现代生命科学导论---第四章曹凯鸣教材.pptVIP

胚胎核移植克隆猴 第四节 细胞的增殖与分化 动物克隆的重要意义 动物体细胞克隆可以应用于畜牧业育种上，复制出的数量巨大的优良个体； 将个体克隆技术用于生物医学方面，提供基因工程产品，如人乳铁蛋白、抗凝血酶、血清白蛋白等医用蛋白质；提供移植器官； 利用个体克隆技术，可以建立起稳定的动物模型。这将有利于揭示基因结构和功能间的关系，揭示生命的本质。 动物克隆技术还有可能用于延缓珍稀濒危动物的灭绝等等。 第四节 细胞的增殖与分化 植物细胞培养 单个 细胞 营养培养基 克隆植株 工业化植物细胞培养系统主要有两大类： 悬浮细胞培养系统和固定化细胞培养系统 第四节 细胞的增殖与分化 全能细胞：一个细胞可以独立地发育成为一个完整的个体，这样的细胞称为～。 多能细胞：细胞可以分化出多种类型的细胞，但它不能分化出足以构成完整个体的所有细胞，这样的细胞称为～。 专能细胞：也称为成体干细胞，只能够分化成数目有限的细胞类型。如造血干细胞只能够产生成熟的血细胞。 第四节 细胞的增殖与分化 几个概念 例：骨髓中的专能细胞——造血干细胞，可以在体外培养条件下被诱导分化成肝细胞、神经元或者心肌细胞等。 影响细胞分化的因素 胞外信号分子对细胞分化的影响 细胞记忆与决定 受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响 细胞间的相互作用与位置效应 环境对性别决定的影响 染色体变化与基因重排对细胞分化的影响 第四节 细胞的增殖与分化 干细胞(stem cell)是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，包括胚胎干细胞(ES细胞)和成体干细胞(AS细胞) 第四节 细胞的增殖与分化 干细胞 根据干细胞的分化能力划分：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。 全能干细胞：可以分化为机体内的任何一种细胞，直至形成一个复杂的有机体。 多能干细胞：可以分化为多种类型的细胞，如骨髓间充质干细胞。 专能干细胞：具有向某一组织类型细胞定向分化能力的干细胞。如造血干细胞，自我更新能力有限。专能干细胞来源于多能干细胞，具有向特定细胞系分化的能力。 第四节 细胞的增殖与分化 根据干细胞的组织来源划分为：胚胎干细胞与成体干细胞 胚胎干细胞：是一群来源于囊胚泡的内细胞团的多能细胞，在体外可持续自我更新，并具有分化为包括生殖细胞在内的多种细胞的能力。 成体干细胞：成体组织中存在的多能干细胞的统称，它们具有自我更新的能力，并且可以分化成与其来源相同或者不同组织类型的细胞，一种组织来源的成体干细胞可分化成各种类型的细胞。成体干细胞来自于成熟个体，也可以称为专能干细胞。 目前在许多器官和组织中都鉴定出了成体细胞。 已经确定含有干细胞的成体组织包括脑、内脏上皮细胞、骨髓、外周血、血管、骨骼肌、皮肤、胰腺、结缔组织、肝等。 第四节 细胞的增殖与分化 干细胞的特点： ①终生保持未分化或低分化特征。 ②在机体中的数目、位置相对恒定。 ③具有自我更新能力。 ④能无限制地分裂增殖。 ⑤具有多向分化潜能，能分化成不同类型的细胞。 如造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等成体干细胞可以具有一定的跨细胞系甚至跨胚层分化的潜能。 ⑥绝大多数干细胞处于G0期，需要时才进入有丝分裂周期。 ⑦两种分裂方式，可以对称分裂成两个相同的干细胞；也可以不对称分裂形成一个相同的干细胞和一个定向分化的祖细胞。 祖细胞是细胞彻底分化前转化成的某种中间细胞。属于成体干细胞。 细胞衰老 人的寿命应该有多长？ 哺乳类动物的寿命应该是其生长期的7倍。 人的生长期是最后一颗牙齿长出来的时间(20-25岁)。 因此人的寿命应该为100-175岁，正常应该是120岁。 Hayflick海弗利克界限：细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限。 细胞来源 人胚肺成纤维细胞 中年人成 纤维细胞 老年人成 纤维细胞 可增殖 代数 40-60 20 2-4 不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数 第四节 细胞的增殖与分化 体外培养的年轻和老的人成纤维细胞的显微形态 左边是只分裂了几代的年轻成纤维细胞，呈现薄层、细长的形态；右边是分离了50次的老的成纤维细胞，开始衰退，并很快死亡。 早老症儿童与正常儿童的比较 第四节 细胞的增殖与分化 细胞在体内条件下的衰老 在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象，甚至在个体发育的早期也会发生; 正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力是否随着有机体年龄的增高而下降？它们会不会衰老？ ◆衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢，其原因主要是G1期明显延长; ◆衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老; ◆随着年龄的增加，干细胞增殖速度也趋缓慢. 第四节 细胞的增殖与分化 衰老细胞的特征 ◆细胞内水分减少 ◆色素生成和色素颗粒沉积 细