細(xì)胞分化

CellDifferentiation北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)系細(xì)胞分化

CellDifferentiation內(nèi)容要求掌握細(xì)胞分化的概念、指標(biāo)及特點(diǎn)掌握細(xì)胞分化潛能的類(lèi)型掌握細(xì)胞決定的概念內(nèi)容要求掌握細(xì)胞分化的概念、指標(biāo)及特點(diǎn)熟悉細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)機(jī)制熟悉細(xì)胞分化的影響因素了解細(xì)胞分化與腫瘤之間的關(guān)系了解胚胎早期發(fā)育的過(guò)程熟悉細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)機(jī)制背景人用肉眼只能分辨相距0.1-0.2mm之間的兩個(gè)物體1665年，英國(guó)科學(xué)家Hooke利用光學(xué)顯微鏡觀察到植物細(xì)胞壁；1677年，荷蘭科學(xué)家觀察到人和哺乳動(dòng)物的細(xì)胞。光學(xué)顯微鏡的分辨率為0.2um1931年，誕生了第一臺(tái)電子顯微鏡。目前電子顯微鏡的分辨率可達(dá)到10-10um背景人用肉眼只能分辨相距0.1-0.2mm之間的兩個(gè)細(xì)胞生物學(xué)分化課件生物體(多個(gè)、多種細(xì)胞)受精卵(單細(xì)胞)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖細(xì)胞分化細(xì)胞體積增大、數(shù)量增加形成不同類(lèi)型細(xì)胞生物體(多個(gè)、多種細(xì)胞)受精卵(單細(xì)胞)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖細(xì)胞分實(shí)驗(yàn)路線

模式生物基因敲除自體/異體移植基因?qū)胗^察、分析現(xiàn)象，找出規(guī)律利用手術(shù)或藥物干擾動(dòng)物的發(fā)育，從所導(dǎo)致的異常結(jié)果來(lái)推斷正常的作用性質(zhì)是闡明發(fā)育機(jī)制的主要途徑。實(shí)驗(yàn)路線細(xì)胞生物學(xué)分化課件模式生物無(wú)脊椎動(dòng)物：果蠅：易繁殖、成本低廉線蟲(chóng)：秀麗隱桿線蟲(chóng)------生命周期僅2.5天、細(xì)胞數(shù)目少易于追蹤。脊椎動(dòng)物：

兩棲類(lèi)：非洲爪蟾、蠑螈、蜥蜴------取卵方便魚(yú)類(lèi)：斑馬魚(yú)------世代周期短（3個(gè)月）、胚胎透明鳥(niǎo)類(lèi)：雞------胚胎發(fā)育與哺乳動(dòng)物接近、雞胚在體外發(fā)育哺乳類(lèi)：小鼠------胚胎發(fā)育與人類(lèi)接近，世代周期僅2個(gè)月模式生物無(wú)脊椎動(dòng)物：哺乳動(dòng)物早期發(fā)育期間細(xì)胞分化的主要階段受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)上皮滋養(yǎng)層神經(jīng)溝外胚層中胚層脊索內(nèi)胚層三胚層胚胎哺乳動(dòng)物早期發(fā)育期間細(xì)胞分化的主要階段受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞基本概念桑椹胚：在8細(xì)胞時(shí)期胚胎發(fā)生緊密化，形成一個(gè)實(shí)心的球體。緊密化后的胚胎至32細(xì)胞時(shí)期稱為桑椹胚?；靖拍罨靖拍?/p>

囊胚（胚泡）：卵裂后期，桑椹胚體積進(jìn)一步增大，外周細(xì)胞分裂較快形成囊胚壁，稱滋養(yǎng)層；內(nèi)部細(xì)胞分裂較慢，形成內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，中間出現(xiàn)囊腔，稱囊胚腔。此時(shí)的胚胎稱為囊胚或胚泡?；靖拍罨靖拍?/p>

原腸作用：胚胎細(xì)胞通過(guò)劇烈而又有序的運(yùn)動(dòng)，使囊胚細(xì)胞重新組合，形成三胚層胚胎結(jié)構(gòu)的過(guò)程?；靖拍钍芫焉ｉ┢趦?nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)外胚層外胚層（神經(jīng)、表皮）中胚層（脊索、血細(xì)胞、肌肉）內(nèi)胚層（消化道、肝臟、胰腺）胎盤(pán)ES細(xì)胞胚胎細(xì)胞的分化細(xì)胞分化與個(gè)體發(fā)育受精卵桑椹期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)外胚層外胚層（神經(jīng)、表皮）中胚層（脊第一節(jié)、概述第一節(jié)、概述(一)細(xì)胞分化的概念一般概念：細(xì)胞分化是指同一來(lái)源的細(xì)胞通過(guò)分裂逐漸產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能上穩(wěn)定性差異的過(guò)程。(一)細(xì)胞分化的概念

分子水平概念：細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，表現(xiàn)為不同類(lèi)型的細(xì)胞合成出不同的特異性蛋白質(zhì)。例如:紅細(xì)胞---血紅蛋白肌細(xì)胞---肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白漿細(xì)胞---抗體分子水平概念：基因差異表達(dá)基因差異表達(dá)(二)細(xì)胞分化的指標(biāo)三大指標(biāo)：形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化特性和生理機(jī)能成熟的紅細(xì)胞：中間凹陷、圓盤(pán)狀、無(wú)核產(chǎn)生血紅蛋白能攜帶氧和二氧化碳肌細(xì)胞：梭形產(chǎn)生收縮蛋白(肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白)能收縮(二)細(xì)胞分化的指標(biāo)三大指標(biāo)：形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化特性和生理機(jī)能小腸上皮細(xì)胞紅細(xì)胞成纖維細(xì)胞不同類(lèi)型細(xì)胞形態(tài)各異（掃描電鏡圖）小腸上皮細(xì)胞紅細(xì)胞成纖維細(xì)胞不同類(lèi)型細(xì)胞形態(tài)各異（掃描電鏡圖(三) 細(xì)胞分化的特點(diǎn)穩(wěn)定性

細(xì)胞一旦受到某種刺激、開(kāi)始向某一方向分化后，即使引起細(xì)胞分化的因素不再存在，分化仍然繼續(xù)進(jìn)行，不會(huì)自發(fā)地逆轉(zhuǎn)到未分化狀態(tài)。分化過(guò)程基本上是不可逆的，導(dǎo)致個(gè)體發(fā)育的不可逆性。增殖、分化發(fā)育衰老受精卵胚胎成體死亡(三) 細(xì)胞分化的特點(diǎn)穩(wěn)定性增殖、分化發(fā)育衰老受精卵胚胎成體2.可逆性：在一定條件下，細(xì)胞分化又是可逆的。2.可逆性：野生胡蘿卜植株實(shí)驗(yàn)野生胡蘿卜植株實(shí)驗(yàn)非洲爪蟾的核移植實(shí)驗(yàn)非洲爪蟾的核移植實(shí)驗(yàn)克隆羊?qū)嶒?yàn)—證明高度分化的哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核也具有發(fā)育全能性?？寺⊙駾olly克隆羊?qū)嶒?yàn)—證明高度分化的哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核也具有發(fā)育全能性。克隆羊?qū)嶒?yàn)克隆羊?qū)嶒?yàn)第二節(jié)、細(xì)胞分化潛能第二節(jié)、細(xì)胞分化潛能全能細(xì)胞（totipotentcell）：

在一定條件下，有能力重新形成完整的個(gè)體或者分化形成該個(gè)體任何種類(lèi)的細(xì)胞。胚胎細(xì)胞的分化潛能全能細(xì)胞（totipotentcell）：胚胎細(xì)胞的分化潛多能細(xì)胞

(pluripotentcell)：

發(fā)生潛能上出現(xiàn)一定的局限性，只具有演變?yōu)槎喾N細(xì)胞類(lèi)型的能力，這種細(xì)胞稱為多能細(xì)胞。胚胎細(xì)胞的分化潛能胚胎細(xì)胞的分化潛能單能細(xì)胞(unipotentcell)：僅具有分化形成某一種類(lèi)型能力的細(xì)胞被稱為單能細(xì)胞。胚胎細(xì)胞的分化潛能胚胎細(xì)胞的分化潛能普遍規(guī)律：

在胚胎發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞分化潛能具有逐漸由全能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄埽詈筅呄蛴趩文艿姆只厔?shì)。普遍規(guī)律：細(xì)胞決定(CellDetermination)：

細(xì)胞在出現(xiàn)特異形態(tài)特征之前已經(jīng)確定了未來(lái)發(fā)育方向的能力。細(xì)胞決定(CellDetermination)：移植實(shí)驗(yàn)顯示細(xì)胞的決定狀態(tài)原腸胚早期預(yù)定發(fā)育為表皮組織的區(qū)域移植至另一胚胎預(yù)定發(fā)育為腦組織的區(qū)域，供體表皮細(xì)胞在受體胚胎中將發(fā)育為腦組織；原腸胚晚期預(yù)定發(fā)育為表皮組織的區(qū)域移植至另一胚胎預(yù)定發(fā)育為腦組織的區(qū)域，供體表皮細(xì)胞在受體胚胎中將發(fā)育為表皮。移植實(shí)驗(yàn)顯示細(xì)胞的決定狀態(tài)原腸胚早期預(yù)定發(fā)育為表皮組織的區(qū)域細(xì)胞生物學(xué)分化課件

成蟲(chóng)盤(pán)(器官芽):

成蟲(chóng)盤(pán)是幼蟲(chóng)體內(nèi)處于未分化狀態(tài)的細(xì)胞團(tuán)，變態(tài)后由成蟲(chóng)盤(pán)產(chǎn)生相應(yīng)的腿、翅、觸角等成體的不同結(jié)構(gòu)，他們是預(yù)先向某種特定類(lèi)型分化的已決定的細(xì)胞團(tuán)。成蟲(chóng)盤(pán)(器官芽):果蠅成蟲(chóng)盤(pán)（imaginaldisc）果蠅成蟲(chóng)盤(pán)（imaginaldisc）細(xì)胞生物學(xué)分化課件胚胎細(xì)胞分化潛能的決定

細(xì)胞區(qū)域決定：

細(xì)胞在分化成一種細(xì)胞類(lèi)型之前，細(xì)胞已經(jīng)具有了分化成與該細(xì)胞所在位置類(lèi)型相同細(xì)胞的能力。胚胎細(xì)胞分化潛能的決定小雞胚胎翅芽嫁接實(shí)驗(yàn)顯示區(qū)域決定早期的腿芽細(xì)胞已經(jīng)具有了腿的決定，但沒(méi)有不可逆的定向?yàn)橥鹊奶囟ú糠?；最終定向?yàn)楹畏N組織和器官與最終發(fā)育時(shí)的位置有關(guān)。小雞胚胎翅芽嫁接實(shí)驗(yàn)顯示區(qū)域決定早期的腿芽細(xì)胞已經(jīng)具有了腿的第三節(jié)、細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)機(jī)制第三節(jié)、細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)機(jī)制基因組DNA轉(zhuǎn)錄primaryRNA剪接mRNA穿過(guò)核膜翻譯降解蛋白質(zhì)基因組DNA轉(zhuǎn)錄primaryRNA剪接mRNA穿過(guò)核膜翻轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控細(xì)胞分化基因表達(dá)的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控細(xì)胞分化基因表達(dá)的調(diào)控基因功能分類(lèi)：管家基因(housekeepinggene)：維持細(xì)胞基本活動(dòng)所必需的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的編碼基因。奢侈基因(luxurygene)：細(xì)胞特異性蛋白質(zhì)編碼基因，對(duì)細(xì)胞分化起重要作用，對(duì)細(xì)胞的生存無(wú)直接影響。基因功能分類(lèi)：組合調(diào)控：一組調(diào)節(jié)蛋白對(duì)某一基因表達(dá)共同協(xié)調(diào)的調(diào)節(jié)方式。組合調(diào)控：組合調(diào)控對(duì)細(xì)胞分化的作用組合調(diào)控對(duì)細(xì)胞分化的作用組合調(diào)控在器官發(fā)育中的作用組合調(diào)控在器官發(fā)育中的作用RNA的差異：雜交實(shí)驗(yàn)檢測(cè)primaryRNA是否具有組織特異性。從肝細(xì)胞cDNA文庫(kù)中任選15個(gè)克隆(每個(gè)克隆含一個(gè)基因)，分別與提取的肝、腎、腦組織primaryRNA雜交，檢測(cè)其是否能夠雜交配對(duì)。結(jié)果：肝primaryRNA與15個(gè)克隆均雜交，而能與腎、腦primaryRNA雜交克隆數(shù)明顯減少。RNA的差異：第四節(jié)、細(xì)胞分化的影響因素第四節(jié)、細(xì)胞分化的影響因素影響細(xì)胞分化的因素不對(duì)稱分裂細(xì)胞間的相互誘導(dǎo)相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制信號(hào)分子的梯度效應(yīng)細(xì)胞的內(nèi)在程序影響細(xì)胞分化的因素不對(duì)稱分裂（一）不對(duì)稱分裂

不對(duì)稱分裂會(huì)造成兩個(gè)子細(xì)胞的不同，一些重要的分子（決定子）在分裂時(shí)不均等的被分配到兩個(gè)子細(xì)胞中；

決定子：卵裂時(shí)，受精卵的細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)在子細(xì)胞中的分配是不均勻的，這些特殊細(xì)胞質(zhì)組分被稱為決定子。（一）不對(duì)稱分裂不對(duì)稱分裂會(huì)造成兩個(gè)不對(duì)稱分裂存在于細(xì)胞質(zhì)中不對(duì)稱分配的分子直接或間接的改變所在子細(xì)胞基因表達(dá)的格局；含有生殖細(xì)胞決定子的細(xì)胞將來(lái)發(fā)育為生殖細(xì)胞；不對(duì)稱分裂細(xì)胞生物學(xué)分化課件（二）細(xì)胞間相互誘導(dǎo)

誘導(dǎo)式相互作用（inductiveinteraction）:

胚胎細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，相鄰細(xì)胞的信號(hào)使群體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞性狀發(fā)生改變，這種過(guò)程被稱為誘導(dǎo)式相互作用。（二）細(xì)胞間相互誘導(dǎo)誘導(dǎo)式相互作用（inductive細(xì)胞生物學(xué)分化課件細(xì)胞間相互誘導(dǎo)

誘導(dǎo)式相互作用特點(diǎn)：誘導(dǎo)式相互作用具有時(shí)間和空間的限制。舉例：中胚層脊索誘導(dǎo)外胚層分化為神經(jīng)管。細(xì)胞間相互誘導(dǎo)誘導(dǎo)式相互作用胚胎細(xì)胞間的多級(jí)相互誘導(dǎo)初級(jí)誘導(dǎo)：神經(jīng)管形成腦的部位誘導(dǎo)兩側(cè)形成視環(huán)次級(jí)誘導(dǎo)：視環(huán)再誘導(dǎo)緊鄰?fù)馀邔蛹?xì)胞分化為晶狀體三次誘導(dǎo)：晶狀體誘導(dǎo)表面上皮細(xì)胞分化為透明角膜胚胎細(xì)胞間的多級(jí)相互誘導(dǎo)初級(jí)誘導(dǎo)：胚胎細(xì)胞間的多級(jí)相互誘導(dǎo)

依次誘導(dǎo)（sequentialinduction）：

這種漸進(jìn)性的產(chǎn)生更復(fù)雜格局的策略被稱為依次誘導(dǎo)。發(fā)育動(dòng)物主要通過(guò)這種方式規(guī)劃身體，在最初構(gòu)劃出大致輪廓后，隨發(fā)育的過(guò)程，一次又一次的精雕細(xì)琢。胚胎細(xì)胞間的多級(jí)相互誘導(dǎo)5～6天胚齡雞胚眼部結(jié)構(gòu)電鏡掃描圖5～6天胚齡雞胚眼部結(jié)構(gòu)電鏡掃描圖（三）相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制側(cè)向抑制（lateralinhibition）：經(jīng)過(guò)細(xì)胞間的相互誘導(dǎo)，一群細(xì)胞中的一部分細(xì)胞被誘導(dǎo)成不同的細(xì)胞之后，獲得了與周?chē)?xì)胞不同的性狀，同時(shí)向鄰近的細(xì)胞傳遞一種信號(hào)，阻止他們成為與自己一樣的細(xì)胞，這種現(xiàn)象被稱為側(cè)向抑制。（三）相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制側(cè)向抑制（lateralinhi相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制實(shí)驗(yàn)舉例：發(fā)育中的蛙胚置于含成體蛙心碎片的培養(yǎng)液中，胚胎不能產(chǎn)生正常的心臟。發(fā)育中的蛙胚置于含成體蛙腦碎片的培養(yǎng)液中，胚胎不能產(chǎn)生正常的腦。相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制實(shí)驗(yàn)舉例：（四）信號(hào)分子的梯度效應(yīng)梯度效應(yīng)：不同濃度的信號(hào)分子可使細(xì)胞進(jìn)入不同的分化途徑。這種效應(yīng)稱為梯度效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)舉例：

胚胎肢芽一側(cè)的特化細(xì)胞分泌一種信號(hào)分子，擴(kuò)散后形成梯度，控制肢芽拇指到小指細(xì)胞的分化。（四）信號(hào)分子的梯度效應(yīng)梯度效應(yīng)：細(xì)胞生物學(xué)分化課件（五）細(xì)胞的內(nèi)在程序細(xì)胞的內(nèi)在程序：細(xì)胞改變性狀是細(xì)胞內(nèi)在控制的，不需要誘導(dǎo)信號(hào)觸發(fā)。實(shí)驗(yàn)舉例：出生7天的小鼠眼神經(jīng)膠質(zhì)祖細(xì)胞在恒定的環(huán)境中培養(yǎng)，8個(gè)分裂周期后將分化為少突神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。這與其在胚胎中發(fā)育的時(shí)間相同。（五）細(xì)胞的內(nèi)在程序細(xì)胞的內(nèi)在程序：第五節(jié)、細(xì)胞分化與腫瘤第五節(jié)、細(xì)胞分化與腫瘤腫瘤細(xì)胞是異常分化的細(xì)胞。個(gè)體發(fā)育是細(xì)胞有控生長(zhǎng)與逐步分化的結(jié)果，而腫瘤則是生長(zhǎng)失控與去分化的結(jié)果。

細(xì)胞分化與腫瘤腫瘤細(xì)胞是異常分化的細(xì)胞。細(xì)胞分化與腫瘤癌角質(zhì)層生發(fā)層基膜血管轉(zhuǎn)移癌角質(zhì)層生發(fā)層基膜血管轉(zhuǎn)移腫瘤生成與基因表達(dá)基因編碼錯(cuò)誤抑癌基因抑制原癌基因激活腫瘤生成與基因表達(dá)基因編碼錯(cuò)誤

以藥物或生物制劑控制細(xì)胞分化和增殖是腫瘤治療的主要方向。目前，利用分化誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分化已作為腫瘤治療的一種輔助療法。細(xì)胞分化與腫瘤治療細(xì)胞分化與腫瘤治療內(nèi)容回顧掌握細(xì)胞分化的概念、指標(biāo)及特點(diǎn)掌握細(xì)胞分化潛能的類(lèi)型掌握細(xì)胞決定的概念熟悉影響細(xì)胞分化的因素內(nèi)容回顧掌握細(xì)胞分化的概念、指標(biāo)及特點(diǎn)參考書(shū)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第二版）北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社周柔麗主編醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第一版）科學(xué)出版社湯雪明主編醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第一版）人民衛(wèi)生出版社宋金丹主編醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第一版）高等教育出版社胡以平主編醫(yī)學(xué)分子細(xì)胞生物學(xué)（第一版）復(fù)旦大學(xué)出版社左伋主編發(fā)育生物學(xué)（第二版）高等教育出版社張紅衛(wèi)主編參考書(shū)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（第二版）北京大學(xué)醫(yī)學(xué)出版社思考題簡(jiǎn)述細(xì)胞分化的影響因素有哪些？利用細(xì)胞分化的相關(guān)知識(shí)分析腫瘤的治療思路。思考題簡(jiǎn)述細(xì)胞分化的影響因素有哪些？細(xì)胞分化

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CellDifferentiation內(nèi)容要求掌握細(xì)胞分化的概念、指標(biāo)及特點(diǎn)掌握細(xì)胞分化潛能的類(lèi)型掌握細(xì)胞決定的概念內(nèi)容要求掌握細(xì)胞分化的概念、指標(biāo)及特點(diǎn)熟悉細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)機(jī)制熟悉細(xì)胞分化的影響因素了解細(xì)胞分化與腫瘤之間的關(guān)系了解胚胎早期發(fā)育的過(guò)程熟悉細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)機(jī)制背景人用肉眼只能分辨相距0.1-0.2mm之間的兩個(gè)物體1665年，英國(guó)科學(xué)家Hooke利用光學(xué)顯微鏡觀察到植物細(xì)胞壁；1677年，荷蘭科學(xué)家觀察到人和哺乳動(dòng)物的細(xì)胞。光學(xué)顯微鏡的分辨率為0.2um1931年，誕生了第一臺(tái)電子顯微鏡。目前電子顯微鏡的分辨率可達(dá)到10-10um背景人用肉眼只能分辨相距0.1-0.2mm之間的兩個(gè)細(xì)胞生物學(xué)分化課件生物體(多個(gè)、多種細(xì)胞)受精卵(單細(xì)胞)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖細(xì)胞分化細(xì)胞體積增大、數(shù)量增加形成不同類(lèi)型細(xì)胞生物體(多個(gè)、多種細(xì)胞)受精卵(單細(xì)胞)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖細(xì)胞分實(shí)驗(yàn)路線

模式生物基因敲除自體/異體移植基因?qū)胗^察、分析現(xiàn)象，找出規(guī)律利用手術(shù)或藥物干擾動(dòng)物的發(fā)育，從所導(dǎo)致的異常結(jié)果來(lái)推斷正常的作用性質(zhì)是闡明發(fā)育機(jī)制的主要途徑。實(shí)驗(yàn)路線細(xì)胞生物學(xué)分化課件模式生物無(wú)脊椎動(dòng)物：果蠅：易繁殖、成本低廉線蟲(chóng)：秀麗隱桿線蟲(chóng)------生命周期僅2.5天、細(xì)胞數(shù)目少易于追蹤。脊椎動(dòng)物：

兩棲類(lèi)：非洲爪蟾、蠑螈、蜥蜴------取卵方便魚(yú)類(lèi)：斑馬魚(yú)------世代周期短（3個(gè)月）、胚胎透明鳥(niǎo)類(lèi)：雞------胚胎發(fā)育與哺乳動(dòng)物接近、雞胚在體外發(fā)育哺乳類(lèi)：小鼠------胚胎發(fā)育與人類(lèi)接近，世代周期僅2個(gè)月模式生物無(wú)脊椎動(dòng)物：哺乳動(dòng)物早期發(fā)育期間細(xì)胞分化的主要階段受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)上皮滋養(yǎng)層神經(jīng)溝外胚層中胚層脊索內(nèi)胚層三胚層胚胎哺乳動(dòng)物早期發(fā)育期間細(xì)胞分化的主要階段受精卵桑椹胚囊胚內(nèi)細(xì)胞基本概念桑椹胚：在8細(xì)胞時(shí)期胚胎發(fā)生緊密化，形成一個(gè)實(shí)心的球體。緊密化后的胚胎至32細(xì)胞時(shí)期稱為桑椹胚。基本概念基本概念

囊胚（胚泡）：卵裂后期，桑椹胚體積進(jìn)一步增大，外周細(xì)胞分裂較快形成囊胚壁，稱滋養(yǎng)層；內(nèi)部細(xì)胞分裂較慢，形成內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，中間出現(xiàn)囊腔，稱囊胚腔。此時(shí)的胚胎稱為囊胚或胚泡。基本概念基本概念

原腸作用：胚胎細(xì)胞通過(guò)劇烈而又有序的運(yùn)動(dòng)，使囊胚細(xì)胞重新組合，形成三胚層胚胎結(jié)構(gòu)的過(guò)程?；靖拍钍芫焉ｉ┢趦?nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)外胚層外胚層（神經(jīng)、表皮）中胚層（脊索、血細(xì)胞、肌肉）內(nèi)胚層（消化道、肝臟、胰腺）胎盤(pán)ES細(xì)胞胚胎細(xì)胞的分化細(xì)胞分化與個(gè)體發(fā)育受精卵桑椹期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)滋養(yǎng)外胚層外胚層（神經(jīng)、表皮）中胚層（脊第一節(jié)、概述第一節(jié)、概述(一)細(xì)胞分化的概念一般概念：細(xì)胞分化是指同一來(lái)源的細(xì)胞通過(guò)分裂逐漸產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和功能上穩(wěn)定性差異的過(guò)程。(一)細(xì)胞分化的概念

分子水平概念：細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，表現(xiàn)為不同類(lèi)型的細(xì)胞合成出不同的特異性蛋白質(zhì)。例如:紅細(xì)胞---血紅蛋白肌細(xì)胞---肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白漿細(xì)胞---抗體分子水平概念：基因差異表達(dá)基因差異表達(dá)(二)細(xì)胞分化的指標(biāo)三大指標(biāo)：形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化特性和生理機(jī)能成熟的紅細(xì)胞：中間凹陷、圓盤(pán)狀、無(wú)核產(chǎn)生血紅蛋白能攜帶氧和二氧化碳肌細(xì)胞：梭形產(chǎn)生收縮蛋白(肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白)能收縮(二)細(xì)胞分化的指標(biāo)三大指標(biāo)：形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化特性和生理機(jī)能小腸上皮細(xì)胞紅細(xì)胞成纖維細(xì)胞不同類(lèi)型細(xì)胞形態(tài)各異（掃描電鏡圖）小腸上皮細(xì)胞紅細(xì)胞成纖維細(xì)胞不同類(lèi)型細(xì)胞形態(tài)各異（掃描電鏡圖(三) 細(xì)胞分化的特點(diǎn)穩(wěn)定性

細(xì)胞一旦受到某種刺激、開(kāi)始向某一方向分化后，即使引起細(xì)胞分化的因素不再存在，分化仍然繼續(xù)進(jìn)行，不會(huì)自發(fā)地逆轉(zhuǎn)到未分化狀態(tài)。分化過(guò)程基本上是不可逆的，導(dǎo)致個(gè)體發(fā)育的不可逆性。增殖、分化發(fā)育衰老受精卵胚胎成體死亡(三) 細(xì)胞分化的特點(diǎn)穩(wěn)定性增殖、分化發(fā)育衰老受精卵胚胎成體2.可逆性：在一定條件下，細(xì)胞分化又是可逆的。2.可逆性：野生胡蘿卜植株實(shí)驗(yàn)野生胡蘿卜植株實(shí)驗(yàn)非洲爪蟾的核移植實(shí)驗(yàn)非洲爪蟾的核移植實(shí)驗(yàn)克隆羊?qū)嶒?yàn)—證明高度分化的哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核也具有發(fā)育全能性。克隆羊Dolly克隆羊?qū)嶒?yàn)—證明高度分化的哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核也具有發(fā)育全能性?？寺⊙?qū)嶒?yàn)克隆羊?qū)嶒?yàn)第二節(jié)、細(xì)胞分化潛能第二節(jié)、細(xì)胞分化潛能全能細(xì)胞（totipotentcell）：

在一定條件下，有能力重新形成完整的個(gè)體或者分化形成該個(gè)體任何種類(lèi)的細(xì)胞。胚胎細(xì)胞的分化潛能全能細(xì)胞（totipotentcell）：胚胎細(xì)胞的分化潛多能細(xì)胞

(pluripotentcell)：

發(fā)生潛能上出現(xiàn)一定的局限性，只具有演變?yōu)槎喾N細(xì)胞類(lèi)型的能力，這種細(xì)胞稱為多能細(xì)胞。胚胎細(xì)胞的分化潛能胚胎細(xì)胞的分化潛能單能細(xì)胞(unipotentcell)：僅具有分化形成某一種類(lèi)型能力的細(xì)胞被稱為單能細(xì)胞。胚胎細(xì)胞的分化潛能胚胎細(xì)胞的分化潛能普遍規(guī)律：

在胚胎發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞分化潛能具有逐漸由全能轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄?，最后趨向于單能的分化趨?shì)。普遍規(guī)律：細(xì)胞決定(CellDetermination)：

細(xì)胞在出現(xiàn)特異形態(tài)特征之前已經(jīng)確定了未來(lái)發(fā)育方向的能力。細(xì)胞決定(CellDetermination)：移植實(shí)驗(yàn)顯示細(xì)胞的決定狀態(tài)原腸胚早期預(yù)定發(fā)育為表皮組織的區(qū)域移植至另一胚胎預(yù)定發(fā)育為腦組織的區(qū)域，供體表皮細(xì)胞在受體胚胎中將發(fā)育為腦組織；原腸胚晚期預(yù)定發(fā)育為表皮組織的區(qū)域移植至另一胚胎預(yù)定發(fā)育為腦組織的區(qū)域，供體表皮細(xì)胞在受體胚胎中將發(fā)育為表皮。移植實(shí)驗(yàn)顯示細(xì)胞的決定狀態(tài)原腸胚早期預(yù)定發(fā)育為表皮組織的區(qū)域細(xì)胞生物學(xué)分化課件

成蟲(chóng)盤(pán)(器官芽):

成蟲(chóng)盤(pán)是幼蟲(chóng)體內(nèi)處于未分化狀態(tài)的細(xì)胞團(tuán)，變態(tài)后由成蟲(chóng)盤(pán)產(chǎn)生相應(yīng)的腿、翅、觸角等成體的不同結(jié)構(gòu)，他們是預(yù)先向某種特定類(lèi)型分化的已決定的細(xì)胞團(tuán)。成蟲(chóng)盤(pán)(器官芽):果蠅成蟲(chóng)盤(pán)（imaginaldisc）果蠅成蟲(chóng)盤(pán)（imaginaldisc）細(xì)胞生物學(xué)分化課件胚胎細(xì)胞分化潛能的決定

細(xì)胞區(qū)域決定：

細(xì)胞在分化成一種細(xì)胞類(lèi)型之前，細(xì)胞已經(jīng)具有了分化成與該細(xì)胞所在位置類(lèi)型相同細(xì)胞的能力。胚胎細(xì)胞分化潛能的決定小雞胚胎翅芽嫁接實(shí)驗(yàn)顯示區(qū)域決定早期的腿芽細(xì)胞已經(jīng)具有了腿的決定，但沒(méi)有不可逆的定向?yàn)橥鹊奶囟ú糠?；最終定向?yàn)楹畏N組織和器官與最終發(fā)育時(shí)的位置有關(guān)。小雞胚胎翅芽嫁接實(shí)驗(yàn)顯示區(qū)域決定早期的腿芽細(xì)胞已經(jīng)具有了腿的第三節(jié)、細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)機(jī)制第三節(jié)、細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)機(jī)制基因組DNA轉(zhuǎn)錄primaryRNA剪接mRNA穿過(guò)核膜翻譯降解蛋白質(zhì)基因組DNA轉(zhuǎn)錄primaryRNA剪接mRNA穿過(guò)核膜翻轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控翻譯水平的調(diào)控細(xì)胞分化基因表達(dá)的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控細(xì)胞分化基因表達(dá)的調(diào)控基因功能分類(lèi)：管家基因(housekeepinggene)：維持細(xì)胞基本活動(dòng)所必需的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的編碼基因。奢侈基因(luxurygene)：細(xì)胞特異性蛋白質(zhì)編碼基因，對(duì)細(xì)胞分化起重要作用，對(duì)細(xì)胞的生存無(wú)直接影響。基因功能分類(lèi)：組合調(diào)控：一組調(diào)節(jié)蛋白對(duì)某一基因表達(dá)共同協(xié)調(diào)的調(diào)節(jié)方式。組合調(diào)控：組合調(diào)控對(duì)細(xì)胞分化的作用組合調(diào)控對(duì)細(xì)胞分化的作用組合調(diào)控在器官發(fā)育中的作用組合調(diào)控在器官發(fā)育中的作用RNA的差異：雜交實(shí)驗(yàn)檢測(cè)primaryRNA是否具有組織特異性。從肝細(xì)胞cDNA文庫(kù)中任選15個(gè)克隆(每個(gè)克隆含一個(gè)基因)，分別與提取的肝、腎、腦組織primaryRNA雜交，檢測(cè)其是否能夠雜交配對(duì)。結(jié)果：肝primaryRNA與15個(gè)克隆均雜交，而能與腎、腦primaryRNA雜交克隆數(shù)明顯減少。RNA的差異：第四節(jié)、細(xì)胞分化的影響因素第四節(jié)、細(xì)胞分化的影響因素影響細(xì)胞分化的因素不對(duì)稱分裂細(xì)胞間的相互誘導(dǎo)相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制信號(hào)分子的梯度效應(yīng)細(xì)胞的內(nèi)在程序影響細(xì)胞分化的因素不對(duì)稱分裂（一）不對(duì)稱分裂

不對(duì)稱分裂會(huì)造成兩個(gè)子細(xì)胞的不同，一些重要的分子（決定子）在分裂時(shí)不均等的被分配到兩個(gè)子細(xì)胞中；

決定子：卵裂時(shí)，受精卵的細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)在子細(xì)胞中的分配是不均勻的，這些特殊細(xì)胞質(zhì)組分被稱為決定子。（一）不對(duì)稱分裂不對(duì)稱分裂會(huì)造成兩個(gè)不對(duì)稱分裂存在于細(xì)胞質(zhì)中不對(duì)稱分配的分子直接或間接的改變所在子細(xì)胞基因表達(dá)的格局；含有生殖細(xì)胞決定子的細(xì)胞將來(lái)發(fā)育為生殖細(xì)胞；不對(duì)稱分裂細(xì)胞生物學(xué)分化課件（二）細(xì)胞間相互誘導(dǎo)

誘導(dǎo)式相互作用（inductiveinteraction）:

胚胎細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，相鄰細(xì)胞的信號(hào)使群體內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞性狀發(fā)生改變，這種過(guò)程被稱為誘導(dǎo)式相互作用。（二）細(xì)胞間相互誘導(dǎo)誘導(dǎo)式相互作用（inductive細(xì)胞生物學(xué)分化課件細(xì)胞間相互誘導(dǎo)

誘導(dǎo)式相互作用特點(diǎn)：誘導(dǎo)式相互作用具有時(shí)間和空間的限制。舉例：中胚層脊索誘導(dǎo)外胚層分化為神經(jīng)管。細(xì)胞間相互誘導(dǎo)誘導(dǎo)式相互作用胚胎細(xì)胞間的多級(jí)相互誘導(dǎo)初級(jí)誘導(dǎo)：神經(jīng)管形成腦的部位誘導(dǎo)兩側(cè)形成視環(huán)次級(jí)誘導(dǎo)：視環(huán)再誘導(dǎo)緊鄰?fù)馀邔蛹?xì)胞分化為晶狀體三次誘導(dǎo)：晶狀體誘導(dǎo)表面上皮細(xì)胞分化為透明角膜胚胎細(xì)胞間的多級(jí)相互誘導(dǎo)初級(jí)誘導(dǎo)：胚胎細(xì)胞間的多級(jí)相互誘導(dǎo)

依次誘導(dǎo)（sequentialinduction）：

這種漸進(jìn)性的產(chǎn)生更復(fù)雜格局的策略被稱為依次誘導(dǎo)。發(fā)育動(dòng)物主要通過(guò)這種方式規(guī)劃身體，在最初構(gòu)劃出大致輪廓后，隨發(fā)育的過(guò)程，一次又一次的精雕細(xì)琢。胚胎細(xì)胞間的多級(jí)相互誘導(dǎo)5～6天胚齡雞胚眼部結(jié)構(gòu)電鏡掃描圖5～6天胚齡雞胚眼部結(jié)構(gòu)電鏡掃描圖（三）相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制側(cè)向抑制（lateralinhibition）：經(jīng)過(guò)細(xì)胞間的相互誘導(dǎo)，一群細(xì)胞中的一部分細(xì)胞