細(xì)胞分化是發(fā)育建立的基礎(chǔ)

1、14.1 多細(xì)胞生物細(xì)胞分化建立的條件多細(xì)胞生物細(xì)胞分化建立的條件 n多細(xì)胞生物細(xì)胞分化的多細(xì)胞生物細(xì)胞分化的3個(gè)重要條件：個(gè)重要條件： n1.攜帶有豐富的遺傳信息以及他們具有復(fù)雜的攜帶有豐富的遺傳信息以及他們具有復(fù)雜的 表達(dá)調(diào)控機(jī)制是細(xì)胞分化建立的前提。表達(dá)調(diào)控機(jī)制是細(xì)胞分化建立的前提。 n2.細(xì)胞間的復(fù)雜信號(hào)系統(tǒng)的存在及由此引導(dǎo)的細(xì)胞間的復(fù)雜信號(hào)系統(tǒng)的存在及由此引導(dǎo)的 細(xì)胞間的相互作用是多細(xì)胞生物細(xì)胞分化得以細(xì)胞間的相互作用是多細(xì)胞生物細(xì)胞分化得以 實(shí)施的重要條件。實(shí)施的重要條件。 n3.細(xì)胞間質(zhì)是細(xì)胞分化的依托并為之提供了必細(xì)胞間質(zhì)是細(xì)胞分化的依托并為之提供了必 要的微環(huán)境。要的微環(huán)境。

2、 14.1.1 細(xì)胞分化的遺傳信息以及它們的表達(dá)細(xì)胞分化的遺傳信息以及它們的表達(dá) n1.基因組是細(xì)胞分化遺傳信息最重要的載體基因組是細(xì)胞分化遺傳信息最重要的載體 n細(xì)胞的分化是通過(guò)嚴(yán)格、精密調(diào)控遺傳信息的表細(xì)胞的分化是通過(guò)嚴(yán)格、精密調(diào)控遺傳信息的表 達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而基因組是這一信息的最重要的載達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而基因組是這一信息的最重要的載 體。體。 n三大類(lèi)基因：三大類(lèi)基因： n1.管家基因管家基因 n2.調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因 n3.組織專(zhuān)一性基因組織專(zhuān)一性基因 n1.染色體的火化或者基因染色體的火化或者基因DNA序列重組影響細(xì)序列重組影響細(xì) 胞的分化。胞的分化。 n小鼠毛色的基因位于小鼠毛色的基因位于

3、X染色體上。染色體上。 n基因轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)節(jié) nmRNA的加工的加工 n翻譯水平的調(diào)節(jié)翻譯水平的調(diào)節(jié) n轉(zhuǎn)譯后肽鏈的加工與修飾轉(zhuǎn)譯后肽鏈的加工與修飾 2.細(xì)胞質(zhì)中含有影響分化的遺傳因子細(xì)胞質(zhì)中含有影響分化的遺傳因子 14.1.2 信號(hào)系統(tǒng)與細(xì)胞分化信號(hào)系統(tǒng)與細(xì)胞分化 n多細(xì)胞生物有一套復(fù)雜的信號(hào)系統(tǒng)，大致可以多細(xì)胞生物有一套復(fù)雜的信號(hào)系統(tǒng)，大致可以 分為分為6類(lèi)：類(lèi)： n1. 個(gè)體間信息傳遞的外激素（性誘激素）個(gè)體間信息傳遞的外激素（性誘激素） n2. 神經(jīng)遞質(zhì)操作的神經(jīng)信號(hào)工作系統(tǒng)。神經(jīng)遞質(zhì)操作的神經(jīng)信號(hào)工作系統(tǒng)。 n3.旁泌素旁泌素 n4.內(nèi)分泌激素內(nèi)分泌激素 n5.

4、神經(jīng)肽信號(hào)類(lèi)神經(jīng)肽信號(hào)類(lèi) n6細(xì)胞間直接接觸的信號(hào)系統(tǒng)。細(xì)胞間直接接觸的信號(hào)系統(tǒng)。 生物信號(hào)系統(tǒng)的作用機(jī)制 n1.信號(hào)分子由分泌細(xì)胞產(chǎn)生，它可以擴(kuò)散或遠(yuǎn)信號(hào)分子由分泌細(xì)胞產(chǎn)生，它可以擴(kuò)散或遠(yuǎn) 程運(yùn)輸?shù)姆绞降竭_(dá)靶細(xì)胞，也可以固著在分泌程運(yùn)輸?shù)姆绞降竭_(dá)靶細(xì)胞，也可以固著在分泌 細(xì)胞的表面，通過(guò)細(xì)胞間的接觸作用于靶細(xì)胞。細(xì)胞的表面，通過(guò)細(xì)胞間的接觸作用于靶細(xì)胞。 n2.信號(hào)分子效應(yīng)于靶細(xì)胞可以通過(guò)靶細(xì)胞表面信號(hào)分子效應(yīng)于靶細(xì)胞可以通過(guò)靶細(xì)胞表面 受體識(shí)別，再轉(zhuǎn)化成細(xì)胞內(nèi)的第二信號(hào)系統(tǒng)實(shí)受體識(shí)別，再轉(zhuǎn)化成細(xì)胞內(nèi)的第二信號(hào)系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)對(duì)靶細(xì)胞的分化誘導(dǎo)，也可以穿膜直接進(jìn)入現(xiàn)對(duì)靶細(xì)胞的分化誘導(dǎo)，也可以穿膜直

5、接進(jìn)入 靶細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)施展其功效。靶細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)或細(xì)胞核內(nèi)施展其功效。 n近年的研究表明，細(xì)胞分化是信號(hào)分子通過(guò)組近年的研究表明，細(xì)胞分化是信號(hào)分子通過(guò)組 合調(diào)控的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞往往是通過(guò)多因合調(diào)控的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞往往是通過(guò)多因 子調(diào)控完成，而調(diào)控因子的不同配伍與工作順子調(diào)控完成，而調(diào)控因子的不同配伍與工作順 序的改變會(huì)產(chǎn)生完全不同的細(xì)胞分化效果。序的改變會(huì)產(chǎn)生完全不同的細(xì)胞分化效果。 n1.組合調(diào)控使有限因子控制的細(xì)胞分化的種類(lèi)組合調(diào)控使有限因子控制的細(xì)胞分化的種類(lèi) 數(shù)大大增加了。數(shù)大大增加了。 n2.細(xì)胞可能因?yàn)楹?jiǎn)單的調(diào)控因子的更改而發(fā)生細(xì)胞可能因?yàn)楹?jiǎn)單的調(diào)控因子的更改而

6、發(fā)生 分化方向的改變，從而大大提高了細(xì)胞分化的分化方向的改變，從而大大提高了細(xì)胞分化的 靈活性。靈活性。 14.2.1 旁泌素（旁泌素（GDF） n有稱(chēng)為生長(zhǎng)分化因子，通常是蛋白質(zhì)成分，主要由有稱(chēng)為生長(zhǎng)分化因子，通常是蛋白質(zhì)成分，主要由 誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生，通過(guò)擴(kuò)散的方式到達(dá)相鄰的靶細(xì)胞。誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生，通過(guò)擴(kuò)散的方式到達(dá)相鄰的靶細(xì)胞。 n分為四個(gè)家族：分為四個(gè)家族： n1.纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子家族纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子家族 n2.Hedgehog家族家族 n3.Wnt家族家族 n4.TGF-超家族超家族 n5.Juxtacrine信號(hào)信號(hào) 1.纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子家族（纖維母細(xì)胞生長(zhǎng)因子家族（FGF） n包

7、括包括9個(gè)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的成員，對(duì)應(yīng)于個(gè)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的成員，對(duì)應(yīng)于9個(gè)基因，個(gè)基因， 而每一個(gè)基因在不同的組織中因其表達(dá)過(guò)程中而每一個(gè)基因在不同的組織中因其表達(dá)過(guò)程中 采用的起始密碼或者采用的起始密碼或者mRNA成熟發(fā)育中剪切方成熟發(fā)育中剪切方 式不同，會(huì)產(chǎn)生不同的產(chǎn)物。式不同，會(huì)產(chǎn)生不同的產(chǎn)物。 n靶細(xì)胞受體是絡(luò)氨酸激酶靶細(xì)胞受體是絡(luò)氨酸激酶 n功能：功能：FGF2與循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)生有密切關(guān)系；與循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)生有密切關(guān)系； 體節(jié)形成和椎骨發(fā)育。體節(jié)形成和椎骨發(fā)育。 2.Hedgehog家族家族 n以果蠅研究為主，其蛋白產(chǎn)物在果蠅的正常發(fā)以果蠅研究為主，其蛋白產(chǎn)物在果蠅的正常發(fā) 育中起著重要的作用

8、。育中起著重要的作用。 n在脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)三個(gè)同源基因，分別為：在脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)三個(gè)同源基因，分別為： sonic hedgehog(Shh)，負(fù)責(zé)誘導(dǎo)神經(jīng)底板負(fù)責(zé)誘導(dǎo)神經(jīng)底板 細(xì)胞、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的分化體節(jié)中骨骼肌節(jié)的發(fā)生，細(xì)胞、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的分化體節(jié)中骨骼肌節(jié)的發(fā)生， 胚胎左右體軸的形成，肢體前后軸的分化，腸胚胎左右體軸的形成，肢體前后軸的分化，腸 道極性結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。道極性結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。 ndesert hedgehog (dhh)，精子的發(fā)生精子的發(fā)生 nindian hedgehog (ihh)，特異表達(dá)在腸和軟特異表達(dá)在腸和軟 骨中。骨中。 Wnt家族家族 n脊椎動(dòng)物中，脊椎動(dòng)物中，Wnt家族起

9、碼包括家族起碼包括15個(gè)成員，富含半胱氨個(gè)成員，富含半胱氨 酸的糖蛋白。酸的糖蛋白。 n功能：功能：參與肌節(jié)和中腦的發(fā)育，體軸的決定。參與肌節(jié)和中腦的發(fā)育，體軸的決定。- 連環(huán)連環(huán) 蛋白調(diào)節(jié)的典型蛋白調(diào)節(jié)的典型Wnt信號(hào)參與前后軸的形成信號(hào)參與前后軸的形成 - 連環(huán)蛋白敲除的胚胎，連環(huán)蛋白敲除的胚胎， 可發(fā)生細(xì)胞的錯(cuò)誤定位，從可發(fā)生細(xì)胞的錯(cuò)誤定位，從 而不能形成中胚層。而不能形成中胚層。 抑制抑制Wnt信號(hào)是脊椎動(dòng)物體廓形成后期階段的關(guān)鍵因素。信號(hào)是脊椎動(dòng)物體廓形成后期階段的關(guān)鍵因素。 Wnt拮抗分子能誘導(dǎo)頭的形成。拮抗分子能誘導(dǎo)頭的形成。 TGF-超家族超家族 n由一類(lèi)結(jié)構(gòu)、功能相關(guān)的多肽生

10、長(zhǎng)因子由一類(lèi)結(jié)構(gòu)、功能相關(guān)的多肽生長(zhǎng)因子 亞家族組亞家族組 成，其中包括成，其中包括TGF-、活化素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白、活化素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白 (BMP)、生長(zhǎng)分化因子、生長(zhǎng)分化因子( GDF)等。等。 nTGF-除了影響細(xì)胞的增殖、分化，還在胚胎發(fā)育、除了影響細(xì)胞的增殖、分化，還在胚胎發(fā)育、 胞外基質(zhì)形成、骨的形成和重建等方面起著重要作胞外基質(zhì)形成、骨的形成和重建等方面起著重要作 用。用。 nTGF-家族成員廣泛存在于從果蠅到人多種生物的家族成員廣泛存在于從果蠅到人多種生物的 各種組織中，對(duì)正常細(xì)胞、癌變細(xì)胞都有著顯著作各種組織中，對(duì)正常細(xì)胞、癌變細(xì)胞都有著顯著作 用。用。 nTGF-超基因家

11、族成員共同的特征超基因家族成員共同的特征: ( 1) N - 端有端有1 段信號(hào)肽序列段信號(hào)肽序列, 可借以跨過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可借以跨過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng); (2) 緊挨著生物緊挨著生物 活性區(qū)有由活性區(qū)有由4個(gè)氨基酸個(gè)氨基酸(RSRR) 組成的蛋白酶加工組成的蛋白酶加工 位點(diǎn)位點(diǎn); (3) C - 末端包含末端包含9個(gè)保守的半胱氨酸的生物個(gè)保守的半胱氨酸的生物 活性區(qū)活性區(qū), 靠分子間的二硫鍵形成二聚體。但是不同靠分子間的二硫鍵形成二聚體。但是不同 的魚(yú)的魚(yú), 肌肉生長(zhǎng)抑制素的基因結(jié)構(gòu)略有區(qū)別。肌肉生長(zhǎng)抑制素的基因結(jié)構(gòu)略有區(qū)別。 5. Juxtacrine信號(hào)信號(hào) n是細(xì)胞間以直接接觸的方式傳遞信號(hào)的工作系統(tǒng)。

12、是細(xì)胞間以直接接觸的方式傳遞信號(hào)的工作系統(tǒng)。 14.2.2 近端誘導(dǎo)細(xì)胞分化的主要特征近端誘導(dǎo)細(xì)胞分化的主要特征 n近端誘導(dǎo)是動(dòng)物發(fā)育中廣泛存在的一種細(xì)胞分化近端誘導(dǎo)是動(dòng)物發(fā)育中廣泛存在的一種細(xì)胞分化 模式。模式。 n在近端誘導(dǎo)中，誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生和分泌旁泌素，并在近端誘導(dǎo)中，誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生和分泌旁泌素，并 通過(guò)分子擴(kuò)散的方式將信息傳達(dá)給臨近的細(xì)胞并通過(guò)分子擴(kuò)散的方式將信息傳達(dá)給臨近的細(xì)胞并 引發(fā)其分化。引發(fā)其分化。 n皮膚是由真皮和表皮組成的，來(lái)自于不同的胚層。皮膚是由真皮和表皮組成的，來(lái)自于不同的胚層。 它們?cè)谛纬蛇^(guò)程中相互誘導(dǎo)分化。它們?cè)谛纬蛇^(guò)程中相互誘導(dǎo)分化。 n蛙的視泡與外胚層上皮相互誘導(dǎo)

13、。蛙的視泡與外胚層上皮相互誘導(dǎo)。 n1.近端誘導(dǎo)過(guò)程中普遍存在互為誘導(dǎo)近端誘導(dǎo)過(guò)程中普遍存在互為誘導(dǎo) n 和被誘導(dǎo)者的現(xiàn)象。和被誘導(dǎo)者的現(xiàn)象。 2.近端誘導(dǎo)的區(qū)域特異化和它的遺傳近端誘導(dǎo)的區(qū)域特異化和它的遺傳 根據(jù)。根據(jù)。 n在相互誘導(dǎo)的過(guò)程中，其中一方占據(jù)主導(dǎo)的地在相互誘導(dǎo)的過(guò)程中，其中一方占據(jù)主導(dǎo)的地 位。位。 n在皮膚的真皮與表皮的相互誘導(dǎo)過(guò)程中，一旦在皮膚的真皮與表皮的相互誘導(dǎo)過(guò)程中，一旦 真皮的組織建立后，就會(huì)在誘導(dǎo)過(guò)程中占據(jù)主真皮的組織建立后，就會(huì)在誘導(dǎo)過(guò)程中占據(jù)主 要地位。要地位。 3.近端誘導(dǎo)可以是群體細(xì)胞參與的行為也可近端誘導(dǎo)可以是群體細(xì)胞參與的行為也可 以精確到單個(gè)細(xì)胞的水

14、平以精確到單個(gè)細(xì)胞的水平 n近端誘導(dǎo)的精確度，可以是群體細(xì)胞水平也可近端誘導(dǎo)的精確度，可以是群體細(xì)胞水平也可 以是單細(xì)胞水平。以是單細(xì)胞水平。 n免疫系統(tǒng)中，免疫系統(tǒng)中，B淋巴細(xì)胞受到異體抗原的作用淋巴細(xì)胞受到異體抗原的作用 而獲得接受而獲得接受T幫助細(xì)胞旁泌素誘導(dǎo)的能力，誘幫助細(xì)胞旁泌素誘導(dǎo)的能力，誘 發(fā)一系列反應(yīng)。發(fā)一系列反應(yīng)。 n果蠅的發(fā)育也是近端誘導(dǎo)到單細(xì)胞的例子。果蠅的發(fā)育也是近端誘導(dǎo)到單細(xì)胞的例子。 線(xiàn)蟲(chóng)發(fā)育的產(chǎn)卵器前體細(xì)胞（線(xiàn)蟲(chóng)發(fā)育的產(chǎn)卵器前體細(xì)胞（VPC） n錨細(xì)胞分泌一種類(lèi)上皮生長(zhǎng)因子錨細(xì)胞分泌一種類(lèi)上皮生長(zhǎng)因子LIN-3蛋白，蛋白， 它被它被VPC上的上的LET-23受體識(shí)

15、別，并經(jīng)過(guò)受體識(shí)別，并經(jīng)過(guò)Ras- MAP激酶的途徑將信號(hào)傳入細(xì)胞核，進(jìn)而調(diào)激酶的途徑將信號(hào)傳入細(xì)胞核，進(jìn)而調(diào) 控細(xì)胞的分化?？丶?xì)胞的分化。 nVPC誘導(dǎo)分化的機(jī)制假設(shè)：誘導(dǎo)分化的機(jī)制假設(shè)：1.VPC3種細(xì)胞的種細(xì)胞的 分化來(lái)自分化來(lái)自LIN-3蛋白的濃度梯度，蛋白的濃度梯度，2.LIN-3蛋白蛋白 僅作用于直接下方的細(xì)胞，使之分化為中央僅作用于直接下方的細(xì)胞，使之分化為中央 VPC-接著再誘導(dǎo)兩側(cè)細(xì)胞的分化，接著再誘導(dǎo)兩側(cè)細(xì)胞的分化，3.6個(gè)個(gè)VPC 接受的分化信號(hào)并不相同，而應(yīng)答能力也不相接受的分化信號(hào)并不相同，而應(yīng)答能力也不相 同。同。 4.細(xì)胞間質(zhì)對(duì)近端誘導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮重要的作用細(xì)胞間質(zhì)

16、對(duì)近端誘導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮重要的作用 14.3 細(xì)胞分化的遠(yuǎn)程控制細(xì)胞分化的遠(yuǎn)程控制 n14.3.1 激素激素 14.3 2 遠(yuǎn)程控制細(xì)胞分化的主要特征遠(yuǎn)程控制細(xì)胞分化的主要特征 n1.激素在遠(yuǎn)程控制細(xì)胞分化中的多效能性。激素在遠(yuǎn)程控制細(xì)胞分化中的多效能性。 n甲狀腺素對(duì)蝌蚪的變態(tài)有重要的影響。昆蟲(chóng)的變態(tài)甲狀腺素對(duì)蝌蚪的變態(tài)有重要的影響。昆蟲(chóng)的變態(tài) 來(lái)自于蛻皮素。來(lái)自于蛻皮素。 n研究表明由激素誘導(dǎo)的遠(yuǎn)程控制細(xì)胞分化具有同一研究表明由激素誘導(dǎo)的遠(yuǎn)程控制細(xì)胞分化具有同一 激素可作用于不同的靶細(xì)胞，并誘發(fā)不同的靶細(xì)胞，激素可作用于不同的靶細(xì)胞，并誘發(fā)不同的靶細(xì)胞， 而產(chǎn)生不同的分化和發(fā)育。而產(chǎn)生不同的分

17、化和發(fā)育。 n生物是如何實(shí)現(xiàn)不同發(fā)育內(nèi)容的區(qū)分和相互間的協(xié)生物是如何實(shí)現(xiàn)不同發(fā)育內(nèi)容的區(qū)分和相互間的協(xié) 調(diào)？實(shí)驗(yàn)表明不同的組織對(duì)同種激素的效應(yīng)作用存調(diào)？實(shí)驗(yàn)表明不同的組織對(duì)同種激素的效應(yīng)作用存 在濃度依賴(lài)現(xiàn)象，從而具有正確的時(shí)空效應(yīng)。在濃度依賴(lài)現(xiàn)象，從而具有正確的時(shí)空效應(yīng)。 2.對(duì)激素的特異應(yīng)答決定于靶細(xì)胞對(duì)激素的特異應(yīng)答決定于靶細(xì)胞 n在發(fā)育中如何確定激素對(duì)靶細(xì)胞的選擇？研究在發(fā)育中如何確定激素對(duì)靶細(xì)胞的選擇？研究 表明對(duì)激素的特異應(yīng)答來(lái)自于靶細(xì)胞本身。表明對(duì)激素的特異應(yīng)答來(lái)自于靶細(xì)胞本身。 n通過(guò)對(duì)蝌蚪的移植試驗(yàn)表明，蝌蚪軀干與尾部通過(guò)對(duì)蝌蚪的移植試驗(yàn)表明，蝌蚪軀干與尾部 的間質(zhì)組織對(duì)甲狀

18、腺素的應(yīng)答能力是不一樣的，的間質(zhì)組織對(duì)甲狀腺素的應(yīng)答能力是不一樣的， 并進(jìn)而通過(guò)近端誘導(dǎo)的方式影響于周邊組織。并進(jìn)而通過(guò)近端誘導(dǎo)的方式影響于周邊組織。 3.激素對(duì)細(xì)胞的分化誘導(dǎo)過(guò)程存在有靶組織細(xì)胞受激素對(duì)細(xì)胞的分化誘導(dǎo)過(guò)程存在有靶組織細(xì)胞受 體表達(dá)的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制體表達(dá)的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制 n在蛙的變態(tài)過(guò)程中，靶細(xì)胞對(duì)甲狀腺素發(fā)生應(yīng)答在蛙的變態(tài)過(guò)程中，靶細(xì)胞對(duì)甲狀腺素發(fā)生應(yīng)答 的最初成分是甲狀腺受體（的最初成分是甲狀腺受體（TR）。）。 nTR屬于基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子中的甾醇激素受體超家屬于基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子中的甾醇激素受體超家 族成員，包括族成員，包括TRa，TR兩種類(lèi)型。封閉其表達(dá)，兩種類(lèi)型。封閉其表達(dá)

19、， 也就封閉了甲狀腺素的生物學(xué)功能。也就封閉了甲狀腺素的生物學(xué)功能。 n甲狀腺素受體濃度的提高引發(fā)靶細(xì)胞甲狀腺素受體濃度的提高引發(fā)靶細(xì)胞TR含量的增含量的增 加以及其他相關(guān)因子的表達(dá)和活化，并進(jìn)一步促加以及其他相關(guān)因子的表達(dá)和活化，并進(jìn)一步促 使使TR表達(dá)的加強(qiáng)，提高靶細(xì)胞對(duì)表達(dá)的加強(qiáng)，提高靶細(xì)胞對(duì)T3的應(yīng)答靈敏度。的應(yīng)答靈敏度。 4.遠(yuǎn)程控制分化過(guò)程需與近端誘導(dǎo)協(xié)同工作遠(yuǎn)程控制分化過(guò)程需與近端誘導(dǎo)協(xié)同工作 n遠(yuǎn)程調(diào)控可以啟動(dòng)特定部位細(xì)胞和組織成分的遠(yuǎn)程調(diào)控可以啟動(dòng)特定部位細(xì)胞和組織成分的 分化，但是這一分化的完成必須要近端誘導(dǎo)的分化，但是這一分化的完成必須要近端誘導(dǎo)的 協(xié)同工作。協(xié)同工作。

20、n如兩棲類(lèi)動(dòng)物的尾巴的退化過(guò)程。如兩棲類(lèi)動(dòng)物的尾巴的退化過(guò)程。 n哺乳動(dòng)物乳腺的發(fā)育受到兩種類(lèi)型的調(diào)控。哺乳動(dòng)物乳腺的發(fā)育受到兩種類(lèi)型的調(diào)控。 5.遠(yuǎn)程控制分化在發(fā)育程序中具有運(yùn)作上的獨(dú)立性遠(yuǎn)程控制分化在發(fā)育程序中具有運(yùn)作上的獨(dú)立性 n第一，在試驗(yàn)或者自然的條件下，由于激素表第一，在試驗(yàn)或者自然的條件下，由于激素表 達(dá)的變更或者異常，生物個(gè)體可能出現(xiàn)發(fā)育程達(dá)的變更或者異常，生物個(gè)體可能出現(xiàn)發(fā)育程 序的移位現(xiàn)象，而仍維持發(fā)育的進(jìn)行和生物體序的移位現(xiàn)象，而仍維持發(fā)育的進(jìn)行和生物體 的正常生存。的正常生存。 n第二，盡管遠(yuǎn)程控制分化在動(dòng)物的發(fā)育過(guò)程中第二，盡管遠(yuǎn)程控制分化在動(dòng)物的發(fā)育過(guò)程中 普遍存在

21、，并遵循著基本共同的分化誘導(dǎo)機(jī)制，普遍存在，并遵循著基本共同的分化誘導(dǎo)機(jī)制， 但是有他們指導(dǎo)的發(fā)育表現(xiàn)形式又很可能不同。但是有他們指導(dǎo)的發(fā)育表現(xiàn)形式又很可能不同。 14.4 發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞分化的類(lèi)型 n發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞分化有發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞分化有4種基本類(lèi)型：種基本類(lèi)型： n1.空間區(qū)域性分化空間區(qū)域性分化 n2.細(xì)胞性分化細(xì)胞性分化 n3.時(shí)相性分化時(shí)相性分化 n4.細(xì)胞水平的性別分化細(xì)胞水平的性別分化 1.細(xì)胞的空間區(qū)域分化 n同一個(gè)區(qū)域內(nèi)的不同細(xì)胞在后繼的發(fā)育中可能同一個(gè)區(qū)域內(nèi)的不同細(xì)胞在后繼的發(fā)育中可能 有完全不同的命運(yùn)，而不同區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞也會(huì)有完全不同的命運(yùn)，而不同區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞也會(huì)

22、在后繼的發(fā)育中有相同的命運(yùn)。經(jīng)過(guò)這一分化在后繼的發(fā)育中有相同的命運(yùn)。經(jīng)過(guò)這一分化 過(guò)程后，這些細(xì)胞都會(huì)被限定在不同的模塊中，過(guò)程后，這些細(xì)胞都會(huì)被限定在不同的模塊中， 而形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的發(fā)育環(huán)境。而形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的發(fā)育環(huán)境。 n空間區(qū)域性的分化決定與它在胚胎中的位置有空間區(qū)域性的分化決定與它在胚胎中的位置有 密切的關(guān)系，有強(qiáng)烈的空間效應(yīng)。密切的關(guān)系，有強(qiáng)烈的空間效應(yīng)。 2.細(xì)胞性分化 n主要指細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生功能、結(jié)構(gòu)上的主要指細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生功能、結(jié)構(gòu)上的 專(zhuān)一化。有兩個(gè)中要特點(diǎn)：專(zhuān)一化。有兩個(gè)中要特點(diǎn)： n1、這一分化往往出現(xiàn)在發(fā)育的后期并有明顯、這一分化往往出現(xiàn)在發(fā)育的后期并

23、有明顯 的終末期。的終末期。 n2.細(xì)胞性分化產(chǎn)生的細(xì)胞種類(lèi)數(shù)很大。細(xì)胞性分化產(chǎn)生的細(xì)胞種類(lèi)數(shù)很大。 3.細(xì)胞的時(shí)相性分化 n細(xì)胞的分化可以隨著時(shí)間或階段的改變而改變。細(xì)胞的分化可以隨著時(shí)間或階段的改變而改變。 n同種類(lèi)的細(xì)胞在不同的階段表達(dá)不同的基因，同種類(lèi)的細(xì)胞在不同的階段表達(dá)不同的基因， 出現(xiàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的相互轉(zhuǎn)化。出現(xiàn)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的相互轉(zhuǎn)化。 4.細(xì)胞水平的性別分化 n生殖細(xì)胞的分化。生殖細(xì)胞的分化。 n在進(jìn)化上來(lái)看，單細(xì)胞生物中同樣存在細(xì)胞的在進(jìn)化上來(lái)看，單細(xì)胞生物中同樣存在細(xì)胞的 性別現(xiàn)象，這種分化應(yīng)該早于多細(xì)胞生物的建性別現(xiàn)象，這種分化應(yīng)該早于多細(xì)胞生物的建 立。立。 n在多

24、細(xì)胞生物種，每一個(gè)個(gè)體只能產(chǎn)生一種性在多細(xì)胞生物種，每一個(gè)個(gè)體只能產(chǎn)生一種性 別的生殖細(xì)胞。別的生殖細(xì)胞。 n對(duì)于雌雄同體的生物，這一分化具有顯著的區(qū)對(duì)于雌雄同體的生物，這一分化具有顯著的區(qū) 域決定或者發(fā)育順序更替的性質(zhì)。域決定或者發(fā)育順序更替的性質(zhì)。 14.5 細(xì)胞系與干細(xì)胞 n細(xì)胞系：發(fā)育過(guò)程中存在的分化細(xì)胞間的譜系細(xì)胞系：發(fā)育過(guò)程中存在的分化細(xì)胞間的譜系 關(guān)系，以分化遞進(jìn)和分支的方式聯(lián)系在一起，關(guān)系，以分化遞進(jìn)和分支的方式聯(lián)系在一起， 形成一個(gè)有方向、層次的路徑結(jié)構(gòu)。形成一個(gè)有方向、層次的路徑結(jié)構(gòu)。 干細(xì)胞干細(xì)胞 n在發(fā)育的過(guò)程中，在發(fā)育的過(guò)程中， 存在一些特殊類(lèi)型存在一些特殊類(lèi)型 的細(xì)

25、胞，他們具有的細(xì)胞，他們具有 自我復(fù)制，并有時(shí)自我復(fù)制，并有時(shí) 總領(lǐng)一個(gè)大的后繼總領(lǐng)一個(gè)大的后繼 分化類(lèi)群的細(xì)胞。分化類(lèi)群的細(xì)胞。 n如生殖干細(xì)胞如生殖干細(xì)胞 n 造血干細(xì)胞造血干細(xì)胞 14.6 細(xì)胞調(diào)亡與發(fā)育細(xì)胞調(diào)亡與發(fā)育 n細(xì)胞凋亡可以看作是發(fā)育過(guò)程中編程性的細(xì)胞細(xì)胞凋亡可以看作是發(fā)育過(guò)程中編程性的細(xì)胞 死亡過(guò)程，是一種特殊形式的細(xì)胞分化。死亡過(guò)程，是一種特殊形式的細(xì)胞分化。 n小鼠的胚胎發(fā)育過(guò)程，從實(shí)心細(xì)胞團(tuán)到空心的小鼠的胚胎發(fā)育過(guò)程，從實(shí)心細(xì)胞團(tuán)到空心的 囊胚。囊胚。 n神經(jīng)管的發(fā)育過(guò)程中，一種是片狀神經(jīng)板通過(guò)神經(jīng)管的發(fā)育過(guò)程中，一種是片狀神經(jīng)板通過(guò) 卷曲合攏形成管狀，另一種是實(shí)體的條

26、索狀上卷曲合攏形成管狀，另一種是實(shí)體的條索狀上 皮組織通過(guò)髓部細(xì)胞的凋亡形成中空的管腔。皮組織通過(guò)髓部細(xì)胞的凋亡形成中空的管腔。 n趾的形成。趾的形成。 14.7 發(fā)育中的細(xì)胞分化決定與細(xì)胞核在發(fā)育中的編發(fā)育中的細(xì)胞分化決定與細(xì)胞核在發(fā)育中的編 程現(xiàn)象程現(xiàn)象 n發(fā)育中細(xì)胞的分化可以啟動(dòng)于細(xì)胞分裂過(guò)程中發(fā)育中細(xì)胞的分化可以啟動(dòng)于細(xì)胞分裂過(guò)程中 胞質(zhì)成分的不均等分配，也可以來(lái)自于細(xì)胞外胞質(zhì)成分的不均等分配，也可以來(lái)自于細(xì)胞外 因子的誘導(dǎo)和細(xì)胞間的相互作用。因子的誘導(dǎo)和細(xì)胞間的相互作用。 n動(dòng)物卵細(xì)胞中普遍含有對(duì)未來(lái)發(fā)育和細(xì)胞分化動(dòng)物卵細(xì)胞中普遍含有對(duì)未來(lái)發(fā)育和細(xì)胞分化 有重要作用的母體基因產(chǎn)物的儲(chǔ)

27、備，這些成分有重要作用的母體基因產(chǎn)物的儲(chǔ)備，這些成分 被隨機(jī)的分配到不同的子細(xì)胞中而造成了不同被隨機(jī)的分配到不同的子細(xì)胞中而造成了不同 的分化命運(yùn)。的分化命運(yùn)。 細(xì)胞核對(duì)分化的影響細(xì)胞核對(duì)分化的影響 n細(xì)胞核全能性表達(dá)程序的改變。細(xì)胞核全能性表達(dá)程序的改變。 n體細(xì)胞克隆。理論上來(lái)說(shuō)所有的體細(xì)胞核在功體細(xì)胞克隆。理論上來(lái)說(shuō)所有的體細(xì)胞核在功 能上都應(yīng)該是等效的，用體細(xì)胞核替換受精卵能上都應(yīng)該是等效的，用體細(xì)胞核替換受精卵 的合子都應(yīng)該能正常的發(fā)育成為一個(gè)個(gè)體。的合子都應(yīng)該能正常的發(fā)育成為一個(gè)個(gè)體。 n近年來(lái)的發(fā)育生物學(xué)研究指出，在發(fā)育中細(xì)胞近年來(lái)的發(fā)育生物學(xué)研究指出，在發(fā)育中細(xì)胞 核存在編程的

28、現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)育程序的改變時(shí)，會(huì)核存在編程的現(xiàn)象，當(dāng)發(fā)育程序的改變時(shí)，會(huì) 出現(xiàn)細(xì)胞核的重編程。出現(xiàn)細(xì)胞核的重編程。 2.Hedgehog家族家族 n以果蠅研究為主，其蛋白產(chǎn)物在果蠅的正常發(fā)以果蠅研究為主，其蛋白產(chǎn)物在果蠅的正常發(fā) 育中起著重要的作用。育中起著重要的作用。 n在脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)三個(gè)同源基因，分別為：在脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)三個(gè)同源基因，分別為： sonic hedgehog(Shh)，負(fù)責(zé)誘導(dǎo)神經(jīng)底板負(fù)責(zé)誘導(dǎo)神經(jīng)底板 細(xì)胞、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的分化體節(jié)中骨骼肌節(jié)的發(fā)生，細(xì)胞、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的分化體節(jié)中骨骼肌節(jié)的發(fā)生， 胚胎左右體軸的形成，肢體前后軸的分化，腸胚胎左右體軸的形成，肢體前后軸的分化，腸 道極性結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。道極性結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。 ndesert h