14细胞分化(翟中和细胞生物学全套)教学教案.pptVIP

第十四章 细胞分化;不同生物具有不同的发育模式，但都涉及： ①细胞增殖 ②细胞分化 ③细胞间的相互作用。 细胞分化（differentiation）是指细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程。;第一节 细胞分化的特点;一、细胞的分化潜能;Fertilized ovum has totipotency;Well differentiated plant cells keep their totipotency;Strachan T, Read A 2003 ;干细胞的特征： ①终生保持未分化或低分化特征； ②在机体的中的数目、位置相对恒定； ③具有自我更新能力； ④能无限制的分裂增殖； ⑤具有多向分化潜能； ⑥分裂的慢周期性，绝大多数处于G0期； ⑦可行不对称分裂。;二、细胞分化的特点;高度分化的动物细胞也具有完整的基因组。 证明方法：原位杂交、核移植。 Briggs和King（1952，1960），豹蛙（Rana pipiens）核移植。 Gurdon等（1975），成蛙蹼上皮细胞核移植。 童第周等20世纪60年代，鱼类核移植。 Ian Wilmut（1997）克隆Do11y sheeep。;2.定向性 随着细胞的分裂和分化，发育方向逐渐被限定，称为决定（determination）。 决定意味着基因活动模式改变。 例：哺乳动物桑椹胚的内细胞团和外围细胞，前者形成胚胎、后者形成滋养层。 无脊椎动物早期的卵裂球已经决定，每个卵裂球只能形成身体的一部分。 ;3. 稳定性 动物细胞发生分化之后，其遗传表型保持稳定，通常是不可逆的。 例：果蝇幼虫的成虫盘移植到成虫体内不发生细胞分化，可继续增殖或移植。如将其再移植回变态期幼虫体内则又能按原来已决定的命运分化。;4. 条件可逆性 在特定条件下，分化细胞的基因活动模式可发生可逆的变化，又回到未分化状态，称为去分化。 例1：植物愈伤组织。 例2： 果蝇触角成虫盘经多次移植后，部分成虫盘可分化为成体的腿、翅或口器，这种现象称为转决定。;5. 普遍性 个体一生中都进行着细胞分化。干细胞是细胞更新和组织修复的基础。 一种组织的成体干细胞倾向于分化成该组织的各种细胞，但特定条件下，可分化成其它组织的功能细胞，称为转分化或横向分化。 高度分化的细胞不再分裂，对电离辐射敏感性低，而各种干细胞则不然。;三、细胞分化和增殖的关系;第二节 细胞分化的主要机制;autonomous mechanism：胚胎发育的早期细胞分裂由受精卵中的细胞质控制，不涉及细胞通信。 inductive mechanism：随着胚胎发育的进行细胞之间主要通过信号系统协调分裂、分化和细胞的行为，称为。 细胞的分化命运主要取决于：细胞的内部特性，外部环境。;卵细胞具有极性，细胞核靠近北极。 卵细胞中贮存有大量mRNA，是母源基因的产物， 维持卵细胞和早期胚胎代谢；呈非均匀分布，决定胚胎发育的图式（pattern）。 合子基因在卵裂后期才发挥作用。;用放线菌素D处理海胆受精卵，胚胎发育能进行至囊胚期；嘌呤霉素处理，受精卵停止发育。 果蝇母源基因在滋养细胞中转录后，输入卵细胞，沿微管转运到特定部位。基因产物沿卵的前后和背腹轴形成浓度梯度，决定胚胎形态，称为成形素（morphogen）。 卵裂后的细胞质特性决定了子细胞的分化命运。;二、诱导机制;三、分化抑制;Mouse myostatin mutant (right);Function of the myostain;四、细胞数量效应;五、细胞外基质的影响;六、激素的作用;七、细胞核与细胞分化;5. 基因印迹;印迹基因的形成可能与差别修饰有关，如染色体特异性CpG岛的甲基化作用。甲基转移酶纯和缺失的小鼠H19、IGF2及IGF2R印迹基因表达异常。 父源表达和母源表达的印迹基因对胚胎发育的影响不同。 例.葡萄胎（hydatidiform mole）——父本印迹；卵巢畸胎瘤（ovarian teratoma） ——母本印迹。;（二）基因对果蝇的胚胎早期发育的调控;合子基因：分节基因、同源异形基因。 分节基因：控制胚胎分节，分为：间隙基因、对控基因、体节极性基因。 间隙基因，产物将胚分为相当于3个体节的区域。 对控基因，将间隙基因分成的区域划分为体节。 体节极性基因，在每个体节的前、后部细胞中表达，激活HOX基因，以形成和维持体节结构。 HOX基因，决定每一体节的性质与形态特征。;HOX的产物含含螺旋-环-螺旋结构，基因突变会引起同源形态结构变异。特点： 1）基因呈簇存在，形成连锁群； 2）DNA序列相似； 3）进化上高度保守； 4）基因表达程序化：5′端的基因表达空间靠近胚胎尾部区域；反之，靠近胚胎前部区域。 例：缺趾小鼠（Hoxa-13基因的杂合）、果蝇突变型。;HOX mutant