細胞分化多媒體

1、關(guān)于細胞分化多媒體第一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、細胞分化的的一般概念第二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 細胞分裂 細胞分裂 受精卵胎兒成人 細胞分化 細胞分化 細胞分裂使細胞數(shù)目增加細胞分化使細胞功能分工受精卵胎兒成人細胞分裂、生長細胞分化第三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月增殖增殖如果只有細胞增殖，沒有細胞分化，就只能形成一細胞團，而不能形成人體。第四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 分化與分工不同，分化是分工的過程，分工是分化的結(jié)果。如肌細胞有收縮作用是分化的結(jié)果，而由卵細胞到肌細胞的過程是分化。細胞分化(differentiation) ：指受

2、精卵產(chǎn)生的同源細胞，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能方面形成穩(wěn)定性差異的過程。（一）細胞分化和細胞決定第五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月通常，細胞分化是指細胞表型變化：如： 神經(jīng)細胞 具有傳導神經(jīng)信息的功能（伸出長的突起） 肌細胞 具有收縮功能（呈梭形或柱形） 紅細胞 具有攜帶氧和二氧化碳的功能（呈圓盤狀） 表皮細胞 具有保護功能（呈扁平形） 分化分化分化分化第六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞決定的物質(zhì)：卵細胞質(zhì)（見后“影響細胞分化的因素”）細胞分化之前其命運已決定，即細胞決定。細胞決定（Determination）是指細胞在發(fā)生可識別的表型變化之前，就已受到約束而向著特定方向分化，

3、這時細胞內(nèi)部已發(fā)生變化，確定了未來的發(fā)育命運，稱為細胞決定。第七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞分化的表現(xiàn)是產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)和功能的細胞，其實質(zhì)是由于特異功能蛋白質(zhì)的合成。如： 神經(jīng)細胞傳導神經(jīng)信息 神經(jīng)遞質(zhì)； 肌細胞 收縮作用 肌動蛋白和肌球蛋白； 成熟的紅細胞 運輸氧和二氧化碳血紅蛋白； 表皮細胞保護作用角蛋白。第八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）奢侈蛋白和管家蛋白奢侈基因管家基因奢侈蛋白（luxury protein）對細胞自身生存無直接影響，是細胞向特殊類型分化的物質(zhì)基礎(chǔ)，這類蛋白質(zhì)稱為奢侈蛋白。如血紅蛋白、肌動蛋白、分泌蛋白等。管家蛋白(house Keepin

4、g protein) 維持細胞生命活動所必需的、各類細胞共有的蛋白質(zhì)為管家蛋白。如膜蛋白、核糖體蛋白、線粒體蛋白等。第九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月衣食住奢侈品生存必需品鉆石電扇第十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、細胞分化的特點： 穩(wěn)定性 可逆性 穩(wěn)定性：即在正常生理條件下，細胞的分化狀態(tài)一旦確定，將終生不變，既不能逆轉(zhuǎn)也不能互變。例如：肌細胞終生為肌細胞，神經(jīng)細胞終生為神經(jīng)細胞，紅細胞終生為紅細胞.第十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 可逆性：在一定條件下，高度分化的細胞可以重新分裂而回得到胚性細胞狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做去分化 (dedifferentiatio

5、n) 或稱脫分化，也稱細胞分化的可逆性。 例如： 射線、藥物、毒物. 正常分化的細胞 癌細胞不正常條件第十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月1958年有人用野生胡蘿卜游離的韌皮部細胞進行體外培養(yǎng)的實驗中，觀察到已經(jīng)高度分化的細胞可以重新分裂而回得到胚性細胞狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做去分化或稱脫分化，然后通過再分化形成根莖，最終發(fā)育成完整的新植株。第十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月 現(xiàn)已證明，在一定的條件下哺乳動物的細胞也可以去分化或轉(zhuǎn)化成另一種分化細胞。 如：人皮膚基底層細胞角化細胞 粘膜上皮細胞或具有纖毛的上皮細胞。ok 培養(yǎng)基中缺乏維生素A培養(yǎng)基中富含維生素A第十四張，PPT共

6、六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 細胞分化的潛能根據(jù)機體發(fā)育時期的不同，將機體干細胞分為胚胎干細胞、成體干細胞。干細胞（stem cell)：通常把機體中具有分裂和分化能力的細胞稱為干細胞。只有干細胞才有分化潛能根據(jù)分化能力的大小，可將機體干細胞分為： 全能干細胞 多能干細胞 單能干細胞第十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月一、胚胎干細胞的分化 胚胎干細胞：胚胎干細胞(embryonic stem cell，簡稱ES細胞) 是指存在于早期胚胎中，具有多分化潛能的細胞。受精卵及卵裂早期（桑甚胚期以前）的每一個細胞都有發(fā)育成一個完整機體的潛能，這些細胞稱為全能干細胞，它們具有發(fā)育的全能性

7、。第十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月如：將小鼠胚胎發(fā)育細胞期的一個細胞用針搗毀，另一個仍能發(fā)育為完全正常的小鼠。正常小鼠受精卵2細胞期第十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月將兩只細胞期的鼠胚合并，也能發(fā)育成一只正常的小鼠。表明哺乳類動物早期胚胎細胞發(fā)育到細胞期仍是全能的。圖示第十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月多能細胞全能細胞經(jīng)過器官發(fā)生，細胞的發(fā)育命運最終決定，在形態(tài)上特化，在功能上專一化單能細胞第十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月全能細胞：具有發(fā)育全能性的細胞為全能細胞，如受精卵卵裂早期的細胞。多能細胞：胚胎發(fā)育三胚層期的細胞等具有發(fā)育成多種組織的潛

8、能，但失去了發(fā)育為完整機體的能力，這類細胞稱為多能細胞，即這一時期的細胞具有多能性。單能細胞：有些細胞只能分裂分化產(chǎn)生一種類型的細胞，如精源細胞只能分化為精子，這類細胞稱為單能細胞。胚胎干細胞的多發(fā)育潛能第二十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月胚胎發(fā)育過程中，這種逐漸由全能局限為多能，最后成為穩(wěn)定型單能(unipotency)的趨向，是細胞分化的普遍規(guī)律。受精卵由全能多能單能這一過程可稱為細胞的單能化。第二十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）建立ES細胞系為哺乳動物發(fā)育生物學研究提供材料或模型。如可利用ES細胞體外研究某些細胞因子等因素對細胞生長和分化的影響，減少內(nèi)源性因素

9、干擾的復雜性；利用ES細胞的基因突變來研究細胞分化過程中某些基因的功能等。（2）利用ES細胞的發(fā)育多能性及環(huán)境因素對細胞發(fā)育的影響，定向誘導細胞分化為特定的細胞，如肌細胞，神經(jīng)細胞等，為細胞移植提供新細胞來源。胚胎干細胞的應用第二十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、成體干細胞的分化成體的許多組織中都保留一些具有增殖和分化能力的細胞，這類細胞稱為成體干細胞。成體干細胞的分化特點：其一是不對稱分裂，即一個干細胞分裂后所產(chǎn)生的兩個子細胞中，一個仍為干細胞，另一個則分化為功能細胞；其二是它的分化方向已基本確定，只能分化為其相應組織的細胞。第二十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月成體

10、干細胞的應用一是期望利用成體組織干細胞的分離培養(yǎng)和植入體內(nèi)，更新或重建機體病變的組織器官，恢復其正常的功能。二是期望用作基因治療的靶細胞，通過改變成體組織干細胞的遺傳特性而達到改善組織功能的效果。三是研究體內(nèi)有效激活組織干細胞的方法，增強其功能，如毛囊干細胞的激活可促進毛發(fā)的再生。第二十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 細胞分化的分子基礎(chǔ) 已分化的細胞仍具有全能性： A.檢測不同類型的細胞中染色體數(shù)目和DNA含量,可以證明細胞的分化并未丟失基因(結(jié)構(gòu)上證明)。 B.爪蟾卵核移植實驗(經(jīng)典的實驗)爪蟾受精卵去細胞核植入表皮細胞的核正常幼體即:上皮細胞核與卵細胞核一樣,有全套基因,

11、在發(fā)育上是全能的第二十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月C. 克隆羊“多莉”實驗即:高度分化的細胞如乳腺細胞的核仍有全能性圖示第二十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月D.植物細胞分化的全能性廣泛存在 秋海棠葉落地生根; 楊柳插枝; 土豆等塊莖的種植; 榕樹氣生根的落地生長; 胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)出一個胡蘿卜等。上述事實證明已分化的細胞仍具有全能性，分化的細胞中并未丟失基因，只是基因進行選擇性表達的結(jié)果。ok第二十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞分化的分子性質(zhì)細胞表型特化的分子基礎(chǔ)是特異蛋白的合成 細胞分化的結(jié)果是細胞表型的特化，即細胞具有明顯的結(jié)構(gòu)和功能上的差別,

12、這種特化的基礎(chǔ)在于特異性蛋白質(zhì)的合成。 分化程度取決于特異蛋白的合成等。 人體內(nèi)一些高度分化的細胞都是功能上特化的細胞,如: 神經(jīng)細胞-神經(jīng)遞質(zhì)-傳導神經(jīng)信息； 肌細胞-肌動蛋白和肌球蛋白-收縮作用； 成熟的紅細胞-血紅蛋白-運輸氧和二氧化碳； 表皮細胞-角蛋白-保護作用。第二十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月為什么來自同一受精卵的細胞會產(chǎn)生各自特異性蛋白質(zhì)？是細胞發(fā)育過程中丟失了部分基因？或是基因進行選擇性表達的結(jié)果？第二十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月分子雜交實驗證明：細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果分子雜交：DNA-DNA或DNA-RNA單鏈之間的互補序列在一定條件下

13、通過堿基互補配對原則形成雙鏈的現(xiàn)象。 兩序列如果能雜交，則為相同或相似的序列，反之，則是不同的序列。第三十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA-DNA雜交實驗：不同物種的DNA序列不能雜交，證明DNA有物種特異性；同一物種不同組織的DNA間能雜交，表明DNA無組織特異性。DNA-RNA雜交實驗：同一物種不同組織的DNA-RNA間的雜交不同，證明RNA有組織特異性。第三十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月上述實驗證實一個動物體內(nèi)的不同類型細胞所含DNA相同，它們具有相同的基因。在發(fā)育的不同階段和不同類型的組織中發(fā)生差別基因表達，使RNA有所不同，由于編碼特異蛋白的結(jié)構(gòu)基因在不同

14、細胞中被選擇性地激活，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生了不同的mRNA，從不同的mRNA轉(zhuǎn)譯產(chǎn)生的蛋白質(zhì)就是專一的特異性蛋白質(zhì)。特異蛋白質(zhì)在細胞中出現(xiàn)就是細胞表型分化的標志。第三十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月從分子水平看：基因選擇表達 特異mRNA轉(zhuǎn)錄 特異蛋白質(zhì)合成細胞分化第三十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月基因選擇性表達的調(diào)節(jié)細胞質(zhì)對mRNA轉(zhuǎn)譯無選擇性 將免、小鼠、鴨的編碼珠蛋白的mRNA注入爪蟾卵母細胞中，證明爪蟾的卵母細胞對外來的不同mRNA一律轉(zhuǎn)譯，沒有選擇性。第三十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月兔 鴨 小鼠 牛 蜜蜂 爪蟾mRNA爪蟾卵母細胞血紅蛋白（兔、鴨、小鼠）

15、晶體蛋白蜜蜂的原蜂毒素爪蟾血紅蛋白注射血紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白晶體蛋白原蜂毒素第三十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月基因選擇性表達主要在轉(zhuǎn)錄水平進行調(diào)節(jié)理倫上分析：DNA無選擇性 mRNA翻譯為蛋白質(zhì)無選擇性 只有DNA轉(zhuǎn)錄形成mRNA有選擇性（有調(diào)節(jié)） 證據(jù)：脊椎動物血紅蛋白四聚體的各型珠蛋白鏈在發(fā)育過 程中依次出現(xiàn)； 胚胎早期 胚胎晚期 出生后 2 2 2 2 2 2 即、鏈基因依次開放和關(guān)閉，順序表達。 果蠅唾液腺多線染色體上膨松區(qū)（活化基因區(qū)）位 置和數(shù)量的變化。第三十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月果蠅唾液腺多線染色體膨松區(qū)的變化膨松區(qū)第三十七張，PPT共

16、六十頁，創(chuàng)作于2022年6月調(diào)節(jié)因素主要是非組蛋白 “染色質(zhì)重組實驗”表明非組蛋白參與細胞中轉(zhuǎn) 錄過程的調(diào)節(jié)。 “組蛋白轉(zhuǎn)位模型”表示其調(diào)節(jié)方式，如圖示：第三十八張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月DNA、組蛋白和非組蛋白重組后合成的產(chǎn)物RNA的種類與非組蛋白的來源一致。即非組蛋白的特異性決定產(chǎn)物mRNA的特異性，參與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)。圖示第三十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月非組蛋白有組織特異性且種類多，好象基因的“鑰匙” ，不同的基因有不同的“鎖”，需不同的鑰匙（非組蛋白）才能打開。ok第四十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 細胞分化的影響因素一、影響細胞分化的內(nèi)

17、在因素 卵細胞質(zhì) 細胞核的作用 核質(zhì)相互作用第四十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）卵細胞質(zhì)的作用卵細胞質(zhì)的作用：細胞決定，即決定細胞分化的方向。作用時間：胚胎發(fā)育早期（卵裂期）。第四十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月315421 神經(jīng)細胞質(zhì) 神經(jīng)細胞 2 脊索細胞質(zhì) 脊髓細胞3 外胚層細胞質(zhì) 表皮4 中胚層細胞質(zhì) 肌肉骨5 內(nèi)胚層細胞質(zhì) 腺細胞及消化道上皮蛙卵蛙受精卵的細胞質(zhì)是不均質(zhì)的，這種不均質(zhì)性, 對胚胎的早期發(fā)育具有很大影響，在一定程度上決定細胞的早期分化以蛙為例：第四十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月例如，將蛙受精卵卵裂早期的分裂球分離培養(yǎng)，只是含有

18、灰新月物質(zhì)的分裂球才能正常發(fā)育。圖示第四十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞核的作用在細胞分化中，細胞核起著重要或決定性的作用。第一、遣傳物質(zhì)決定性狀，而遺傳物質(zhì)位于細胞核內(nèi)。第二、從全能細胞 多能細胞 單能細胞，是細胞核內(nèi)基因選擇性表達的結(jié)果。 核分化（基因選擇表達）時間：晚原腸胚（如蛙）。 核的作用：基因選擇性表達，使細胞結(jié)構(gòu)和功能分化。第四十五張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月核質(zhì)相互作用 一方面細胞核中的基因?qū)毎|(zhì)的代謝起調(diào)節(jié)作用； 另一方面細胞質(zhì)對核內(nèi)基因的活性有控制作用； 因此，核質(zhì)的作用是相互的，緊密聯(lián)系著的，共同影響著細胞分化。第四十六張，PPT共六十頁，創(chuàng)

19、作于2022年6月1、外環(huán)境影響細胞決定2、細胞相互作用誘導細胞分化3、激素對細胞分化的作用（二）影響細胞分化的外在因素第四十七張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月例一、嵌合體實驗 將兩細胞期的小鼠胚胎合并，如果其中一個標記胚胎植于另一個胚胎中間，則標記胚胎形成內(nèi)細胞團，未標記的胚胎形成滋養(yǎng)外胚層；反之則標記胚胎形成滋養(yǎng)外胚層，未標記的胚胎形成內(nèi)細胞團。表明哺乳動物早期胚胎細胞的決定，與細胞所在的環(huán)境有關(guān)。覆蓋在胚胎表面的細胞總是形成滋養(yǎng)外胚層，能分泌蛋白酶將母體子宮內(nèi)膜溶解，胚胎植入母體子宮壁獲取營養(yǎng)；內(nèi)部細胞則發(fā)育成為內(nèi)細胞團，將來形成胚體。1、外環(huán)境影響細胞決定第四十八張，PPT共六

20、十頁，創(chuàng)作于2022年6月滋養(yǎng)外胚層內(nèi)細胞團第四十九張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月例二、畸胎瘤的形成 受精卵正常的發(fā)育環(huán)境是子宮，在任何其它環(huán)境將不能正常發(fā)育，畸胎瘤就是在異常環(huán)境下形成的一種畸胎，即動物的卵細胞偶爾可以未經(jīng)排卵就被激活，在卵巢中進行異位發(fā)育，這時細胞的增殖和分化失控，已分化的毛發(fā)、牙、骨、腺上皮等和未分化的干細胞雜亂聚集成無組織的腫塊，稱畸胎瘤（teratoma ）。 表明環(huán)境影響早期胚胎細胞的決定和分化。第五十張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月例三、畸胎癌細胞移植實驗 將畸胎癌細胞植于小鼠的正常發(fā)育的囊胚腔中，最終發(fā)育成一個正常的小鼠。 將正常發(fā)育的胚胎細胞

21、移植入腎或睪丸中，形成畸胎瘤。 表明環(huán)境影響細胞分化。實驗也證明畸胎癌細胞可逆轉(zhuǎn)為正常細胞，說明癌細胞的發(fā)生可能有兩種觀點： 基因突變引起增殖失控； 基因調(diào)控失誤引起增殖失控。圖示第五十一張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月2、細胞相互作用誘導細胞分化胚胎誘導是胚胎形成中有序分化的重要因素。能對其它細胞起誘導作用的細胞稱誘導者（inductor），接受誘導的組織或細胞稱為反應者。 胚胎誘導 （embryonic induction）在胚胎發(fā)育過程中，一部分細胞對鄰近的另一部分細胞產(chǎn)生影響，并決定其分化方向的作用稱為胚胎誘導。（1）胚胎誘導第五十二張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月例一、外凸原腸胚實驗說明外胚層分化為神經(jīng)板需要脊索中胚層的誘導。外胚層胚孔背唇(外凸)高滲溶液第五十三張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月例二、背唇移植實驗說明脊索中胚層誘導外胚層分化為神經(jīng)組織移植背唇到另一個原腸胚第五十四張，PPT共六十頁，創(chuàng)作于2022年6月胚胎誘導分為三級： 初級誘導：如脊索中胚層誘導其表面的外胚層發(fā)育神經(jīng)板； 次級誘導：如神經(jīng)板卷成神經(jīng)管后，前端膨大成原腦，其兩側(cè)突出的 視杯再誘導其上方的外胚層形成晶狀體，為次級誘導；