?xiàng)l件下，已經(jīng)分化為某種特異的、穩(wěn)定類型的細(xì)胞一般不可能逆轉(zhuǎn)到未分化狀態(tài)或者成為其他類型的分化細(xì)胞。例如：神經(jīng)細(xì)胞終生為神經(jīng)細(xì)胞，紅細(xì)胞終生為紅細(xì)胞…...黑色素細(xì)胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素。

23三、細(xì)胞分化的特點(diǎn)：23（二）可逆性轉(zhuǎn)分化和去分化

在某些條件下，分化了的細(xì)胞也不穩(wěn)定，其基因活動(dòng)模式也可發(fā)生可逆性的變化，而又回到未分化狀態(tài)，這一變化過程叫做去分化(dedifferentiation)，也稱細(xì)胞分化的可逆性。

24（二）可逆性在某些條件下，分化了的細(xì)胞也不穩(wěn)定，其基因活高度分化的植物細(xì)胞可以去分化成為全能性細(xì)胞，重新分裂，然后通過再分化形成根莖，最終發(fā)育成完整的新植株。25高度分化的植物細(xì)胞可以去分化成為全能性細(xì)胞，重新分裂，然后通高度分化的動(dòng)物細(xì)胞雖不能完全去分化發(fā)育為新個(gè)體，但在一定條件下，可以從一種分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N分化狀態(tài)，稱為轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）。腎上腺嗜鉻細(xì)胞腎上腺素轉(zhuǎn)分化成交感神經(jīng)元，分泌去甲腎上腺素神經(jīng)生長因子糖皮質(zhì)激素26高度分化的動(dòng)物細(xì)胞雖不能完全去分化發(fā)育為新個(gè)體，但在一定條件細(xì)胞分化的穩(wěn)定性是普遍存在的，而可逆性，即去分化和轉(zhuǎn)分化是有條件的。27細(xì)胞分化的穩(wěn)定性是普遍存在的，而可逆性，即去分化和轉(zhuǎn)分化是有四、細(xì)胞分化的時(shí)間性和空間性不同的發(fā)育階段細(xì)胞可以有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，即時(shí)間上的分化；同一種細(xì)胞的后代，由于所處的空間位置不同，可以有不同的形態(tài)和功能，即空間分化。普遍性思考：細(xì)胞分化發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的（C）

A胚胎期B受精卵分裂期

C整個(gè)生命過程D性成熟期28四、細(xì)胞分化的時(shí)間性和空間性思考：細(xì)胞分化發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的（五、細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化是多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育過程中的兩個(gè)重要事件，兩者關(guān)系密切。細(xì)胞分化是在增殖基礎(chǔ)上進(jìn)行的，一般來說，細(xì)胞分裂旺盛時(shí)分化變緩，分化較高時(shí)分裂速度減慢。29五、細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化是多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育30第二節(jié)細(xì)胞分化的分子基礎(chǔ)30第二節(jié)細(xì)胞分化的分子基礎(chǔ)管家基因(housekeepinggene)其表達(dá)的蛋白是維持細(xì)胞生存所必需的基本蛋白，存在于所有分化類型的細(xì)胞中。如編碼組蛋白、核糖體蛋白、線粒體蛋白的基因等。衣

食

住一、基因組的活動(dòng)模式（一）基因的選擇性表達(dá)是細(xì)胞分化的普遍規(guī)律31管家基因(housekeepinggene)其表達(dá)的蛋奢侈基因（luxurygene）通常將編碼組織細(xì)胞特異性蛋白的基因稱為奢侈基因。如編碼血紅蛋白、肌動(dòng)蛋白、膠原蛋白的基因等。正是由于這些基因的表達(dá)，才導(dǎo)致了細(xì)胞的分化。奢侈品基因選擇性表達(dá)特異mRNA轉(zhuǎn)錄奢侈蛋白合成細(xì)胞分化32奢侈基因（luxurygene）通常將編碼組織細(xì)胞特異性蛋（二）基因組改變是細(xì)胞分化的特例如基因擴(kuò)增、DNA重排和染色體丟失等。但這些現(xiàn)象并不是細(xì)胞分化的普遍規(guī)律。33（二）基因組改變是細(xì)胞分化的特例如基因擴(kuò)增、DNA重排和染色二、胞質(zhì)中的細(xì)胞分化決定因子與傳遞方式（一）母源效應(yīng)基因產(chǎn)物的極性分布決定了細(xì)胞分化與發(fā)育的命運(yùn)通常將在卵質(zhì)中呈極性分布、在受精后被翻譯為胚胎發(fā)育中起重要作用的蛋白的mRNA分子稱為母源效應(yīng)基因（maternaleffectgene,MEG）產(chǎn)物。(二)胚胎細(xì)胞分裂時(shí)胞質(zhì)的不均等分配影響細(xì)胞的分化命運(yùn)34二、胞質(zhì)中的細(xì)胞分化決定因子與傳遞方式（一）母源效應(yīng)基因產(chǎn)物三、基因選擇性表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平不同細(xì)胞：相同DNA

不同RNA

不同Protein35三、基因選擇性表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平35順式調(diào)控元件promoter(啟動(dòng)子)TATACCAATCACCC

決定基因是否轉(zhuǎn)錄enhancer(增強(qiáng)子)無位置及方向性，但能有效增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄效應(yīng)的DNA片段silencer(沉默子)無位置及方向性，但能有效減弱基因轉(zhuǎn)錄效應(yīng)的DNA片段（一）組織細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子和活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)決定了細(xì)胞特異性蛋白的表達(dá)36順式調(diào)控元件promoter(啟動(dòng)子)TATACCAA反式調(diào)控因子轉(zhuǎn)錄因子作用：能識(shí)別并結(jié)合在基因調(diào)控區(qū)的相應(yīng)結(jié)合位點(diǎn)上，促進(jìn)或阻抑基因的轉(zhuǎn)錄。啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄因子37反式調(diào)控因子啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄因子37（二）轉(zhuǎn)錄因子的順序表達(dá)啟動(dòng)特定譜系細(xì)胞的分化轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子普遍作用方式轉(zhuǎn)錄因子38（二）轉(zhuǎn)錄因子的順序表達(dá)啟動(dòng)特定譜系細(xì)胞的分化轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因級(jí)聯(lián)方式基因1：細(xì)胞分化主導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄因子基因2轉(zhuǎn)錄因子基因3細(xì)胞分化轉(zhuǎn)錄因子的順序表達(dá)啟動(dòng)特定譜系細(xì)胞的分化39級(jí)聯(lián)方式基因1：細(xì)胞分化主導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄因子基因2轉(zhuǎn)錄因子基因3（三）染色質(zhì)成分的共價(jià)修飾制約基因的轉(zhuǎn)錄1.DNA甲基化DNA甲基化是指DNA復(fù)制后，在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，將S-腺苷甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶上的過程。作用：導(dǎo)致基因失活機(jī)制：干擾轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)子的結(jié)合

40（三）染色質(zhì)成分的共價(jià)修飾制約基因的轉(zhuǎn)錄402.組蛋白的乙酰化和去乙?；绊戅D(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合組蛋白乙酰化有利于基因轉(zhuǎn)錄組蛋白去乙?；种苹蜣D(zhuǎn)錄412.組蛋白的乙酰化和去乙?；绊戅D(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合組蛋白（四）同源盒基因（Homeoboxgene）

不同生物中的保守性很強(qiáng)的序列編碼轉(zhuǎn)錄因子HoxmutantAntenna—leg42（四）同源盒基因（Homeoboxgene）Hoxm43第三節(jié)細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)因素43第三節(jié)細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)因素一、細(xì)胞間相互作用可誘導(dǎo)細(xì)胞分化（一）胚胎誘導(dǎo)

胚胎誘導(dǎo)（embryonicinduction）在胚胎發(fā)育過程中，一部分細(xì)胞對(duì)鄰近的另一部分細(xì)胞產(chǎn)生影響，并決定其分化方向的作用稱為胚胎誘導(dǎo)。44一、細(xì)胞間相互作用可誘導(dǎo)細(xì)胞分化（一）胚胎誘導(dǎo)胚胎誘導(dǎo)初級(jí)誘導(dǎo)：如中胚層脊索誘導(dǎo)其表面的外胚層形成神經(jīng)板；次級(jí)誘導(dǎo)：如神經(jīng)板形成神經(jīng)管后，其前端發(fā)育成前腦，其兩側(cè)突出的視杯再誘導(dǎo)其表面的外胚層形成晶狀體，此為次級(jí)誘導(dǎo)；三級(jí)誘導(dǎo)：晶狀體再誘導(dǎo)其表面的外胚層形成角膜，此為三級(jí)誘導(dǎo)。4545（二）細(xì)胞間抑制作用在胚胎發(fā)育過程中，已分化的細(xì)胞抑制鄰近細(xì)胞進(jìn)行相同分化而產(chǎn)生的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，稱為細(xì)胞間抑制。作用：避免相同器官重復(fù)發(fā)生或過度發(fā)育，與分化誘導(dǎo)共同協(xié)調(diào)作用，維持正常細(xì)胞的分化和胚胎的發(fā)育過程。46（二）細(xì)胞間抑制作用46二、激素對(duì)細(xì)胞分化的影響作用時(shí)間：個(gè)體發(fā)育的晚期作用方式：激素由血液循環(huán)輸送到各部位，將特定的分化信息傳遞給靶細(xì)胞，使其朝一定方向分化發(fā)展。47二、激素對(duì)細(xì)胞分化的影響47激素分類甾類激素：分子小，脂溶性，進(jìn)入細(xì)胞，形成受體-激素復(fù)合物，入核，結(jié)合到DNA上調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。如類固醇激素、雌激素等。多肽類激素：分子大，非脂溶性，不進(jìn)入細(xì)胞，而是與膜上受體結(jié)合，并通過細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程將信號(hào)傳遞到細(xì)胞核。如生長激素、腎上腺素等。48激素分類48三、環(huán)境因素對(duì)細(xì)胞分化的影響物理的、化學(xué)的和生物性因素例如：鱷魚的性別決定與分化受環(huán)境因素影響。49三、環(huán)境因素對(duì)細(xì)胞分化的影響4950第四節(jié)細(xì)胞分化與腫瘤細(xì)胞瘤細(xì)胞為什么會(huì)發(fā)生？50第四節(jié)細(xì)胞分化與腫瘤細(xì)胞瘤細(xì)胞為什么會(huì)發(fā)生？一般認(rèn)為，細(xì)胞癌變是細(xì)胞異常分化的結(jié)果，即已經(jīng)分化的細(xì)胞回復(fù)到未分化狀態(tài)，因此，癌細(xì)胞和胚胎細(xì)胞具有很多相似的生物學(xué)特性。一、腫瘤細(xì)胞是異常分化的細(xì)胞癌細(xì)胞主要表現(xiàn)出低分化高增殖的細(xì)胞特征。失去接觸抑制能力，無Hayflick界限。二、腫瘤細(xì)胞可被誘導(dǎo)向正常細(xì)胞分化51一般認(rèn)為，細(xì)胞癌變是細(xì)胞異常分化的結(jié)果，即已經(jīng)分化的細(xì)胞回復(fù)

●胚胎性基因重現(xiàn)表達(dá) 結(jié)腸癌合成CEA表達(dá)。

分化障礙發(fā)生機(jī)制（Mechanismofderegulationdifferentiation）▲細(xì)胞的增殖和分化脫耦聯(lián)

▲癌基因和抑癌基因的協(xié)同失衡

●癌基因突變、甲基化程度降低等引起癌基因過度表達(dá)與激活。

●抑癌基因突變，削弱細(xì)胞分化和增殖調(diào)節(jié)系統(tǒng)

▲基因表達(dá)時(shí)空上失調(diào)

●特異性分化基因表達(dá)受到抑制

●胚胎性基因重現(xiàn)表達(dá) 結(jié)腸癌合成C5353腫瘤干細(xì)胞是存在于腫瘤組織中、極小一部分具有干細(xì)胞性質(zhì)的細(xì)胞群體，具有自我更新的能力，是形成不同分化程度腫瘤細(xì)胞和腫瘤不斷擴(kuò)大的源泉。腫瘤干細(xì)胞是存在于腫瘤組織中、極小一部分具有干細(xì)胞性質(zhì)的細(xì)胞

移植小鼠白血病細(xì)胞僅有1-4％能形成克隆。1958小鼠骨髓瘤細(xì)胞,體外培養(yǎng)僅1/10000-1/1000癌細(xì)胞能形成集落1971CD34＋CD38-白血病細(xì)胞，移植到小鼠后形成克隆，而其他細(xì)胞都不具有腫瘤源性。1997正式提出CancerStemCell的概念2001CD44＋CD22-的乳腺癌細(xì)胞200個(gè)可小鼠身上形成乳腺癌；再從小鼠乳腺癌內(nèi)分離癌細(xì)胞200個(gè)，又形成腫瘤。2003移植小人乳腺癌分離移植乳腺癌的細(xì)胞，再次接種小鼠CD44＋CD24－細(xì)胞接種的小鼠12w時(shí)出現(xiàn)明顯腫瘤未分類細(xì)胞5×104才能形成腫瘤，CD44＋CD24－細(xì)胞只需200個(gè)即可再次形成腫瘤。乳腺癌細(xì)胞是功能上不均一的成分，僅有少量乳腺癌細(xì)胞能在重復(fù)移植后重建乳腺癌細(xì)胞型，且具有自我更新和多向分化能力。腫瘤中只有腫瘤干細(xì)胞能夠無限增殖，產(chǎn)生更多的腫瘤干細(xì)胞和缺乏腫瘤源性潛力的腫瘤細(xì)胞。人乳腺癌分離移植乳腺癌的細(xì)胞，再次接種小鼠CD44＋CD2457第五節(jié)細(xì)胞分化與再生57第五節(jié)細(xì)胞分化與再生再生的概念動(dòng)物的整體或器官受外界因素作用發(fā)生創(chuàng)傷而部分丟失時(shí)，在剩余部分的基礎(chǔ)上又生長出與丟失部分在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上相同的組織或器官的過程。58再生的概念58EndThanksEndThanks第十四章細(xì)胞分化

Chapter14Celldifferentiation第十四章細(xì)胞分化

Chapter14Celld61第一節(jié)細(xì)胞分化的基本概念2第一節(jié)細(xì)胞分化的基本概念細(xì)胞分化(celldifferentiation)：由單個(gè)受精卵產(chǎn)生的細(xì)胞，在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化組成和功能等方面均有明顯的差異，將個(gè)體發(fā)育中形成這種穩(wěn)定性差異的過程稱為細(xì)胞分化。細(xì)胞分化的概念62細(xì)胞分化(celldifferentiation)：由單（一）個(gè)體發(fā)育簡介原腸胚

受精卵桑椹胚囊胚

卵裂12-16細(xì)胞期器官發(fā)生個(gè)體受精后5-7天一、多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育的一般過程與細(xì)胞分化潛能63（一）個(gè)體發(fā)育簡介原腸胚卵

人體發(fā)生過程：

體外人胚胎的卵裂A受精卵；B２細(xì)胞階段；C４細(xì)胞階段；D8細(xì)胞階段；E桑椹胚；F囊胚

64人體發(fā)生過程：體外人內(nèi)胚層消化管、咽和呼吸管中胚層結(jié)締組織；血液；肌肉；骨骼；泌尿生殖系統(tǒng)外胚層體表結(jié)構(gòu)；神經(jīng)系統(tǒng)原腸胚65內(nèi)胚層消化管、咽和呼吸管原腸胚6受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)上皮滋養(yǎng)層神經(jīng)溝外胚層中胚層脊索內(nèi)胚層三胚層胚胎哺乳動(dòng)物早期發(fā)育期間細(xì)胞分化的主要階段受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)上皮滋養(yǎng)層神經(jīng)溝外胚層中胚層脊索內(nèi)胚

原腸胚形成（第三周）原腸腔+三胚層結(jié)構(gòu)67原腸胚形成8人胚胎的早期發(fā)育

A：28天的人胚;B：32天的人胚;C：37天的人胚;

D：44天的人胚;E：54天的人胚第5-8周胚體外形有明顯的變化，至第8周末已初具人形,主要器官、系統(tǒng)在此期內(nèi)形成，故此期稱為器官發(fā)生期。68人胚胎的早期發(fā)育A：28天的人胚;B：32天的人胚;

細(xì)胞分裂細(xì)胞分裂受精卵――――--胎兒――――----成人細(xì)胞分化細(xì)胞分化

受精卵細(xì)胞分裂使數(shù)目增加細(xì)胞分化使細(xì)胞分工胎兒細(xì)胞分裂、生長細(xì)胞分化成人69細(xì)增殖增殖如果只有細(xì)胞增殖，沒有細(xì)胞分化，就只能形成一細(xì)胞團(tuán)，而不能形成人體。70增殖增殖如果只有細(xì)胞增殖，沒有細(xì)胞分化，11(二）細(xì)胞分化的潛能隨個(gè)體發(fā)育進(jìn)程逐漸“縮窄”

1.細(xì)胞的全能性

單個(gè)細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力，稱為細(xì)胞全能性（totipotency）。全能性細(xì)胞：具有這種潛能的細(xì)胞（兩棲類動(dòng)物在囊胚形成之前的卵裂球細(xì)胞、哺乳動(dòng)物桑椹胚的8細(xì)胞期之前的細(xì)胞）71(二）細(xì)胞分化的潛能隨個(gè)體發(fā)育進(jìn)程逐漸“縮窄”1.細(xì)植物體細(xì)胞的全能性72植物體細(xì)胞的全能性132.隨著胚胎的發(fā)育，高等動(dòng)物細(xì)胞逐漸喪失了發(fā)育成個(gè)體的能力，僅具有分化成有限細(xì)胞類型的潛能，這種潛能稱為細(xì)胞的多能性（pluripotency）。多能性細(xì)胞：這種細(xì)胞稱為多能性細(xì)胞，只能分化為本胚層組織器官的細(xì)胞（三胚層形成后）3.經(jīng)過器官發(fā)生，各種組織細(xì)胞的發(fā)育命運(yùn)最終確定，呈單能性（unipotency）。單能細(xì)胞：形態(tài)特化、功能專一的終末分化細(xì)胞（器官形成后）7314全能細(xì)胞多能細(xì)胞單能細(xì)胞全能多能單能74全能細(xì)胞多能細(xì)胞單能細(xì)胞全能多能(三)終末分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性全能性細(xì)胞核非洲爪蟾的核移植實(shí)驗(yàn)75(三)終末分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性全能性細(xì)胞核非洲爪蟾的核76“多利”是怎樣“造”出來的？17“多利”是怎樣“造”出來的？已特化的體細(xì)胞核仍保留形成正常個(gè)體的全套基因,具有發(fā)育成一個(gè)有機(jī)體的潛能,這樣的細(xì)胞核稱為全能性細(xì)胞核(totipotentnucleus)。77已特化的體細(xì)胞核仍保留形成正常個(gè)體的全套基因,具有發(fā)育成一個(gè)Dolly的標(biāo)本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英國愛丁堡大學(xué)的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺結(jié)核而被安樂死，它的標(biāo)本于2003年4月9日陳列于蘇格蘭首都愛丁堡國家博物館。

Dolly的標(biāo)本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界細(xì)胞決定（celldetermination）：在個(gè)體發(fā)育過程中，細(xì)胞在發(fā)生可識(shí)別的分化特征之前就已經(jīng)確定了未來的發(fā)育命運(yùn)，只能向特定方向分化的狀態(tài)，稱之為細(xì)胞決定。二、細(xì)胞決定與細(xì)胞分化（一）細(xì)胞決定先于細(xì)胞分化并制約著分化的方向79細(xì)胞決定（celldetermination）：二、細(xì)胞決說明：在兩棲類的早期原腸胚和晚期原腸胚之間的某個(gè)時(shí)期便開始了細(xì)胞決定。80細(xì)胞決定的證明：胚胎移植實(shí)驗(yàn)說明：在兩棲類的早期原腸胚和晚期原腸胚之間的某個(gè)時(shí)期便開始了（二）細(xì)胞決定具有遺傳穩(wěn)定性81（二）細(xì)胞決定具有遺傳穩(wěn)定性22三、細(xì)胞分化的特點(diǎn)：（一）穩(wěn)定性

即在正常生理?xiàng)l件下，已經(jīng)分化為某種特異的、穩(wěn)定類型的細(xì)胞一般不可能逆轉(zhuǎn)到未分化狀態(tài)或者成為其他類型的分化細(xì)胞。例如：神經(jīng)細(xì)胞終生為神經(jīng)細(xì)胞，紅細(xì)胞終生為紅細(xì)胞…...黑色素細(xì)胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素。

82三、細(xì)胞分化的特點(diǎn)：23（二）可逆性轉(zhuǎn)分化和去分化

在某些條件下，分化了的細(xì)胞也不穩(wěn)定，其基因活動(dòng)模式也可發(fā)生可逆性的變化，而又回到未分化狀態(tài)，這一變化過程叫做去分化(dedifferentiation)，也稱細(xì)胞分化的可逆性。

83（二）可逆性在某些條件下，分化了的細(xì)胞也不穩(wěn)定，其基因活高度分化的植物細(xì)胞可以去分化成為全能性細(xì)胞，重新分裂，然后通過再分化形成根莖，最終發(fā)育成完整的新植株。84高度分化的植物細(xì)胞可以去分化成為全能性細(xì)胞，重新分裂，然后通高度分化的動(dòng)物細(xì)胞雖不能完全去分化發(fā)育為新個(gè)體，但在一定條件下，可以從一種分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N分化狀態(tài)，稱為轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）。腎上腺嗜鉻細(xì)胞腎上腺素轉(zhuǎn)分化成交感神經(jīng)元，分泌去甲腎上腺素神經(jīng)生長因子糖皮質(zhì)激素85高度分化的動(dòng)物細(xì)胞雖不能完全去分化發(fā)育為新個(gè)體，但在一定條件細(xì)胞分化的穩(wěn)定性是普遍存在的，而可逆性，即去分化和轉(zhuǎn)分化是有條件的。86細(xì)胞分化的穩(wěn)定性是普遍存在的，而可逆性，即去分化和轉(zhuǎn)分化是有四、細(xì)胞分化的時(shí)間性和空間性不同的發(fā)育階段細(xì)胞可以有不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能，即時(shí)間上的分化；同一種細(xì)胞的后代，由于所處的空間位置不同，可以有不同的形態(tài)和功能，即空間分化。普遍性思考：細(xì)胞分化發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的（C）

A胚胎期B受精卵分裂期

C整個(gè)生命過程D性成熟期87四、細(xì)胞分化的時(shí)間性和空間性思考：細(xì)胞分化發(fā)生在個(gè)體發(fā)育的（五、細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化是多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育過程中的兩個(gè)重要事件，兩者關(guān)系密切。細(xì)胞分化是在增殖基礎(chǔ)上進(jìn)行的，一般來說，細(xì)胞分裂旺盛時(shí)分化變緩，分化較高時(shí)分裂速度減慢。88五、細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化是多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育89第二節(jié)細(xì)胞分化的分子基礎(chǔ)30第二節(jié)細(xì)胞分化的分子基礎(chǔ)管家基因(housekeepinggene)其表達(dá)的蛋白是維持細(xì)胞生存所必需的基本蛋白，存在于所有分化類型的細(xì)胞中。如編碼組蛋白、核糖體蛋白、線粒體蛋白的基因等。衣

食

住一、基因組的活動(dòng)模式（一）基因的選擇性表達(dá)是細(xì)胞分化的普遍規(guī)律90管家基因(housekeepinggene)其表達(dá)的蛋奢侈基因（luxurygene）通常將編碼組織細(xì)胞特異性蛋白的基因稱為奢侈基因。如編碼血紅蛋白、肌動(dòng)蛋白、膠原蛋白的基因等。正是由于這些基因的表達(dá)，才導(dǎo)致了細(xì)胞的分化。奢侈品基因選擇性表達(dá)特異mRNA轉(zhuǎn)錄奢侈蛋白合成細(xì)胞分化91奢侈基因（luxurygene）通常將編碼組織細(xì)胞特異性蛋（二）基因組改變是細(xì)胞分化的特例如基因擴(kuò)增、DNA重排和染色體丟失等。但這些現(xiàn)象并不是細(xì)胞分化的普遍規(guī)律。92（二）基因組改變是細(xì)胞分化的特例如基因擴(kuò)增、DNA重排和染色二、胞質(zhì)中的細(xì)胞分化決定因子與傳遞方式（一）母源效應(yīng)基因產(chǎn)物的極性分布決定了細(xì)胞分化與發(fā)育的命運(yùn)通常將在卵質(zhì)中呈極性分布、在受精后被翻譯為胚胎發(fā)育中起重要作用的蛋白的mRNA分子稱為母源效應(yīng)基因（maternaleffectgene,MEG）產(chǎn)物。(二)胚胎細(xì)胞分裂時(shí)胞質(zhì)的不均等分配影響細(xì)胞的分化命運(yùn)93二、胞質(zhì)中的細(xì)胞分化決定因子與傳遞方式（一）母源效應(yīng)基因產(chǎn)物三、基因選擇性表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平不同細(xì)胞：相同DNA

不同RNA

不同Protein94三、基因選擇性表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平35順式調(diào)控元件promoter(啟動(dòng)子)TATACCAATCACCC

決定基因是否轉(zhuǎn)錄enhancer(增強(qiáng)子)無位置及方向性，但能有效增強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄效應(yīng)的DNA片段silencer(沉默子)無位置及方向性，但能有效減弱基因轉(zhuǎn)錄效應(yīng)的DNA片段（一）組織細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子和活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)決定了細(xì)胞特異性蛋白的表達(dá)95順式調(diào)控元件promoter(啟動(dòng)子)TATACCAA反式調(diào)控因子轉(zhuǎn)錄因子作用：能識(shí)別并結(jié)合在基因調(diào)控區(qū)的相應(yīng)結(jié)合位點(diǎn)上，促進(jìn)或阻抑基因的轉(zhuǎn)錄。啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄因子96反式調(diào)控因子啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄因子37（二）轉(zhuǎn)錄因子的順序表達(dá)啟動(dòng)特定譜系細(xì)胞的分化轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子普遍作用方式轉(zhuǎn)錄因子97（二）轉(zhuǎn)錄因子的順序表達(dá)啟動(dòng)特定譜系細(xì)胞的分化轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因級(jí)聯(lián)方式基因1：細(xì)胞分化主導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄因子基因2轉(zhuǎn)錄因子基因3細(xì)胞分化轉(zhuǎn)錄因子的順序表達(dá)啟動(dòng)特定譜系細(xì)胞的分化98級(jí)聯(lián)方式基因1：細(xì)胞分化主導(dǎo)基因轉(zhuǎn)錄因子基因2轉(zhuǎn)錄因子基因3（三）染色質(zhì)成分的共價(jià)修飾制約基因的轉(zhuǎn)錄1.DNA甲基化DNA甲基化是指DNA復(fù)制后，在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用下，將S-腺苷甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶上的過程。作用：導(dǎo)致基因失活機(jī)制：干擾轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)子的結(jié)合

99（三）染色質(zhì)成分的共價(jià)修飾制約基因的轉(zhuǎn)錄402.組蛋白的乙?；腿ヒ阴；绊戅D(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合組蛋白乙?；欣诨蜣D(zhuǎn)錄組蛋白去乙?；种苹蜣D(zhuǎn)錄1002.組蛋白的乙?；腿ヒ阴；绊戅D(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合組蛋白（四）同源盒基因（Homeoboxgene）

不同生物中的保守性很強(qiáng)的序列編碼轉(zhuǎn)錄因子HoxmutantAntenna—leg101（四）同源盒基因（Homeoboxgene）Hoxm102第三節(jié)細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)因素43第三節(jié)細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)因素一、細(xì)胞間相互作用可誘導(dǎo)細(xì)胞分化（一）胚胎誘導(dǎo)

胚胎誘導(dǎo)（embryonicinduction）在胚胎發(fā)育過程中，一部分細(xì)胞對(duì)鄰近的另一部分細(xì)胞產(chǎn)生影響，并決定其分化方向的作用稱為胚胎誘導(dǎo)。103一、細(xì)胞間相互作用可誘導(dǎo)細(xì)胞分化（一）胚胎誘導(dǎo)胚胎誘導(dǎo)初級(jí)誘導(dǎo)：如中胚層脊索誘導(dǎo)其表面的外胚層形成神經(jīng)板；次級(jí)誘導(dǎo)：如神經(jīng)板形成神經(jīng)管后，其前端發(fā)育成前腦，其兩側(cè)突出的視杯再誘導(dǎo)其表面的外胚層形成晶狀體，此為次級(jí)誘導(dǎo)；三級(jí)誘導(dǎo)：晶狀體再誘導(dǎo)其表面的外胚層形成角膜，此為三級(jí)誘導(dǎo)。10445（二）細(xì)胞間抑制作用在胚胎發(fā)育過程中，已分化的細(xì)胞抑制鄰近細(xì)胞進(jìn)行相同分化而產(chǎn)生的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，稱為細(xì)胞間抑制。作用：避免相同器官重復(fù)發(fā)生或過度發(fā)育，與分化誘導(dǎo)共同協(xié)調(diào)作用，維持正常細(xì)胞的分化和胚胎的發(fā)育過程。105（二）細(xì)胞間抑制作用46二、激素對(duì)細(xì)胞分化的影響作用時(shí)間：個(gè)體發(fā)育的晚期作用方式：激素由血液循環(huán)輸送到各部位，將特定的分化信息傳遞給靶細(xì)胞，使其朝一定方向分化發(fā)展。106二、激素對(duì)細(xì)胞分化的影響47激素分類甾類激素：分子小，脂溶性，進(jìn)入細(xì)胞，形成受體-激素復(fù)合物，入核，結(jié)合到DNA上調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。如類固醇激素、雌激素等。多肽類激素：分子大，非脂溶性，不進(jìn)入細(xì)胞，而是與膜上受體結(jié)合，并通過細(xì)胞內(nèi)