動物細胞生物學(xué)10-細胞的分化_第1頁
動物細胞生物學(xué)10-細胞的分化_第2頁
動物細胞生物學(xué)10-細胞的分化_第3頁
動物細胞生物學(xué)10-細胞的分化_第4頁
動物細胞生物學(xué)10-細胞的分化_第5頁
已閱讀5頁,還剩46頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

動物細胞生物學(xué)

AnimalCellBiology第9章動物細胞的分化Differentiationofanimalcells1細胞分化:在個體發(fā)育中,細胞后代在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異、產(chǎn)生不同的細胞類群的過程。2受精卵的全能性

39.1細胞的出生4細胞是以對稱和非對稱的細胞分裂形式產(chǎn)生的。(a)對稱分裂產(chǎn)生的兩個子代細胞。這樣的子代細胞隨后處于在不同的信號條件下,有不同的命運。非對稱分裂的子代細胞因出生不同,因此有不同的命運。非對稱分裂一般是受來自親代細胞的調(diào)節(jié)分子(綠色)促進

(b)經(jīng)過一系列的對稱分裂和非對稱分裂產(chǎn)生的細胞稱為細胞系。細胞系的模式是受基因控制的。在正常發(fā)育和受感染或毒物影響細胞發(fā)生程序性死亡。細胞生長和發(fā)育過程5干細胞可以產(chǎn)生:

干細胞和分化的細胞

Selfrenewal/Differentiation6(a)干細胞分裂產(chǎn)生兩個細胞,其中一個是與母代相似的干細胞。這樣干細胞群可以維持。

(b)另外一個子代細胞即限制性潛能干細胞開始產(chǎn)生分化的細胞。當(dāng)其分裂時,一個子代細胞是限制性潛能干細胞,另外一個是分化細胞的前體細胞。前體細胞可以分裂產(chǎn)生自身的前體細胞,也可以分化為最終的分化細胞。干細胞分裂的模式圖7胚胎干細胞

可以分化為不同的細胞8(a)人的胚泡是從分裂期的胚胎發(fā)育來的。內(nèi)細胞團從胚胎組織周圍的環(huán)境分離出來,并培養(yǎng)在成纖維細胞的飼養(yǎng)層上提供胚胎細胞營養(yǎng)。單個的細胞被重新培養(yǎng),并形成ES細胞克隆。

(b)人的ES細胞可以分化為多個細胞聚集的胚狀體(embryoidbodies)(top).胚狀體被轉(zhuǎn)移到膠狀的固體培養(yǎng)基中,可以進一步分化形成匯合的細胞束,有幾種類型的細胞,包括神經(jīng)細胞(middle),和上皮細胞(bottom)。培養(yǎng)的ES細胞可以保持和形成分化細胞9組織必須由干細胞群維持10(a)小腸的示意圖。腸上皮細胞是在小腸微絨毛之間的凹陷的底部形成的。位于凹陷的底部是帕內(nèi)特細胞;在其上是四個到六個干細胞,大約是一天分裂一次,形成可以分裂的祖細胞。由于分化的細胞進入微絨毛的上皮,他們停止分裂然后開始吸收腸管內(nèi)的營養(yǎng)。

(b)圖中表示脈沖實驗的結(jié)果。放射性同位素標記的胸苷被添加到培養(yǎng)的小腸上皮組織。放射性同位素標記的胸苷可以摻入到分裂細胞中新合成的DNA中。將培養(yǎng)液洗脫,用新鮮的培養(yǎng)液培養(yǎng),分裂的細胞不會被標記。這些顯微圖片表示,標記40分鐘后,所有標記的細胞都是處于凹陷底部附近。培養(yǎng)后期,標記的細胞逐漸遠離細胞的出生地-凹陷。處于頂部的細胞被釋放出來。這個過程可以保證小腸上皮不斷地被新生的細胞替代。腸上皮細胞的再生11多潛能干細胞可以對稱性分裂來自我更新,或者非對稱性分裂形成骨髓、淋巴干細胞(亮綠色)和一個與親代細胞相似的多潛能子代細胞。根據(jù)出現(xiàn)的細胞素的種類和數(shù)量,骨髓、淋巴干細胞分化為不同類型的前體細胞(暗綠色),不能自我更新。動物脾臟可以清除自身的細胞和引進前體細胞。細胞素引起前體細胞增殖和分化產(chǎn)生了不同類型的血細胞。圖中顯示了支持這一過程的細胞素(紅色).骨髓內(nèi)造血干細胞形成分化的血細胞12細胞的命運是在發(fā)育過程

中逐漸被抑制的13在哺乳動物發(fā)育的早期,細胞遷移形成三個生殖層。處于不同層的細胞有不同的命運,因此就形成了截然不同的細胞系。然而在不同的個體中細胞系也是截然不同的。

(a)是受精后16d人的胚胎示意圖。從外胚層遷移來的第一批細胞首先進入內(nèi)部形成內(nèi)胚層然后收進到鞘中的細胞形成中胚層。剩余的外胚層細胞就發(fā)育為外胚層。內(nèi)胚層相當(dāng)于保護層。羊膜層是沿羊膜腔排列的細胞。

(b)處于相似階段胚胎的三個胚層的橫切面。

(c)列出了由三個胚層發(fā)育的一些組織。動物胚層的命運14在線蟲(C.elegans)

可以看到完整的細胞系15新出生的線蟲的幼蟲。在這個雌雄同體的幼蟲中,通過顯微鏡可以觀察到959種體細胞核。169.2細胞分裂的不對稱性的調(diào)控17許多機制可以導(dǎo)致細胞質(zhì)的不對稱分布,例如一些特殊的蛋白質(zhì)和mRNAs(紅點)形成了極性的親代細胞。如果紡錘絲被定向,細胞質(zhì)就可以被不等分到子代細胞中,發(fā)生了不對稱性分裂。細胞不對稱分裂的一般特征18酵母細胞的分裂

依賴于細胞分裂的不對稱性19通過芽殖分裂產(chǎn)生了一個較大的母系細胞(M)和較小的子代細胞(D)。由于他們具有與原代細胞相同的結(jié)構(gòu)。母系細胞可以進入下一個細胞周期的G1期,然后開始分裂。但是需要在沒有Ash1蛋白但有HOgene的轉(zhuǎn)錄的條件下,開始分裂。較小的子代細胞可以產(chǎn)生Ash1蛋白,不會進行分裂。需要在間期細胞生長后再開始分裂產(chǎn)生一個母系細胞和子代細胞。單倍體酵母細胞分裂的特異性20果蠅的一些不對稱性分裂調(diào)節(jié)蛋白

位于分裂的成神經(jīng)細胞的對立點21(1)早期胚胎可以產(chǎn)生表皮細胞和神經(jīng)細胞。成神經(jīng)細胞是神經(jīng)細胞的干細胞,它是在外胚層細胞從外胚層的上皮脫離時形成的,然后進入到胚胎的內(nèi)部。(2–4)每個成神經(jīng)細胞通過不對稱性分裂來自我更新,產(chǎn)生一個母系細胞(ganglionmothercell,GMC)(5)隨后成神經(jīng)細胞分裂產(chǎn)生更多的GMCs,產(chǎn)生一堆這樣的前體細胞。(6)每個GMC分裂一次產(chǎn)生兩個神經(jīng)元。(7)成神經(jīng)細胞和GMC的后代根據(jù)他們的位置不同就有不同的命運。

果蠅神經(jīng)發(fā)生過程中不對稱性分裂22有絲分裂紡錘體的旋轉(zhuǎn)與

細胞不對稱性分裂因子相連23不同時間的熒光圖片表明在不對稱性分裂的成神經(jīng)細胞中有絲分裂紡錘體是旋轉(zhuǎn)的。將與編碼Tau的基因融合的編碼綠色熒光蛋白的基因注射到早期的果蠅胚胎中,Tau是一個與微管相連的蛋白。圖中顯示的是不同時間的單個的分裂的成神經(jīng)細胞的圖片。在0秒鐘時,相當(dāng)于分裂前期,在細胞的兩端可以看到兩個中心粒。隨著有絲分裂的進行形成紡錘體的微管從極體開始組裝。在隨后的圖片(at32,64,and80s),可以看到紡錘體的形成,并且沿著軸發(fā)生90o旋轉(zhuǎn)。24細胞分裂的不對稱性:卵母細胞的細胞核并不位于中央,而是在細胞外周靠近表面的地方,極體就是從這里形成并釋放出長的,通常把極體釋放的位點稱為北極或動物極,而相對的一極稱為南極或植物極。細胞間的相互作用對細胞分化的影響細胞核與細胞分化細胞分化的機理:251.胚胎誘導(dǎo):在胚胎發(fā)育過程中,一部分細胞影響相鄰細胞向一定方向分化的作用稱為胚胎誘導(dǎo)(embryonicinduction),如脊索可誘導(dǎo)其頂部的外胚層發(fā)育成神經(jīng)板、神經(jīng)溝和神經(jīng)管。視胞可誘導(dǎo)其外面的外胚層形成晶體,而晶體又可誘導(dǎo)外胚層形成角膜。2.分化抑制:用含有成蛙心組織的培養(yǎng)液培養(yǎng)蛙胚,則蛙胚不能發(fā)育出正常的心臟,若去除成蛙心組織,則蛙胚發(fā)育正常,這種作用稱分化抑制。3.細胞數(shù)量效應(yīng):如小鼠胚胎胰腺原基在體外進行組織培養(yǎng)時,可發(fā)育成具有功能的胰腺組織,但如果把胰原基切成8小塊分別培養(yǎng),則都不能形成胰腺組織,如果再把分開的小塊合起來,又可形成胰腺組織,可見細胞數(shù)量對誘導(dǎo)組織形成是必要的。細胞間的相互作用對細胞分化的影響:264.細胞外基質(zhì):如干細胞在IV型膠原和層粘連蛋白上演變?yōu)樯掀ぜ毎?,在I型膠原和纖粘連蛋白上形成纖維細胞,在II型膠原及軟骨粘連蛋白上發(fā)育為軟骨細胞。在發(fā)育與創(chuàng)傷組織中,透明質(zhì)酸合成旺盛,能促進細胞的增殖和遷移,阻止細胞的分化。一旦細胞增殖夠數(shù)則透明質(zhì)酸被水解,取而代之的是硫酸皮膚素,硫酸軟骨素等其它形式的氨基聚糖。5.激素的作用:如昆蟲的保幼激素和脫皮激素。前者的功能是保持幼蟲特征,促進成蟲器官原基的發(fā)育,后者的功能是促進脫皮和成蟲形態(tài)的出現(xiàn),當(dāng)兩者保持一定的比例時,幼蟲脫皮而長大,當(dāng)保幼激素含量減少或不合成時,幼蟲化蛹,變?yōu)槌上x。成蟲期又開始合成保幼激素,促進性腺的發(fā)育細胞間的相互作用對細胞分化的影響:27基因刪除:某些原生動物、昆蟲及甲殼動物細胞分化過程中就有部分染色體丟失現(xiàn)象,如馬蛔蟲的一個變種(2n=4),當(dāng)個體發(fā)育到一定階段時在將要分化為體細胞的那些細胞中,染色體破裂為碎片,有些含有著絲粒,在細胞分裂中保留,有的不具有著絲粒,而在分裂中丟失。將形成生殖細胞的那些細胞中不發(fā)生染色體的斷裂和丟失現(xiàn)象?;驍U增:基因擴增是指細胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性地大量增加的現(xiàn)象,如爪蟾的卵母細胞中,rDNA基因大量擴增以形成大量核糖體,供卵裂和胚胎發(fā)育所用,再如果蠅的卵巢滋養(yǎng)細胞和唾腺細胞中,DNA復(fù)制而核不分裂,形成多線染色體。細胞核與細胞分化:1.染色體結(jié)構(gòu)的變化28基因重排:基因重排是基因差次表達的一種調(diào)控方式。哺乳動物能產(chǎn)生106-108種抗體,但并不意味著細胞內(nèi)具有相應(yīng)數(shù)量的基因,免疫球蛋白是異四聚體結(jié)構(gòu),除重鏈和輕鏈的隨機組合以外,免疫球蛋白的多樣性主要來源于基因的重新組合。從這一點來看淋巴細胞的分化是不可逆的。DNA的甲基化與異染色質(zhì)化:脊椎動物一些基因的活性與基調(diào)控區(qū)域或其周圍特定胞嘧啶的甲基化有關(guān),甲基化使基因失活,相應(yīng)地非甲基化和低甲基化能活化基因的表達。細胞核與細胞分化:1.染色體結(jié)構(gòu)的變化29細胞核與細胞分化:2.基因與細胞分化分節(jié)基因分為三類,間隙基因(gapgenes),成對基因(pair-rulegenes)和體節(jié)極性基因(segmentpolaritygene)。這三組基因也是等級關(guān)系,間隙基因控制成對基因,成對基因控制體節(jié)極性基因。30成體中

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論