第一章-細(xì)胞命運的決定課件

第一篇發(fā)育生物學(xué)基本原理第一篇發(fā)育生物學(xué)基本原理1第一章細(xì)胞命運的決定多細(xì)胞生物是由多種類型的分化細(xì)胞組成的，發(fā)育的過程同時也是不斷進(jìn)行細(xì)胞分化的過程細(xì)胞分化：細(xì)胞表型多樣化和功能多樣化產(chǎn)生的過程細(xì)胞命運：指正常發(fā)育情況下細(xì)胞將發(fā)育的方向，這種方向可因條件的改變而改變第一章細(xì)胞命運的決定多細(xì)胞生物是由多種類型的分化細(xì)胞組成2細(xì)胞定型與分化細(xì)胞定型（cellcommitment）----細(xì)胞在表現(xiàn)出明顯的形態(tài)和功能變化之前，將發(fā)生一些隱蔽的變化，使細(xì)胞命運朝特定方向發(fā)展的過程（一）、定型的兩個時相1、特化（specification）----當(dāng)一個細(xì)胞或組織放在中性環(huán)境(如培養(yǎng)皿中培養(yǎng))可以自主分化時，那么這個細(xì)胞或組織被認(rèn)為是命運已經(jīng)特化了。此類細(xì)胞發(fā)育命運是可變的2、決定（determination）----當(dāng)一個細(xì)胞或組織放在胚胎另一個部位可以自主分化時，那么這個細(xì)胞或組織被認(rèn)為是命運已經(jīng)決定了。此類細(xì)胞的發(fā)育命運是不可逆的細(xì)胞命運決定？細(xì)胞特性發(fā)生了不可逆的改變，發(fā)育潛力已經(jīng)單一化。（一）、定型的兩個時相細(xì)胞命運決定？細(xì)胞特性發(fā)生了不可逆的改3第一章--細(xì)胞命運的決定課件4（二）、定型的兩種方式1、自主特化（autonomousspecification）------細(xì)胞發(fā)育命運完全由內(nèi)部細(xì)胞質(zhì)組分決定的細(xì)胞定型方式。通過胞質(zhì)隔離實現(xiàn)胞質(zhì)隔離cytoplasmicsegregation

-----受精卵內(nèi)特定的細(xì)胞質(zhì)，隨著卵裂被分配到特定的裂球中，這些特殊細(xì)胞質(zhì)將決定裂球的發(fā)育命運，與鄰近細(xì)胞無關(guān)。鑲嵌型發(fā)育（mosaicdevelopment），自主型發(fā)育-------以自主特化為特點的胚胎發(fā)育模式（櫛水母、環(huán)節(jié)動物、線蟲、軟體動物、海鞘）（二）、定型的兩種方式52、漸進(jìn)特化（依賴型特化dependentspecification）------細(xì)胞的定型分化依賴于周圍的細(xì)胞或組織。同一種細(xì)胞可能因在不同的細(xì)胞或組織環(huán)境中，命運不同；通過胚胎誘導(dǎo)實現(xiàn)胚胎誘導(dǎo)Embryonicinduction

-----胚胎發(fā)育中，一部分細(xì)胞或組織對其鄰近的另一部分細(xì)胞或組織產(chǎn)生影響，并決定其分化方向（命運）的作用調(diào)整型發(fā)育（regulativedevelopment）

----以細(xì)胞依賴型特化為特點的胚胎發(fā)育模式（海膽、兩棲類、魚類等）2、漸進(jìn)特化（依賴型特化dependentspecific6細(xì)胞定型方式及其特點

自主特化依賴型特化1、多數(shù)無脊椎動物具有所有脊椎動物及少數(shù)無脊椎動物2、細(xì)胞命運由其所獲得的卵內(nèi)細(xì)胞命運由細(xì)胞之間相互作用決特定的細(xì)胞質(zhì)組分決定定，細(xì)胞的相對位置頗為重要3、卵裂方式不可改變卵裂方式可以改變4、裂球發(fā)育命運一般不可改變裂球的命運可改變5、細(xì)胞特化發(fā)生在胚胎細(xì)胞大量的細(xì)胞重排和遷移發(fā)生在大量遷移之前細(xì)胞特化之前或與細(xì)胞特化相伴6、產(chǎn)生“鑲嵌型”發(fā)育產(chǎn)生“調(diào)整型”發(fā)育注：一般兩種細(xì)胞定型同時存在于胚胎發(fā)育中，但不同動物兩種方式發(fā)揮作用的程度不同細(xì)胞定型方式及其特點7一、形態(tài)發(fā)生決定子Morphogeneticdeterminant----胚胎細(xì)胞中存在的決定細(xì)胞發(fā)育命運的物質(zhì)。又稱成形素（morphogen）或胞質(zhì)決定子（cytoplasmicdeterminant）

大量研究證明，不論是以鑲嵌型發(fā)育為主還是以調(diào)整型發(fā)育為主,形態(tài)發(fā)生決定子廣泛存在于各種動物的卵子細(xì)胞質(zhì)中胞質(zhì)定域Cytoplasmiclocalization：形態(tài)發(fā)生決定子在卵細(xì)胞質(zhì)中呈一定形式分布，受精時發(fā)生運動，被分割到一定區(qū)域，進(jìn)而進(jìn)入不同的分裂球中決定分裂球發(fā)育命運的現(xiàn)象。第一節(jié)細(xì)胞命運通過形態(tài)發(fā)生決定子自主特化一、形態(tài)發(fā)生決定子Morphogeneticdetermi81、黃色新月與海鞘肌肉形成Chabry1887，將海鞘分裂球分離后培養(yǎng)：海鞘每個裂球都可以自主發(fā)育，海鞘胚胎好像是由能自我分化的各部分相加構(gòu)成的鑲嵌體。海鞘裂球的發(fā)育命運在8細(xì)胞期已決定，分離后能夠自我分化。但神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育需分裂球之間的相互誘導(dǎo)。黃色新月含有調(diào)節(jié)肌肉細(xì)胞特異基因表達(dá)的卵質(zhì)決定子

1、黃色新月與海鞘肌肉形成黃色新月含有調(diào)節(jié)肌肉細(xì)胞特異基因表92、極葉與軟體動物中胚層形成極葉----卵裂時細(xì)胞質(zhì)向植物極遷移集中而成的細(xì)胞質(zhì)突起。環(huán)節(jié)、軟體動物在卵裂早期均有極葉產(chǎn)生極葉→與中胚層形成（肌肉和殼腺）密切相關(guān)。3葉期切除極葉，剩余部分正常發(fā)育，但缺失中胚層結(jié)構(gòu)。如果吸除極葉區(qū)胞質(zhì)，胚胎發(fā)育正常；將極葉胞質(zhì)吸取并注射到B細(xì)胞中，未見B細(xì)胞產(chǎn)生中胚層結(jié)構(gòu)。推測：形態(tài)發(fā)生決定子可能位于該區(qū)域皮質(zhì)部的胞質(zhì)或細(xì)胞骨架上2、極葉與軟體動物中胚層形成3葉期切除極葉，剩余部分正常發(fā)育10帽貝纖毛細(xì)胞預(yù)定成纖毛細(xì)胞16細(xì)胞纖毛幼蟲動物極觀48細(xì)胞分離的裂球中已經(jīng)含有決定自身發(fā)育命運、分裂節(jié)奏和卵裂模式的細(xì)胞質(zhì)帽貝纖毛細(xì)胞預(yù)定成纖毛細(xì)胞16細(xì)胞纖毛幼蟲動物極觀48細(xì)胞分113、生殖質(zhì)與生殖細(xì)胞生殖質(zhì)（極質(zhì)，P顆粒）：含有生殖細(xì)胞決定子的細(xì)胞質(zhì)，

獲得生殖質(zhì)的卵裂球?qū)⑿纬稍臣?xì)胞

（1）線蟲：副蛔蟲

Parascarisaequorum

染色體消減（chromosomediminution）----卵裂時，染色體不同程度丟失在細(xì)胞質(zhì)中的現(xiàn)象染色質(zhì)消減者—體細(xì)胞；染色質(zhì)不消減者—原生殖細(xì)胞正常離心改變第1次裂面位置植物極處含有抑制染色體消減的細(xì)胞質(zhì)3、生殖質(zhì)與生殖細(xì)胞正常離心改變第1次裂面位置植物極處含有抑12秀麗隱桿線蟲Caenorhabditiselegans——

胚胎細(xì)胞命運主要由卵內(nèi)細(xì)胞質(zhì)決定，而非鄰近細(xì)胞間相互作用決定SKN-1PIE-1秀麗隱桿線蟲CaenorhabditiselegansS134、櫛水母細(xì)胞質(zhì)定域的重新排列有些細(xì)胞質(zhì)定域并不是預(yù)先存在于合子中，而是在卵裂中重新確立櫛水母（ctenophores）鞭毛上面有櫛板和發(fā)光細(xì)胞櫛板（E）、發(fā)光細(xì)胞（M），決定發(fā)生在8細(xì)胞以后，即：8細(xì)胞之前兩種決定子在細(xì)胞中同時存在，8細(xì)胞之后分離到不同細(xì)胞4、櫛水母細(xì)胞質(zhì)定域的重新排列櫛板（E）、發(fā)光細(xì)胞（M14二、形態(tài)發(fā)生決定子的性質(zhì)某些特異性蛋白質(zhì)和/或mRNA等生物大分子物質(zhì)，他們可以激活或抑制某些基因表達(dá)，從而決定細(xì)胞分化方向（一）、海鞘形態(tài)發(fā)生決定子（兩類）1、可以激活基因轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)（蛋白因子）玻璃海鞘（Ciona）放線菌素D（轉(zhuǎn)錄抑制劑）可以造成培養(yǎng)中的海鞘胚胎不形成AchE，說明該酶基因未被激活；進(jìn)一步注射海鞘不同發(fā)育階段胚胎的mRNA到蛙卵中，可以產(chǎn)生AchE。海鞘胚胎中多數(shù)組織特異性結(jié)構(gòu)的形成都對轉(zhuǎn)錄抑制劑敏感2、可能是以mRNA的形式存在于卵內(nèi)一定區(qū)域堿性磷酸酶是海鞘內(nèi)胚層特異性酶，放線菌素D不起作用，但用嘌呤霉素（蛋白質(zhì)抑制劑）處理，則ALPase產(chǎn)生受阻，說明形成該酶的mRNA已存在于卵質(zhì)中，在卵裂時被分配到內(nèi)胚層細(xì)胞中。二、形態(tài)發(fā)生決定子的性質(zhì)某些特異性蛋白質(zhì)和/或mRNA等生物15（二）、果蠅極質(zhì)（生殖細(xì)胞決定子，生殖質(zhì)）由蛋白質(zhì)和RNA組成1、gclmRNA

gclmRNA由卵巢中的營養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)運至卵子，并最終定位于卵子后端的極質(zhì)中，其翻譯的蛋白質(zhì)進(jìn)入核中構(gòu)成極細(xì)胞中不可缺少的組分。如果缺少，則無生殖細(xì)胞產(chǎn)生2、NANOS蛋白

NanosmRNA位于卵子的后端，如卵中缺少它翻譯的NANOS蛋白，極細(xì)胞不能遷移到生殖嵴中，從而不能形成生殖細(xì)胞（二）、果蠅極質(zhì)（生殖細(xì)胞決定子，生殖質(zhì)）1、gclmRN163、oskarmRNA調(diào)控極質(zhì)的形成和裝配

oskarmRNA含量的多少決定極細(xì)胞數(shù)量;

oskarmRNA決定極細(xì)胞的生成位置，在OskarmRNA所處的

位置產(chǎn)生

4、數(shù)個母源效應(yīng)基因（maternal-effectgene)與之有關(guān)

3、oskarmRNA調(diào)控極質(zhì)的形成和裝配

17第二節(jié)細(xì)胞命運通過相互作用漸進(jìn)特化自主特化中的每個細(xì)胞命運由其“祖先”決定，即不同細(xì)胞內(nèi)含有不同的形態(tài)發(fā)生決定子，它們決定細(xì)胞的命運，構(gòu)成鑲嵌型發(fā)育類型。如多數(shù)無脊椎動物發(fā)育依賴性特化中的每個細(xì)胞命運取決于它遇到哪些細(xì)胞，每個細(xì)胞開始都有相似的潛能，構(gòu)成調(diào)整型發(fā)育，細(xì)胞命運由胚胎細(xì)胞的相互作用決定。如多數(shù)脊椎動物第二節(jié)細(xì)胞命運通過相互作用漸進(jìn)特化自主特化中的每個細(xì)胞命18一、種質(zhì)學(xué)說細(xì)胞分化的種質(zhì)學(xué)說：染色體是由各種決定細(xì)胞發(fā)育命運的核決定子組成，受精卵在分裂時，每個裂球內(nèi)都分配有相同數(shù)目的染色體，但是組成染色體的核決定子并不均等分配到每個裂球中，由此決定細(xì)胞不同的發(fā)育命運；決定子生殖細(xì)胞含有全部的核決定子，它具有連續(xù)性和永生性的特點1、Wismann細(xì)胞分化的種質(zhì)學(xué)說（germplasmtheary）一、種質(zhì)學(xué)說細(xì)胞分化的種質(zhì)學(xué)說：染色體是由各種決定細(xì)胞發(fā)育命192、WilhelmRoux:鑲嵌型發(fā)育實驗：實驗結(jié)果與Wismann種質(zhì)學(xué)說吻合。認(rèn)為：蛙胚是由能自我分化的各部分組合在一起形成的鑲嵌體，每個細(xì)胞接受特定的核決定子，由此分化為相應(yīng)的組織細(xì)胞貢獻(xiàn)：提出鑲嵌型發(fā)育的理論McClendon實驗表明，不存在核決定子不均等分配的現(xiàn)象2、WilhelmRoux:鑲嵌型發(fā)育McClendon20二、HansDriesh：海膽的調(diào)整型發(fā)育實驗1：劇烈震蕩分離海膽早期胚胎（2、4細(xì)胞）；改變卵裂過程（第三次卵裂時），均可產(chǎn)生正常的胚胎；與Weismann和Roux有關(guān)細(xì)胞分化是核決定子不均等分離引起的假說不一致；意義：海膽胚胎是一個和諧等能系統(tǒng)，它能把獨立自主發(fā)育成完整胚胎的各部分組織在一起協(xié)調(diào)作用發(fā)育成單個完整的有機體二、HansDriesh：海膽的調(diào)整型發(fā)育21SevenH?rstadius：雙梯度模型

（動、植物極化梯度平衡）實驗2(1928-1935)：卵子早期胚胎沿赤道切開時，動物極一半發(fā)育成永久囊胚，植物極一半發(fā)育成據(jù)膨大消化管的不正常幼蟲推論：海膽胚胎不是由完全等能的細(xì)胞組成的集合體；海膽胚胎在一定程度上呈鑲嵌性發(fā)育（至少沿動物極軸如此）SevenH?rstadius：雙梯度模型卵子早期胚胎沿赤22實驗3：海膽64細(xì)胞：an1,an2,veg1→外胚層；veg2→內(nèi)胚層；小分裂球→中胚層結(jié)論：植物極細(xì)胞具有抑制動物極化的能力。抑制動物極化的作用稱為植物極化；小分裂球比veg2、veg2比veg1具有更強的抑制動物極化的能力；海膽胚胎中植物極化的能力從植物極到動物極遞減實驗3：海膽64細(xì)胞：結(jié)論：23實驗4：海膽32細(xì)胞時：單獨培養(yǎng)每一層細(xì)胞，an1、an2、veg1→永久囊胚；veg2→出現(xiàn)植物極化

將每層細(xì)胞分別于1，2，4個小分裂球組合培養(yǎng)；

an1+4個小分裂球→正常幼蟲；an2+2個小分裂球→正常幼蟲；an2+4個小分裂球→幼蟲具膨大的消化管veg1+1個小分裂球→幼蟲消化管異常膨大結(jié)論：海膽胚胎中還存在一個動物極化梯度（沿動物極到植物極遞減）總結(jié)：1、海膽胚胎存在植物極化和動物極化兩個對立的梯度；其正常發(fā)育依賴于兩個梯度的平衡；某些蛋白抑制劑（重金屬、NaSCN和伊萬斯藍(lán)）可減弱植物極化因子的作用，而某些呼吸抑制劑（CO、KCN、NaN3、Li+）可減弱動物極化因子的作用。2、裂球的預(yù)期命運只要還未決定，都是可以調(diào)整的。裂球的發(fā)育命運一旦由于動物極細(xì)胞質(zhì)和植物極細(xì)胞質(zhì)彼此分裂而決定下來，便失去調(diào)整能力。即使在調(diào)整型發(fā)育的胚胎中，總會從某一時期開始，胚胎細(xì)胞的發(fā)育潛能逐漸受到限制。3、海膽胚胎在32細(xì)胞以后，多數(shù)裂球不能再形成完整胚胎實驗4：海膽32細(xì)胞時：24三、兩棲類發(fā)育調(diào)控（一）、胚胎細(xì)胞的漸進(jìn)決定HansSpemann和她的學(xué)生的重要實驗結(jié)扎分離實驗（沿動植物極軸并且和第一次卵裂面平行）：結(jié)論：兩棲類早期胚胎細(xì)胞核具有遺傳等同性，每個細(xì)胞核都能產(chǎn)生完整的有機體推測：灰色新月區(qū)域物質(zhì)的重要性在于，此區(qū)含有背唇，它具發(fā)動原腸作用的能力；胚胎發(fā)育的關(guān)鍵性變化就發(fā)生在原腸作用過程中，遷移到一定位置的細(xì)胞的相互作用結(jié)扎面是否經(jīng)過灰色新月中央結(jié)扎核遷移有尾兩棲類無尾兩棲類三、兩棲類發(fā)育調(diào)控（一）、胚胎細(xì)胞的漸進(jìn)決定結(jié)扎面是否經(jīng)過灰25蠑螈原腸作用時外胚層的決定移植實驗：蠑螈原腸胚早期和晚期細(xì)胞分別互換結(jié)論：蠑螈早期原腸胚細(xì)胞發(fā)育的預(yù)期潛能大于預(yù)期命運（命運尚未決定），即表現(xiàn)為依賴型發(fā)育，細(xì)胞的命運取決于其所處的位置。隨著發(fā)育，細(xì)胞的潛能逐漸受限，晚期原腸胚細(xì)胞為已決定細(xì)胞，表現(xiàn)為自主型發(fā)育預(yù)定神經(jīng)外胚層預(yù)定表皮外胚層表皮形成早期原腸胚移植晚期原腸胚移植蠑螈原腸作用時預(yù)定神經(jīng)外胚層預(yù)定表皮外胚層表皮形成早期原腸胚26兩棲動物眼區(qū)細(xì)胞的潛能隨發(fā)育時期的不同而改變

原腸胚中眼區(qū)將發(fā)育為眼睛。

將原腸胚中眼區(qū)細(xì)胞移植到神經(jīng)胚的軀干區(qū)，它們將按新部位的命運發(fā)育為體節(jié)和脊索。將神經(jīng)胚中眼區(qū)細(xì)胞移植到神經(jīng)胚的軀干區(qū)，它們?nèi)詫l(fā)育為類似于眼的結(jié)構(gòu)。胚胎發(fā)育早期，細(xì)胞的發(fā)育潛力更大！兩棲動物眼區(qū)細(xì)胞的潛能隨發(fā)育時期的不同而改變

原腸胚中眼區(qū)將27（二）、初級胚胎誘導(dǎo)Embryonicinduction：胚胎發(fā)育中，一部分細(xì)胞或組織對其鄰近的另一部分細(xì)胞或組織產(chǎn)生影響，并決定其分化方向（命運）的作用誘導(dǎo)者：產(chǎn)生影響并引起另一部分

細(xì)胞或組織分化方向改變的這一部分細(xì)胞反應(yīng)組織：接受影響并改變分化方向的細(xì)胞或組織Primaryembryonicinduction：脊索中胚層誘導(dǎo)外胚層細(xì)胞分化成神經(jīng)組織的過程（神經(jīng)誘導(dǎo)）實驗（SpemannandMangold）：背唇為組織者（二）、初級胚胎誘導(dǎo)背唇為組織者28第一章--細(xì)胞命運的決定課件29第一章--細(xì)胞命運的決定課件30組織者：能夠誘導(dǎo)外胚層形成神經(jīng)系統(tǒng)，并能和其他組織一起調(diào)整成為中軸器官的胚孔背唇部分（可誘導(dǎo)次生胚胎產(chǎn)生的胚胎部分）業(yè)已證明，胚孔背唇在文昌魚、園口動物和各種兩棲類胚胎中都能組織次生胚胎的形成；魚類的早期胚盾、鳥類和哺乳類的原結(jié)也能誘導(dǎo)次生胚胎的形成斑馬魚胚盾誘導(dǎo)亨氏結(jié)的誘導(dǎo)（鴨→雞）組織者：能夠誘導(dǎo)外胚層形成神經(jīng)系統(tǒng)，并能和其他組織一起調(diào)整成31細(xì)胞在表現(xiàn)出明顯的形態(tài)和功能變化之前，將發(fā)生一些隱蔽的變化，使細(xì)胞命運朝特定方向發(fā)展的過程形態(tài)發(fā)生決定子導(dǎo)致細(xì)胞的自主特化；細(xì)胞間相互作用產(chǎn)生細(xì)胞的漸進(jìn)特化細(xì)胞命運決定細(xì)胞在表現(xiàn)出明顯的形態(tài)和功能變化之前，將發(fā)生一些隱蔽的變化，32第一篇發(fā)育生物學(xué)基本原理第一篇發(fā)育生物學(xué)基本原理33第一章細(xì)胞命運的決定多細(xì)胞生物是由多種類型的分化細(xì)胞組成的，發(fā)育的過程同時也是不斷進(jìn)行細(xì)胞分化的過程細(xì)胞分化：細(xì)胞表型多樣化和功能多樣化產(chǎn)生的過程細(xì)胞命運：指正常發(fā)育情況下細(xì)胞將發(fā)育的方向，這種方向可因條件的改變而改變第一章細(xì)胞命運的決定多細(xì)胞生物是由多種類型的分化細(xì)胞組成34細(xì)胞定型與分化細(xì)胞定型（cellcommitment）----細(xì)胞在表現(xiàn)出明顯的形態(tài)和功能變化之前，將發(fā)生一些隱蔽的變化，使細(xì)胞命運朝特定方向發(fā)展的過程（一）、定型的兩個時相1、特化（specification）----當(dāng)一個細(xì)胞或組織放在中性環(huán)境(如培養(yǎng)皿中培養(yǎng))可以自主分化時，那么這個細(xì)胞或組織被認(rèn)為是命運已經(jīng)特化了。此類細(xì)胞發(fā)育命運是可變的2、決定（determination）----當(dāng)一個細(xì)胞或組織放在胚胎另一個部位可以自主分化時，那么這個細(xì)胞或組織被認(rèn)為是命運已經(jīng)決定了。此類細(xì)胞的發(fā)育命運是不可逆的細(xì)胞命運決定？細(xì)胞特性發(fā)生了不可逆的改變，發(fā)育潛力已經(jīng)單一化。（一）、定型的兩個時相細(xì)胞命運決定？細(xì)胞特性發(fā)生了不可逆的改35第一章--細(xì)胞命運的決定課件36（二）、定型的兩種方式1、自主特化（autonomousspecification）------細(xì)胞發(fā)育命運完全由內(nèi)部細(xì)胞質(zhì)組分決定的細(xì)胞定型方式。通過胞質(zhì)隔離實現(xiàn)胞質(zhì)隔離cytoplasmicsegregation

-----受精卵內(nèi)特定的細(xì)胞質(zhì)，隨著卵裂被分配到特定的裂球中，這些特殊細(xì)胞質(zhì)將決定裂球的發(fā)育命運，與鄰近細(xì)胞無關(guān)。鑲嵌型發(fā)育（mosaicdevelopment），自主型發(fā)育-------以自主特化為特點的胚胎發(fā)育模式（櫛水母、環(huán)節(jié)動物、線蟲、軟體動物、海鞘）（二）、定型的兩種方式372、漸進(jìn)特化（依賴型特化dependentspecification）------細(xì)胞的定型分化依賴于周圍的細(xì)胞或組織。同一種細(xì)胞可能因在不同的細(xì)胞或組織環(huán)境中，命運不同；通過胚胎誘導(dǎo)實現(xiàn)胚胎誘導(dǎo)Embryonicinduction

-----胚胎發(fā)育中，一部分細(xì)胞或組織對其鄰近的另一部分細(xì)胞或組織產(chǎn)生影響，并決定其分化方向（命運）的作用調(diào)整型發(fā)育（regulativedevelopment）

----以細(xì)胞依賴型特化為特點的胚胎發(fā)育模式（海膽、兩棲類、魚類等）2、漸進(jìn)特化（依賴型特化dependentspecific38細(xì)胞定型方式及其特點

自主特化依賴型特化1、多數(shù)無脊椎動物具有所有脊椎動物及少數(shù)無脊椎動物2、細(xì)胞命運由其所獲得的卵內(nèi)細(xì)胞命運由細(xì)胞之間相互作用決特定的細(xì)胞質(zhì)組分決定定，細(xì)胞的相對位置頗為重要3、卵裂方式不可改變卵裂方式可以改變4、裂球發(fā)育命運一般不可改變裂球的命運可改變5、細(xì)胞特化發(fā)生在胚胎細(xì)胞大量的細(xì)胞重排和遷移發(fā)生在大量遷移之前細(xì)胞特化之前或與細(xì)胞特化相伴6、產(chǎn)生“鑲嵌型”發(fā)育產(chǎn)生“調(diào)整型”發(fā)育注：一般兩種細(xì)胞定型同時存在于胚胎發(fā)育中，但不同動物兩種方式發(fā)揮作用的程度不同細(xì)胞定型方式及其特點39一、形態(tài)發(fā)生決定子Morphogeneticdeterminant----胚胎細(xì)胞中存在的決定細(xì)胞發(fā)育命運的物質(zhì)。又稱成形素（morphogen）或胞質(zhì)決定子（cytoplasmicdeterminant）

大量研究證明，不論是以鑲嵌型發(fā)育為主還是以調(diào)整型發(fā)育為主,形態(tài)發(fā)生決定子廣泛存在于各種動物的卵子細(xì)胞質(zhì)中胞質(zhì)定域Cytoplasmiclocalization：形態(tài)發(fā)生決定子在卵細(xì)胞質(zhì)中呈一定形式分布，受精時發(fā)生運動，被分割到一定區(qū)域，進(jìn)而進(jìn)入不同的分裂球中決定分裂球發(fā)育命運的現(xiàn)象。第一節(jié)細(xì)胞命運通過形態(tài)發(fā)生決定子自主特化一、形態(tài)發(fā)生決定子Morphogeneticdetermi401、黃色新月與海鞘肌肉形成Chabry1887，將海鞘分裂球分離后培養(yǎng)：海鞘每個裂球都可以自主發(fā)育，海鞘胚胎好像是由能自我分化的各部分相加構(gòu)成的鑲嵌體。海鞘裂球的發(fā)育命運在8細(xì)胞期已決定，分離后能夠自我分化。但神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育需分裂球之間的相互誘導(dǎo)。黃色新月含有調(diào)節(jié)肌肉細(xì)胞特異基因表達(dá)的卵質(zhì)決定子

1、黃色新月與海鞘肌肉形成黃色新月含有調(diào)節(jié)肌肉細(xì)胞特異基因表412、極葉與軟體動物中胚層形成極葉----卵裂時細(xì)胞質(zhì)向植物極遷移集中而成的細(xì)胞質(zhì)突起。環(huán)節(jié)、軟體動物在卵裂早期均有極葉產(chǎn)生極葉→與中胚層形成（肌肉和殼腺）密切相關(guān)。3葉期切除極葉，剩余部分正常發(fā)育，但缺失中胚層結(jié)構(gòu)。如果吸除極葉區(qū)胞質(zhì)，胚胎發(fā)育正常；將極葉胞質(zhì)吸取并注射到B細(xì)胞中，未見B細(xì)胞產(chǎn)生中胚層結(jié)構(gòu)。推測：形態(tài)發(fā)生決定子可能位于該區(qū)域皮質(zhì)部的胞質(zhì)或細(xì)胞骨架上2、極葉與軟體動物中胚層形成3葉期切除極葉，剩余部分正常發(fā)育42帽貝纖毛細(xì)胞預(yù)定成纖毛細(xì)胞16細(xì)胞纖毛幼蟲動物極觀48細(xì)胞分離的裂球中已經(jīng)含有決定自身發(fā)育命運、分裂節(jié)奏和卵裂模式的細(xì)胞質(zhì)帽貝纖毛細(xì)胞預(yù)定成纖毛細(xì)胞16細(xì)胞纖毛幼蟲動物極觀48細(xì)胞分433、生殖質(zhì)與生殖細(xì)胞生殖質(zhì)（極質(zhì)，P顆粒）：含有生殖細(xì)胞決定子的細(xì)胞質(zhì)，

獲得生殖質(zhì)的卵裂球?qū)⑿纬稍臣?xì)胞

（1）線蟲：副蛔蟲

Parascarisaequorum

染色體消減（chromosomediminution）----卵裂時，染色體不同程度丟失在細(xì)胞質(zhì)中的現(xiàn)象染色質(zhì)消減者—體細(xì)胞；染色質(zhì)不消減者—原生殖細(xì)胞正常離心改變第1次裂面位置植物極處含有抑制染色體消減的細(xì)胞質(zhì)3、生殖質(zhì)與生殖細(xì)胞正常離心改變第1次裂面位置植物極處含有抑44秀麗隱桿線蟲Caenorhabditiselegans——

胚胎細(xì)胞命運主要由卵內(nèi)細(xì)胞質(zhì)決定，而非鄰近細(xì)胞間相互作用決定SKN-1PIE-1秀麗隱桿線蟲CaenorhabditiselegansS454、櫛水母細(xì)胞質(zhì)定域的重新排列有些細(xì)胞質(zhì)定域并不是預(yù)先存在于合子中，而是在卵裂中重新確立櫛水母（ctenophores）鞭毛上面有櫛板和發(fā)光細(xì)胞櫛板（E）、發(fā)光細(xì)胞（M），決定發(fā)生在8細(xì)胞以后，即：8細(xì)胞之前兩種決定子在細(xì)胞中同時存在，8細(xì)胞之后分離到不同細(xì)胞4、櫛水母細(xì)胞質(zhì)定域的重新排列櫛板（E）、發(fā)光細(xì)胞（M46二、形態(tài)發(fā)生決定子的性質(zhì)某些特異性蛋白質(zhì)和/或mRNA等生物大分子物質(zhì)，他們可以激活或抑制某些基因表達(dá)，從而決定細(xì)胞分化方向（一）、海鞘形態(tài)發(fā)生決定子（兩類）1、可以激活基因轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)（蛋白因子）玻璃海鞘（Ciona）放線菌素D（轉(zhuǎn)錄抑制劑）可以造成培養(yǎng)中的海鞘胚胎不形成AchE，說明該酶基因未被激活；進(jìn)一步注射海鞘不同發(fā)育階段胚胎的mRNA到蛙卵中，可以產(chǎn)生AchE。海鞘胚胎中多數(shù)組織特異性結(jié)構(gòu)的形成都對轉(zhuǎn)錄抑制劑敏感2、可能是以mRNA的形式存在于卵內(nèi)一定區(qū)域堿性磷酸酶是海鞘內(nèi)胚層特異性酶，放線菌素D不起作用，但用嘌呤霉素（蛋白質(zhì)抑制劑）處理，則ALPase產(chǎn)生受阻，說明形成該酶的mRNA已存在于卵質(zhì)中，在卵裂時被分配到內(nèi)胚層細(xì)胞中。二、形態(tài)發(fā)生決定子的性質(zhì)某些特異性蛋白質(zhì)和/或mRNA等生物47（二）、果蠅極質(zhì)（生殖細(xì)胞決定子，生殖質(zhì)）由蛋白質(zhì)和RNA組成1、gclmRNA

gclmRNA由卵巢中的營養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)運至卵子，并最終定位于卵子后端的極質(zhì)中，其翻譯的蛋白質(zhì)進(jìn)入核中構(gòu)成極細(xì)胞中不可缺少的組分。如果缺少，則無生殖細(xì)胞產(chǎn)生2、NANOS蛋白

NanosmRNA位于卵子的后端，如卵中缺少它翻譯的NANOS蛋白，極細(xì)胞不能遷移到生殖嵴中，從而不能形成生殖細(xì)胞（二）、果蠅極質(zhì)（生殖細(xì)胞決定子，生殖質(zhì)）1、gclmRN483、oskarmRNA調(diào)控極質(zhì)的形成和裝配

oskarmRNA含量的多少決定極細(xì)胞數(shù)量;

oskarmRNA決定極細(xì)胞的生成位置，在OskarmRNA所處的

位置產(chǎn)生

4、數(shù)個母源效應(yīng)基因（maternal-effectgene)與之有關(guān)

3、oskarmRNA調(diào)控極質(zhì)的形成和裝配

49第二節(jié)細(xì)胞命運通過相互作用漸進(jìn)特化自主特化中的每個細(xì)胞命運由其“祖先”決定，即不同細(xì)胞內(nèi)含有不同的形態(tài)發(fā)生決定子，它們決定細(xì)胞的命運，構(gòu)成鑲嵌型發(fā)育類型。如多數(shù)無脊椎動物發(fā)育依賴性特化中的每個細(xì)胞命運取決于它遇到哪些細(xì)胞，每個細(xì)胞開始都有相似的潛能，構(gòu)成調(diào)整型發(fā)育，細(xì)胞命運由胚胎細(xì)胞的相互作用決定。如多數(shù)脊椎動物第二節(jié)細(xì)胞命運通過相互作用漸進(jìn)特化自主特化中的每個細(xì)胞命50一、種質(zhì)學(xué)說細(xì)胞分化的種質(zhì)學(xué)說：染色體是由各種決定細(xì)胞發(fā)育命運的核決定子組成，受精卵在分裂時，每個裂球內(nèi)都分配有相同數(shù)目的染色體，但是組成染色體的核決定子并不均等分配到每個裂球中，由此決定細(xì)胞不同的發(fā)育命運；決定子生殖細(xì)胞含有全部的核決定子，它具有連續(xù)性和永生性的特點1、Wismann細(xì)胞分化的種質(zhì)學(xué)說（germplasmtheary）一、種質(zhì)學(xué)說細(xì)胞分化的種質(zhì)學(xué)說：染色體是由各種決定細(xì)胞發(fā)育命512、WilhelmRoux:鑲嵌型發(fā)育實驗：實驗結(jié)果與Wismann種質(zhì)學(xué)說吻合。認(rèn)為：蛙胚是由能自我分化的各部分組合在一起形成的鑲嵌體，每個細(xì)胞接受特定的核決定子，由此分化為相應(yīng)的組織細(xì)胞貢獻(xiàn)：提出鑲嵌型發(fā)育的理論McClendon實驗表明，不存在核決定子不均等分配的現(xiàn)象2、WilhelmRoux:鑲嵌型發(fā)育McClendon52二、HansDriesh：海膽的調(diào)整型發(fā)育實驗1：劇烈震蕩分離海膽早期胚胎（2、4細(xì)胞）；改變卵裂過程（第三次卵裂時），均可產(chǎn)生正常的胚胎；與Weismann和Roux有關(guān)細(xì)胞分化是核決定子不均等分離引起的假說不一致；意義：海膽胚胎是一個和諧等能系統(tǒng)，它能把獨立自主發(fā)育成完整胚胎的各部分組織在一起協(xié)調(diào)作用發(fā)育成單個完整的有機體二、HansDriesh：海膽的調(diào)整型發(fā)育53SevenH?rstadius：雙梯度模型

（動、植物極化梯度平衡）實驗2(1928-1935)：卵子早期胚胎沿赤道切開時，動物極一半發(fā)育成永久囊胚，植物極一半發(fā)育成據(jù)膨大消化管的不正常幼蟲推論：海膽胚胎不是由完全等能的細(xì)胞組成的集合體；海膽胚胎在一定程度上呈鑲嵌性發(fā)育（至少沿動物極軸如此）SevenH?rstadius：雙梯度模型卵子早期胚胎沿赤54實驗3：海膽64細(xì)胞：an1,an2,veg1→外胚層；veg2→內(nèi)胚層；小分裂球→中胚層結(jié)論：植物極細(xì)胞具有抑制動物極化的能