大學(xué)精品課件：七年制-細(xì)胞分化

1、受精卵,卵裂,分化,受精卵,囊胚,原腸胚,第十一章 細(xì) 胞 分 化,細(xì)胞分化/cell differentiation：指從受精卵開始的個體發(fā)育過程中,細(xì)胞之間逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過程。 受精卵發(fā)育成多細(xì)胞動物是通過細(xì)胞增殖和分化而實現(xiàn)的,第一節(jié) 細(xì)胞分化的基本概念,運(yùn)輸O2和CO2,肌肉收縮,血紅蛋白 Hb,細(xì)胞分化的標(biāo)志： 合成新的特異性蛋白質(zhì) 出現(xiàn)新組裝的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu) 特定功能,肌動蛋白和肌球蛋白,一、細(xì)胞分化特點 1.穩(wěn)定性 2.轉(zhuǎn)分化與去分化 3.分化的時空性 4.普遍性：在整個個體發(fā)育過程中均有細(xì)胞 分化活動，但胚胎期是最重要的細(xì)胞分化時期,細(xì)胞決定/cell determinati

2、on：個體發(fā)育中，細(xì)胞在發(fā) 生可識別的分化特征之前，就已確定未來的發(fā)育命運(yùn)，并向特定方向分化，細(xì)胞預(yù)先作出的分化選擇。 1. 細(xì)胞決定制約分化方向 細(xì)胞決定是細(xì)胞預(yù)先做出的分化選擇，而細(xì)胞分化則是細(xì)胞 在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能方面的穩(wěn)定差異。 2. 細(xì)胞決定具有遺傳穩(wěn)定性,二、細(xì)胞決定,原腸胚早期,原腸胚晚期,供體,受體,預(yù)定發(fā)育成表皮,預(yù)定發(fā)育成腦,腦,三、具備全能性的細(xì)胞與細(xì)胞核 （一）全能性的細(xì)胞 全能性細(xì)胞/totipotency cell 多能性細(xì)胞的/pluripotency cell 單能性/unipotency 細(xì)胞分化的規(guī)律： 全能 多能 單能,二）細(xì)胞核保持分化全能性 在發(fā)育過程

3、中： 細(xì)胞的全能性 降低 全能性細(xì)胞核/totipotent nucleus：含全套的遺傳信息 證明,20世紀(jì)60年代：蛙的核移植實驗 1997年：Dolly羊,顯微注射,蛙的核移植實驗,腸上皮細(xì)胞 皮膚上皮細(xì)胞,A,B,C,體細(xì)胞克隆技術(shù)示意圖,多利和她的女兒邦妮,多利和其代理媽媽,四、 分化與分裂的關(guān)系 細(xì)胞在分化前多次分裂 同源群的細(xì)胞分裂前可處在不同的分化程度 分化在G1期進(jìn)行 增殖快則分化慢 分裂能力隨分化程度提高而下降 高度分化的細(xì)胞不再分裂 兩者伴隨發(fā)生但不完全平行,基本概念 持家基因/housekeeping gene： 維持細(xì)胞生命活動所必需的，各類細(xì)胞普遍共有的， 與細(xì)胞分

4、化關(guān)系不大， 對細(xì)胞分化只起協(xié)助作用。 奢侈基因/luxury gene： 編碼決定細(xì)胞性狀的特異蛋白， 決定細(xì)胞分化的物質(zhì)基礎(chǔ),第二節(jié) 細(xì)胞分化的分子基礎(chǔ),一、細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá) 基因差異表達(dá)/differential gene expression： 細(xì)胞分化并不是基因組DNA全部表達(dá)，而是奢侈基因按一定的程序，有選擇地相繼活化。 某些基因 開/關(guān) 組織特異性,Southern 雜交實驗 檢測DNA的存在 Northern 雜交實驗 從mRNA水平檢測 檢測基因是否表達(dá),分子雜交技術(shù)檢測基因及其表達(dá),二、細(xì)胞分化相關(guān)基因表達(dá)的調(diào)節(jié) 基因差異表達(dá)的調(diào)控主要發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平 順式調(diào)控元件（

5、啟動子、增強(qiáng)子、沉默子） 反式調(diào)控因子（通用轉(zhuǎn)錄因子 特異轉(zhuǎn)錄因子） 活性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的特異調(diào)控區(qū) DNA甲基化：甲基化位點可阻礙轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合， 甲基化程度越高,DNA轉(zhuǎn)錄活性越低。 同源異形框基因：同源異形框基因表達(dá)的同源蛋白是 一類非常重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,同源盒基因,Antenna leg,Normal,HOX mutant,Bithorax mutant,Normal,一、細(xì)胞質(zhì)在分化中的作用,第三節(jié)細(xì)胞分化的影響因素,感覺性神經(jīng)母細(xì)胞,Numb 蛋白,早期胚胎細(xì)胞不對稱分裂示意圖,二、誘導(dǎo)和抑制對分化的影響 誘導(dǎo)/induction：胚胎發(fā)育過程中胚層之間相互促進(jìn) 分化的正向作用。 抑制

6、/inhibition：分化的細(xì)胞抑制鄰近細(xì)胞 進(jìn)行相同分化，是一種負(fù)反饋調(diào)節(jié)。 Induction inhibition協(xié)調(diào)作用，維持分化和發(fā)育,誘導(dǎo)是有層次的，先生成的結(jié)構(gòu) 可以作為導(dǎo)物來誘導(dǎo)下一個結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 分化誘導(dǎo)的三個層次： 初級誘導(dǎo)：中胚層的脊索外胚層神經(jīng)板 次級誘導(dǎo)：外胚層的神經(jīng)板 視泡 外胚層眼晶狀體 三級誘導(dǎo)：外胚層晶狀體外胚層角膜,三個胚層中，以中胚層首先分化，誘導(dǎo)出現(xiàn)早、作用強(qiáng),抑素/chalone 是一種化學(xué)介質(zhì)； 由分化完成的細(xì)胞產(chǎn)生； 抑制附近的細(xì)胞進(jìn)行同樣的分化,旁側(cè)抑制和細(xì)胞的多樣性,三、激素對分化的影響,激素：細(xì)胞分泌的多種信息分子的總稱 遠(yuǎn)距離進(jìn)行分化調(diào)節(jié),特

7、點：特異性相同激素對不同靶細(xì)胞產(chǎn)生不同作用 高效性痕量可促發(fā)級聯(lián)放大效應(yīng) 適應(yīng)性可協(xié)調(diào)復(fù)雜的發(fā)育過程,甾體激素 肽類激素 脂溶性 水溶性 分子小，可穿過胞膜 分子大，不可穿過胞膜 與胞內(nèi)受體結(jié)合 入核、結(jié)合到染色質(zhì)上 與膜上特異性受體結(jié) 合，激活一系列酶。 活化抑制DNA轉(zhuǎn)錄 影響DNA轉(zhuǎn)錄 生成新的mRNA 生成新的mRNA 翻譯出新的蛋白質(zhì),激 素 類 型,四、位置信息對細(xì)胞分化的影響,位置信息在胚胎發(fā)育過程中一直在起作用嗎,五、環(huán)境因素對細(xì)胞分化的影響,癌細(xì)胞：細(xì)胞分化失控或分化異常導(dǎo)致細(xì)胞惡性變。 分化受阻 回復(fù)到未分化狀態(tài) 增殖失控 永生性/immortality：在體外培養(yǎng)條件下無

8、限次的傳 代生長不死亡的特性。 侵襲和轉(zhuǎn)移：合成和分泌蛋白水解酶 腫瘤細(xì)胞可被誘導(dǎo)向正常細(xì)胞分化,第四節(jié)細(xì)胞分化的醫(yī)學(xué)意義,凋亡異常 代謝異常 形態(tài)學(xué)改變 接觸抑制消失,Invasion and metastasis,M,M,N,N,M,N,白藜蘆醇作用前后髓母細(xì)胞瘤細(xì)胞的形態(tài)變化,Cell differentiation: the process that a cell changes to carry out a specialized function. Marked by: morphology / structure / function Transdifferentiation:

9、from one type of cell into another type. Dedifferentiation: loss of differentiated characteristics. Cell totipotency ：the ability of a cell develops into a complete organism. Animal cloninga new organism created by the process of nuclear transplantation,Summary,House-keeping genes and luxury genes W

10、hy a fertilized egg can develop into different cells: gene differentiated express. contain the same DNA, express different mRNA, synthesize different sets of proteins. Gene expression can be regulated at multiple steps in the pathway from DNA to RNA to protein. The factors that influence cell differ

11、entiation: cytoplasmic asymmetry of fertilized egg cell, induction and inhibition, hormones, position effect, extracellular environments and so on,細(xì)胞分化、細(xì)胞決定、轉(zhuǎn)分化、去分化等概念 細(xì)胞分化的標(biāo)志? 解釋細(xì)胞分化的全能性，如何證明已分化的細(xì)胞核仍具有全能性？ 持家基因，奢侈基因，分化誘導(dǎo)，抑制。 細(xì)胞分化的實質(zhì)。 為什么說細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。 何謂基因的差異表達(dá)？有何意義？ 影響細(xì)胞分化的因素有哪些？請予說明,思 考 題,去分化/ dedifferentiation： 一定條件下，已分化的細(xì)胞仍有可能重新獲得分化潛能，回到未分化狀態(tài),轉(zhuǎn)分化/ transdifferentiation：從一種分化狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N分化狀態(tài)的現(xiàn)象,單細(xì)胞生物: 時間上的分化 多細(xì)胞生物：時間上的分化 空間