細(xì)胞分化與胚胎發(fā)育

細(xì)胞分化與胚胎發(fā)育第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)：細(xì)胞分化

一、細(xì)胞分化的基本概念

二、細(xì)胞的全能性與多能干細(xì)胞

三、影響細(xì)胞分化的因素

第二節(jié)胚胎發(fā)育中的細(xì)胞分化

一、生殖細(xì)胞的分化

二、早期胚胎發(fā)育過程中的細(xì)胞分化

三、果蠅胚胎早期發(fā)育中的細(xì)胞分化講授的內(nèi)容：第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一細(xì)胞分化與有機體細(xì)胞的復(fù)雜性第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一第一節(jié)細(xì)胞分化（一）細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果?細(xì)胞分化(celldifferentiation)：在個體發(fā)育中，由一種相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生各不相同的細(xì)胞類群的過程。?細(xì)胞分化是多細(xì)胞生物發(fā)育的基礎(chǔ)與核心；?細(xì)胞分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)合成；合成特異性蛋白質(zhì)實質(zhì)在于組織特異性基因在時間和空間上的差異性表達(dá)；?差異性表達(dá)的機制是由于基因表達(dá)的組合調(diào)控。一、細(xì)胞分化的概念第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果

表15-2結(jié)果表明，不同類型的細(xì)胞各自表達(dá)一套特異的基因，其產(chǎn)物不僅決定細(xì)胞的形態(tài)，而且執(zhí)行特定的生理功能。第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一（二）管家基因與組織特異性基因分化基因組所表達(dá)的基因分為兩種基本類型類：管家基因：指細(xì)胞中均表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本生命活動所必須的。

占整個基因組的3%左右，轉(zhuǎn)錄起始部位無TATA框，僅有CG島，內(nèi)含子相對很短。編碼的產(chǎn)物多為細(xì)胞基礎(chǔ)代謝所需酶類、核糖體蛋白、膜轉(zhuǎn)運蛋白，周期調(diào)控蛋白等。組織特異性基因：指不同類型細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因（細(xì)胞類型特異性基因），其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的功能。占基因總數(shù)的絕大多數(shù)，調(diào)控并參與細(xì)胞分化和組織器官的建成。第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一圖15-1組合調(diào)控的作用機制示意圖分化（三）組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達(dá)有限少量調(diào)控蛋白啟動了為數(shù)眾多的特異細(xì)胞類型的分化程序。其機制就是每種類型的細(xì)胞分化是有多種調(diào)控蛋白共同參與完成的。通過細(xì)胞分化構(gòu)建執(zhí)行不同功能的組織器官第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一（四）單細(xì)胞有機體的細(xì)胞分化圖15-2黏菌繁殖過程示意圖單細(xì)胞變形體→多細(xì)胞的蛞蝓形假原質(zhì)團(tuán)為了適應(yīng)外界的生活環(huán)境的改變第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一（五）轉(zhuǎn)分化與再生轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）：一種類型的分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細(xì)胞現(xiàn)象。轉(zhuǎn)分化經(jīng)歷去分化（dedifferentiation，或稱脫分化）和再分化的過程。生物界普遍存在再生現(xiàn)象（regeneration），再生是指生物體缺失部分后重建過程，廣義的再生可包括分子水平、細(xì)胞水平、組織與器官水平及整體水平的再生。不同的細(xì)胞有機體，其再生能力有明顯的差異。植物比動物再生能力強，低等動物比高等動物再生能力強。

人和其他動物只有組織水平（除肝外）的再生能力，并隨個體年齡增大而下降。第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一

二、細(xì)胞的全能性與多能干細(xì)胞圖15-3造血干細(xì)胞逐級分化為各種類型的血細(xì)胞（一）細(xì)胞的全能性指細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后仍具有形成完整有機體的潛能或特性。動物全能性細(xì)胞：受精卵、卵裂早期的胚胎細(xì)胞。植物體細(xì)胞：培養(yǎng)過程中的外植體組織或愈傷細(xì)胞第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一圖15-4iPS細(xì)胞建系過程示意圖誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(inducedpluripotentstemcellsiPS）Oct3/4，Sox2、c-Myc和Klf4這四種轉(zhuǎn)錄因子基因克隆入病毒載體，然后引入小鼠成纖維細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的iPS細(xì)胞在形態(tài)、基因和蛋白表達(dá)、分化能力等方面與胚胎干細(xì)胞相似。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的研究小鼠成纖維細(xì)胞高等動物的細(xì)胞，隨著胚胎的發(fā)育和細(xì)胞分化，細(xì)胞逐漸喪失了發(fā)育個體的能力，僅具有分化成多種細(xì)胞類型及構(gòu)建組織的潛能--多能。具有分化潛能的細(xì)胞稱為干細(xì)胞（二）干細(xì)胞第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一（三）胚胎干細(xì)胞體外培養(yǎng)的人胚胎干細(xì)胞紅色：滋養(yǎng)層細(xì)胞（經(jīng)處理后，不能繼續(xù)分裂的小鼠成纖維細(xì)胞）干細(xì)胞是機體中能進(jìn)行自我更新（產(chǎn)生與自身相同的子細(xì)胞）和多向分化潛能（分化形成不同細(xì)胞類型）并具有形成克隆能力的一類細(xì)胞。干細(xì)胞：全能干細(xì)胞；多能干細(xì)胞；單能干細(xì)胞。又可分為：胚胎干細(xì)胞、成體（組織）干細(xì)胞（造血、骨髓間充質(zhì)、神經(jīng)、肌肉等干細(xì)胞）。終末分化：干細(xì)胞最終形成特化細(xì)胞類型的過程。第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一細(xì)胞克隆與再生醫(yī)學(xué)第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一人的胚胎干細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化移植到糖尿病模型小鼠體內(nèi)體外誘導(dǎo)產(chǎn)生的經(jīng)3種特異標(biāo)志蛋白染色的胰島β細(xì)胞第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一三、影響細(xì)胞分化的因素◆受精卵細(xì)胞質(zhì)的不均一性對細(xì)胞分化的影響（p324）◆胞外信號分子對細(xì)胞分化的影響◆細(xì)胞間的相互作用與位置效應(yīng)◆細(xì)胞記憶與決定（果蠅成蟲盤，imaginaldisc；p326)◆環(huán)境對性別決定的影響（p326）◆染色質(zhì)變化與基因重排對細(xì)胞分化的影響（p327）第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一胞外信號分子對細(xì)胞分化的影響圖15-8與人胚胎干細(xì)胞的維持相關(guān)的主要信號分子及信號通路示意圖骨形成蛋白成纖維細(xì)胞生長因子

非分化因子轉(zhuǎn)化生長因子分化因子第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一細(xì)胞分化與3個胚層發(fā)生的分子機理胚胎干細(xì)胞活化、抑制素結(jié)締組織活化素

成纖維細(xì)胞生長因子

骨形成蛋白非分化因子細(xì)胞間的相互作用與位置效應(yīng)位置效應(yīng)：改變細(xì)胞所處位置可誘導(dǎo)細(xì)胞分化方向的改變。第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一一、生殖細(xì)胞的分化第二節(jié)胚胎發(fā)育中的細(xì)胞分化發(fā)育：后生生物經(jīng)歷一個由單細(xì)胞到多細(xì)胞的過程，最終形成成熟的個體。發(fā)育過程：單細(xì)胞的受精卵（合子）→多細(xì)胞的胚胎→成體；細(xì)胞分裂、遷移和分化、凋亡等過程。細(xì)胞分化是整個發(fā)育過程的基礎(chǔ)與核心。圖15-10原生殖細(xì)胞（PGC）的遷移第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一性別決定－SRY（決定睪丸發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子）雄性X染色體的Tfm表達(dá)--受體→男性雄性X染色體的tfm突變表達(dá)--無受體→女性染色體上的性別決定區(qū)域雄配子決定因子雄配子睪丸素，雄激素雄激素分化的信號受體復(fù)合物雄性第二性征X染色體上能夠使正常雄性基因表達(dá)的Tfm基因X染色體上不能夠使正常雄性基因表達(dá)的tfm基因產(chǎn)生雄性激素信號受體雌性第二性征第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一性腺細(xì)胞分化中的信號途徑第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一生殖細(xì)胞的形成與成熟原生殖細(xì)胞的產(chǎn)生原胚細(xì)胞，胚囊細(xì)胞第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一原生殖細(xì)胞向生殖細(xì)胞的分化受孕天數(shù)第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一（二）早期胚胎發(fā)育過程中的細(xì)胞分化受精卵裂囊胚原腸胚：三胚層第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一人上、下胚層發(fā)育命運關(guān)系圖第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一神經(jīng)管的形成神經(jīng)胚第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一調(diào)控脊髓神經(jīng)細(xì)胞增殖的信號系統(tǒng)成纖維細(xì)胞生長因子體節(jié)表達(dá)因子調(diào)控神經(jīng)前體細(xì)胞的分裂與分化第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一神經(jīng)元前體細(xì)胞通過側(cè)向抑制而特化第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一脊髓背腹分化中的信號網(wǎng)絡(luò)第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一（三）果蠅胚胎早期發(fā)育中的細(xì)胞分化第二十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期一作業(yè)：一、基本概念細(xì)胞分化去分化胚胎誘導(dǎo)組織特異性基因管家基因干細(xì)胞全能性多能細(xì)胞單能細(xì)胞二、簡答題與論述題1、為什么說細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果?2、組織特異性基因的表達(dá)是以何種方式調(diào)控的?3、影響細(xì)胞分化的因素有哪些？請予說明。4、什么是干細(xì)胞？它有哪幾種基本類型和各自的基本特征？5、什么是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞？試論述其在理論與醫(yī)學(xué)實踐中的重要意義？6、從PGC到精子的分化過程中，有哪些重要信號途徑是必不可少的？它們?nèi)绾巫饔靡员ＷC精子的形成？7