第十四部分细胞分化教学课件教学讲义.ppt

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WelldifferentiatedplantcellskeeptheirtotipotencyStrachanT,ReadA2003

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。根据个体发育过程中出现的次序，干细胞又可分为胚胎干细胞和成体干细胞。
胚胎干细胞（ESC）是从胚胎内细胞团或原始生殖细胞筛选分离出的具有多能性或全能性的细胞。
ESC的用途主要有：①动物克隆；②动物转基因；③组织工程。
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（Ranapipiens）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。
IanWilmut（1997）克隆Do11ysheeep。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autonomousmechanism：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。
inductivemechanism：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Mousemyostatinmutant(right)FunctionofthemyostainBelgianBluebull——Double-muscledcattle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（hydatidiformmole）——父本印迹；卵巢畸胎瘤（ovarianteratoma）——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