第一節(jié)：細胞分化

一、細胞分化的基本概念

二、細胞的全能性與多能干細胞

三、影響細胞分化的因素

第二節(jié)胚胎發(fā)育中的細胞分化

一、生殖細胞的分化

二、早期胚胎發(fā)育過程中的細胞分化

三、果蠅胚胎早期發(fā)育中的細胞分化講授的內(nèi)容：當(dāng)前1頁，總共30頁。細胞分化與有機體細胞的復(fù)雜性當(dāng)前2頁，總共30頁。第一節(jié)細胞分化（一）細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果?細胞分化(celldifferentiation)：在個體發(fā)育中，由一種相同的細胞類型經(jīng)細胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生各不相同的細胞類群的過程。?細胞分化是多細胞生物發(fā)育的基礎(chǔ)與核心；?細胞分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)合成；合成特異性蛋白質(zhì)實質(zhì)在于組織特異性基因在時間和空間上的差異性表達；?差異性表達的機制是由于基因表達的組合調(diào)控。一、細胞分化的概念當(dāng)前3頁，總共30頁。細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果

表15-2結(jié)果表明，不同類型的細胞各自表達一套特異的基因，其產(chǎn)物不僅決定細胞的形態(tài)，而且執(zhí)行特定的生理功能。當(dāng)前4頁，總共30頁。（二）管家基因與組織特異性基因分化基因組所表達的基因分為兩種基本類型類：管家基因：指細胞中均表達的一類基因，其產(chǎn)物是維持細胞基本生命活動所必須的。

占整個基因組的3%左右，轉(zhuǎn)錄起始部位無TATA框，僅有CG島，內(nèi)含子相對很短。編碼的產(chǎn)物多為細胞基礎(chǔ)代謝所需酶類、核糖體蛋白、膜轉(zhuǎn)運蛋白，周期調(diào)控蛋白等。組織特異性基因：指不同類型細胞中特異性表達的基因（細胞類型特異性基因），其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的功能。占基因總數(shù)的絕大多數(shù)，調(diào)控并參與細胞分化和組織器官的建成。當(dāng)前5頁，總共30頁。圖15-1組合調(diào)控的作用機制示意圖分化（三）組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達有限少量調(diào)控蛋白啟動了為數(shù)眾多的特異細胞類型的分化程序。其機制就是每種類型的細胞分化是有多種調(diào)控蛋白共同參與完成的。通過細胞分化構(gòu)建執(zhí)行不同功能的組織器官當(dāng)前6頁，總共30頁。（四）單細胞有機體的細胞分化圖15-2黏菌繁殖過程示意圖單細胞變形體→多細胞的蛞蝓形假原質(zhì)團為了適應(yīng)外界的生活環(huán)境的改變當(dāng)前7頁，總共30頁。（五）轉(zhuǎn)分化與再生轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）：一種類型的分化細胞轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細胞現(xiàn)象。轉(zhuǎn)分化經(jīng)歷去分化（dedifferentiation，或稱脫分化）和再分化的過程。生物界普遍存在再生現(xiàn)象（regeneration），再生是指生物體缺失部分后重建過程，廣義的再生可包括分子水平、細胞水平、組織與器官水平及整體水平的再生。不同的細胞有機體，其再生能力有明顯的差異。植物比動物再生能力強，低等動物比高等動物再生能力強。

人和其他動物只有組織水平（除肝外）的再生能力，并隨個體年齡增大而下降。當(dāng)前8頁，總共30頁。

二、細胞的全能性與多能干細胞圖15-3造血干細胞逐級分化為各種類型的血細胞（一）細胞的全能性指細胞經(jīng)分裂和分化后仍具有形成完整有機體的潛能或特性。動物全能性細胞：受精卵、卵裂早期的胚胎細胞。植物體細胞：培養(yǎng)過程中的外植體組織或愈傷細胞當(dāng)前9頁，總共30頁。圖15-4iPS細胞建系過程示意圖誘導(dǎo)多能干細胞(inducedpluripotentstemcellsiPS）Oct3/4，Sox2、c-Myc和Klf4這四種轉(zhuǎn)錄因子基因克隆入病毒載體，然后引入小鼠成纖維細胞，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)其發(fā)生轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的iPS細胞在形態(tài)、基因和蛋白表達、分化能力等方面與胚胎干細胞相似。誘導(dǎo)多能干細胞的研究小鼠成纖維細胞高等動物的細胞，隨著胚胎的發(fā)育和細胞分化，細胞逐漸喪失了發(fā)育個體的能力，僅具有分化成多種細胞類型及構(gòu)建組織的潛能--多能。具有分化潛能的細胞稱為干細胞（二）干細胞當(dāng)前10頁，總共30頁。（三）胚胎干細胞體外培養(yǎng)的人胚胎干細胞紅色：滋養(yǎng)層細胞（經(jīng)處理后，不能繼續(xù)分裂的小鼠成纖維細胞）干細胞是機體中能進行自我更新（產(chǎn)生與自身相同的子細胞）和多向分化潛能（分化形成不同細胞類型）并具有形成克隆能力的一類細胞。干細胞：全能干細胞；多能干細胞；單能干細胞。又可分為：胚胎干細胞、成體（組織）干細胞（造血、骨髓間充質(zhì)、神經(jīng)、肌肉等干細胞）。終末分化：干細胞最終形成特化細胞類型的過程。當(dāng)前11頁，總共30頁。細胞克隆與再生醫(yī)學(xué)當(dāng)前12頁，總共30頁。人的胚胎干細胞定向誘導(dǎo)分化移植到糖尿病模型小鼠體內(nèi)體外誘導(dǎo)產(chǎn)生的經(jīng)3種特異標(biāo)志蛋白染色的胰島β細胞當(dāng)前13頁，總共30頁。三、影響細胞分化的因素◆受精卵細胞質(zhì)的不均一性對細胞分化的影響（p324）◆胞外信號分子對細胞分化的影響◆細胞間的相互作用與位置效應(yīng)◆細胞記憶與決定（果蠅成蟲盤，imaginaldisc；p326)◆環(huán)境對性別決定的影響（p326）◆染色質(zhì)變化與基因重排對細胞分化的影響（p327）當(dāng)前14頁，總共30頁。胞外信號分子對細胞分化的影響圖15-8與人胚胎干細胞的維持相關(guān)的主要信號分子及信號通路示意圖骨形成蛋白成纖維細胞生長因子

非分化因子轉(zhuǎn)化生長因子分化因子當(dāng)前15頁，總共30頁。細胞分化與3個胚層發(fā)生的分子機理胚胎干細胞活化、抑制素結(jié)締組織活化素

成纖維細胞生長因子

骨形成蛋白非分化因子細胞間的相互作用與位置效應(yīng)位置效應(yīng)：改變細胞所處位置可誘導(dǎo)細胞分化方向的改變。當(dāng)前16頁，總共30頁。一、生殖細胞的分化第二節(jié)胚胎發(fā)育中的細胞分化發(fā)育：后生生物經(jīng)歷一個由單細胞到多細胞的過程，最終形成成熟的個體。發(fā)育過程：單細胞的受精卵（合子）→多細胞的胚胎→成體；細胞分裂、遷移和分化、凋亡等過程。細胞分化是整個發(fā)育過程的基礎(chǔ)與核心。圖15-10原生殖細胞（PGC）的遷移當(dāng)前17頁，總共30頁。性別決定－SRY（決定睪丸發(fā)育的轉(zhuǎn)錄因子）雄性X染色體的Tfm表達--受體→男性雄性X染色體的tfm突變表達--無受體→女性染色體上的性別決定區(qū)域雄配子決定因子雄配子睪丸素，雄激素雄激素分化的信號受體復(fù)合物雄性第二性征X染色體上能夠使正常雄性基因表達的Tfm基因X染色體上不能夠使正常雄性基因表達的tfm基因產(chǎn)生雄性激素信號受體雌性第二性征當(dāng)前18頁，總共30頁。性腺細胞分化中的信號途徑當(dāng)前19頁，總共30頁。生殖細胞的形成與成熟原生殖細胞的產(chǎn)生原胚細胞，胚囊細胞當(dāng)前20頁，總共30頁。原生殖細胞向生殖細胞的分化受孕天數(shù)當(dāng)前21頁，總共30頁。（二）早期胚胎發(fā)育過程中的細胞分化受精卵裂囊胚原腸胚：三胚層當(dāng)前22頁，總共30頁。人上、下胚層發(fā)育命運關(guān)系圖當(dāng)前23頁，總共30頁。神經(jīng)管的形成神經(jīng)胚當(dāng)前24頁，總共30頁。調(diào)控脊髓神經(jīng)細胞增殖的信號系統(tǒng)成纖維細胞生長因子體節(jié)表達因子調(diào)控神經(jīng)前體細胞的分裂與分化當(dāng)前25頁，總共30頁。神經(jīng)元前體細胞通過側(cè)向抑制而特化當(dāng)前26頁，總共30頁。脊髓背腹分化中的信號網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前27頁，總共30頁。（三）果蠅胚胎早期發(fā)育中的細胞分化當(dāng)前28頁，總共30頁。作業(yè)：一、基本概念細胞分化去分化胚胎誘導(dǎo)組織特異性基因管家基因干細胞全能性多能細胞單能細胞二、簡答題與論述題1、為什么說細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果?2、組織特異性基因的表達是以何種方式調(diào)控的?3、影響細胞分化的因素有哪些？請予說明。4、什么是干細胞？它有哪幾種基本類型和各自的基本特征？5、什么是誘導(dǎo)多能干細胞？試論述其在理論與醫(yī)學(xué)實踐中的重要意義？6、從PGC到精子的分化過程中，有哪些重要信號途徑是必不可少的？它們?nèi)绾巫饔靡员ＷC精子的形成？7、