细胞的分化研究生.pptx

细细 胞胞 的的 分分 化化Cell DifferentiationCell Differentiation 一、概念：一、概念：个体发育个体发育(individual development(individual development):):从从受受精精卵卵形形成成胚胚胎胎，再再由由胚胚胎胎生生长长发发育育成成个个体体的的过过程程。个个体体发发育育过过程程经经历历生生长长(growth)(growth)、分分化化(differentiation)(differentiation)和形态发生和形态发生(morphogenesis)(morphogenesis)几个过程。几个过程。细细胞胞分分化化cell cell differentiationdifferentiation：在在个个体体发发育育中中,细细胞胞的的后后代代在在形形态态、结结构构和和功功能能上上发发生生差差异异的的过过程程称称为为细细胞胞的的分分化化，其其本本质质是是基基因因选选择择性性表表达达的的结结果果，即即基因表达调控的结果基因表达调控的结果 二、胚胎发育：二、胚胎发育：一一个个受受精精卵卵通通过过一一系系列列复复杂杂的的分分裂裂、分分化化和和相相互互作作用用，精精确确地地产产生生功功能能各各异异的的细细胞胞类类型型，并并特特异异地地组组成成各各种种组组织。织。1 1、配子发生配子发生(gametogenesis)(gametogenesis)配配子子形形成成的的过过程程称称为为配配子子发发生生。在在配配子子发发生生过过程程中中，二二倍倍体体的的原原始始生生殖殖细细胞胞(primordial primordial germ germ cells)cells)要要通通过过减减数数分分裂裂和和分分化化才才能能转转化化成成单单倍体的卵或精子倍体的卵或精子精子发生（精子发生（spermatogenesisspermatogenesis）由精原细胞发育为精子的过程，称为精子由精原细胞发育为精子的过程，称为精子的发生。的发生。发生部位：睾丸曲细精发生部位：睾丸曲细精管内管内发生过程：发生过程：增殖期：精原干细胞（增殖期：精原干细胞（A A型细胞），型细胞），通过有丝分裂增加细胞数目，其中通过有丝分裂增加细胞数目，其中一部分转化为一部分转化为B B型细胞进入生长期。型细胞进入生长期。精原干细胞（精原干细胞（2N2N）生长期：细胞生长，细胞体积增大生长期：细胞生长，细胞体积增大 精原细胞（精原细胞（2N2N）初级精母细胞初级精母细胞（2N2N）成熟期：成熟期：初级精母细胞（初级精母细胞（2N2N）减数第一次分裂减数第一次分裂 次级精母细胞（次级精母细胞（N N）减数第二次分裂减数第二次分裂 精细胞（精细胞（N N）变形期变形期 精细胞精细胞 顶体形成顶体形成 核染色质凝聚（组蛋白被精核染色质凝聚（组蛋白被精 蛋白取代）蛋白取代）尾部形成尾部形成 精子精子46XY46XY46XY46XY 46XY 46XY 46XY46XY23X23Y23X23X23Y23Y23X23X23Y23Y精精子子发发生生精原细胞精原细胞(2n)(2n)初级精母细胞初级精母细胞(2n)(2n)次级精母细胞次级精母细胞(n)(n)精细胞精细胞(n)(n)精子精子(n)(n)增殖期增殖期生长期生长期成熟期成熟期减数分裂减数分裂变形期变形期顶体实质上是一顶体实质上是一个个特化特化的的溶酶体，内溶酶体，内含多种水解酶，如顶体蛋白酶、透明含多种水解酶，如顶体蛋白酶、透明质酸酶、酸性磷酸酶等。在受精时，质酸酶、酸性磷酸酶等。在受精时，精子释放顶体酶消化卵子外面的结构，精子释放顶体酶消化卵子外面的结构，进入卵内。精子的尾部又称鞭毛进入卵内。精子的尾部又称鞭毛(flagellum)(flagellum)，是精子的运动装置。，是精子的运动装置。绍绍鸭精子头部的纵切鸭精子头部的纵切（左）和横切（右）（左）和横切（右）卵子的发生卵子的发生 oogenesisoogenesis：由卵原细胞发育为卵子的过程，称由卵原细胞发育为卵子的过程，称卵子的发生。卵子的发生。发生部位：卵巢发生部位：卵巢发生过程发生过程增殖期：卵原细胞的增殖在增殖期：卵原细胞的增殖在胚胎发育胚胎发育期完成。卵原细胞通过有丝分裂期完成。卵原细胞通过有丝分裂增加增加细胞数目，生长成为细胞数目，生长成为初级卵母细胞初级卵母细胞，开始减数第一次分裂，并停留开始减数第一次分裂，并停留在减数在减数第一次分裂前期的双线期。第一次分裂前期的双线期。卵原细胞卵原细胞在卵泡中发育。出生时卵巢中在卵泡中发育。出生时卵巢中大约大约有有70-20070-200万个初级卵母细胞。万个初级卵母细胞。生生长长期期：女女性性进进入入青青春春期期以以后后，卵卵巢巢中中的的卵卵泡泡约约有有4 4万万个个。每每月月有有一一个个卵卵泡泡进进入入生生长长期期，发发育育成成熟熟。女女性性一一生生中中约有约有400400个初级卵泡发育为成熟卵泡个初级卵泡发育为成熟卵泡。成熟期：垂体分泌的雌性激素渗入卵泡成熟期：垂体分泌的雌性激素渗入卵泡中，促进卵泡完成减数第一次分裂，排中，促进卵泡完成减数第一次分裂，排出第一极体。出第一极体。次级卵母细胞的第二次减数分裂在受精次级卵母细胞的第二次减数分裂在受精后完成。后完成。46XX46XX46XX46XX 46XX 46XX 46XX46XX23X23X卵卵子子发发生生卵原细胞卵原细胞(2n)(2n)初级卵母细胞初级卵母细胞(2n)(2n)次级卵母细胞次级卵母细胞(n)(n)卵细胞卵细胞(n)(n)增殖期增殖期生长期生长期成熟期成熟期减数分裂减数分裂23X23X 23X 23X在在卵卵子子发发生生的的生生长长期期，卵卵母母细细胞胞常常常常要要储储备备大大量量的的蛋蛋白白质质、脂脂类类、糖糖类类，以以供供受受精精后后的的胚胚胎胎发发育育之之用用。这这些些物物质质中中有有一一些些是是卵卵母母细细胞胞自自身身制制备备的的，但但大大多多数数都都是是靠靠其其它它来来源源提提供供的的，如如肝肝细细胞胞、滤滤泡泡细细胞胞(follicle(follicle cell)cell)。滤滤泡泡细胞是卵母细胞周围的细胞。细胞是卵母细胞周围的细胞。卵卵母母细细胞胞在在发发育育过过程程中中具具有有显显著著的的不不对对称称性性。卵卵母母细细胞胞的的一一端端称称为为植植物物极极(vegetal(vegetal pole),pole),相反的一端称为动物极。相反的一端称为动物极。卵卵子子发发生生的的生生长长期期完完成成之之后后，卵卵母母细细胞胞准准备备进进行行减减数数分分裂裂，但但是是卵卵母母细细胞胞不不会会自自动动进进入入成成熟熟期期，而而是是停停滞滞在在前前期期，直到有适当的激素进行刺激。直到有适当的激素进行刺激。卵卵母母细细胞胞的的减减数数分分裂裂是是高高度度不不对对称称的的，最最后后产产生生一一个个成成熟熟的的卵卵细细胞胞和和三三个个极极体体(polar body)(polar body)。受精作用受精作用(fertillization)(fertillization)涉及四个基本的反应：涉及四个基本的反应：精子获能（精子获能（capacitationcapacitation）顶体反应（顶体反应（acrosome reactionacrosome reaction）皮层反应（皮层反应（cortical reactioncortical reaction）原核形成原核形成 精子获能（精子获能（capacitationcapacitation）大大多多数数的的精精子子都都是是靠靠游游动动来来发发现现卵卵细细胞胞，并并与与透透明明带带结结合合。为为了了确确保保精精子子与与卵卵子子的正确结合，需要有一种特别的机制。的正确结合，需要有一种特别的机制。哺哺乳乳动动物物的的精精子子必必须须在在雌雌性性生生殖殖道道中中被被分分泌泌物物修修饰饰，这这一一过过程程称称为为获获能能(capacitation),(capacitation),在人类通常需要在人类通常需要5 56 6小时。小时。顶体反应顶体反应(acrosomal reaction)(acrosomal reaction)获能的精子首先借助头后部（顶体后区）获能的精子首先借助头后部（顶体后区）质质膜的膜的透明质酸酶活性穿过卵母细胞外卵丘细透明质酸酶活性穿过卵母细胞外卵丘细胞层，到达透明带，然后精子通过头前部胞层，到达透明带，然后精子通过头前部（顶体区）质膜表面的（顶体区）质膜表面的ZPZP结合蛋白与卵母结合蛋白与卵母细胞透明带发生识别，完成结合过程，诱发细胞透明带发生识别，完成结合过程，诱发顶体反应。顶体反应。顶体以外排的方式释放出水解酶，将卵子顶体以外排的方式释放出水解酶，将卵子的透明带和卵黄膜溶解，形成精子穿过的的透明带和卵黄膜溶解，形成精子穿过的通道。通道。精子进入卵子后，导致卵膜去极化，动作精子进入卵子后，导致卵膜去极化，动作电位由受精点传至膜表面，使精子受体失电位由受精点传至膜表面，使精子受体失活。在精子接触点上，磷脂酰肌醇信号途活。在精子接触点上，磷脂酰肌醇信号途径启动，启动径启动，启动DNADNA的复制。的复制。IPIP3 3导致内质网导致内质网中的钙离子释放，钙浓度呈有规律的跃迁，中的钙离子释放，钙浓度呈有规律的跃迁，称为钙波。钙信号进而引起皮层反应。称为钙波。钙信号进而引起皮层反应。皮层反应皮层反应(cortical reaction)(cortical reaction)卵卵细细胞胞膜膜下下的的皮皮层层颗颗粒粒（内内含含酶酶类类的的囊囊泡泡），以以外外排排的的方方式式，进进入入卵卵黄黄膜膜和和卵卵膜膜之之间间的的腔腔隙隙，酶酶类类引引起起透透明明带带“硬硬化化”，形成受精膜。形成受精膜。原核融合原核融合(pronuclei fussion)(pronuclei fussion)精精子子的的刺刺激激使使处处于于休休眠眠状状态态的的卵卵子子被被激激活活，重重新新回回到到减减数数分分裂裂阶阶段段，迅迅速速完完成成第第二二次次分分裂裂，释释放放极极体体。此此时时精精子子和和卵卵子子的的细细胞胞核核分分别别称称为为雄雄原原核核（male male pronucleuspronucleus）和和 雌雌 原原 核核（female female pronucleuspronucleus）。原核融合原核融合(pronuclei fussion)(pronuclei fussion)两两个个原原核核逐逐渐渐在在细细胞胞中中部部靠靠拢拢，核核膜膜随随即即消消失失，染染色色体体混混合合，形形成成二二倍倍体体的的受受精精卵卵（fertilized fertilized ovumovum），又又称称合合子子（zygotezygote）。）。通常一个卵子和一个精子结合，多精进入通常一个卵子和一个精子结合，多精进入会形成多余的分裂极和纺锤体，导致细胞会形成多余的分裂极和纺锤体，导致细胞异常分裂而使胚胎发育终止。受精后通过异常分裂而使胚胎发育终止。受精后通过两种机制阻止多精进入，一是膜瞬间两种机制阻止多精进入，一是膜瞬间去极去极化精子受体失活；化精子受体失活；二是通过皮层反应二是通过皮层反应，形，形成成受精膜。受精膜。受精后精子的核、中心粒（鞭毛基粒）受精后精子的核、中心粒（鞭毛基粒）和线粒体均注入卵中。线粒体之所以和线粒体均注入卵中。线粒体之所以表现为母系遗传，是因为受精卵中只表现为母系遗传，是因为受精卵中只有仅母本线粒体可以存活。有仅母本线粒体可以存活。人类从卵巢排出的卵子处于第二次成人类从卵巢排出的卵子处于第二次成熟分裂的中期，在受精时才完成第二熟分裂的中期，在受精时才完成第二次分裂。若未受精，则于排卵后次分裂。若未受精，则于排卵后12-2412-24小时退化。小时退化。胚胎胚胎形成与分化形成与分化 受受精精发发生生之之后后，受受精精卵卵要要进进行行一一系系列列的的分分裂裂、分分化化和和相相互互作作用用，最最后后发育成一个新的个体。发育成一个新的个体。哺乳动物的卵裂较慢，受精哺乳动物的卵裂较慢，受精1 1天后才开始天后才开始卵裂，卵裂，8 8细胞之前，分裂球之间结合比较细胞之前，分裂球之间结合比较松散，松散，8 8细胞之后突然紧密化，通过细胞细胞之后突然紧密化，通过细胞连接形成致密的球体。连接形成致密的球体。1616细胞期，内部细胞期，内部1-1-2 2个细胞属于内细胞团，将来发育为胚胎，个细胞属于内细胞团，将来发育为胚胎，而其外周细胞变为滋养细胞，不参与组而其外周细胞变为滋养细胞，不参与组成胚胎结构，而是参与形成绒毛膜。成胚胎结构，而是参与形成绒毛膜。受精卵的卵裂速度比成年细胞的分裂快得受精卵的卵裂速度比成年细胞的分裂快得多。由于卵裂过程不需要等细胞长大，所多。由于卵裂过程不需要等细胞长大，所以卵裂时细胞周期极短以卵裂时细胞周期极短,几乎只有几乎只有S S期和期和MM期；随着卵裂的持续，期；随着卵裂的持续，G G1 1期开始恢复，到期开始恢复，到卵裂结束时，卵裂结束时，G G1 1期重新出现期重新出现。卵裂卵裂时，卵细胞的细胞质是不对称分布时，卵细胞的细胞质是不对称分布的，卵裂所产生的小细胞获得的细胞质的，卵裂所产生的小细胞获得的细胞质物质是不同的，这对其卵裂细胞的分化物质是不同的，这对其卵裂细胞的分化发展方向具有重要作用。发展方向具有重要作用。在在卵卵细细胞胞受受精精后后加加入入RNARNA合合成成的的抑抑制制剂剂不不会会影影响响蛋蛋白白质质合合成成，这这表表明明合合成成蛋蛋白白质质的的mRNAmRNA是是卵卵母母细细胞胞带带来来的的。这这些些由由卵卵母母细细胞胞带带来来的的信信息息分分子子称称为为母母体体信信息息（maternal maternal InformationInformation）。母母源源效效应应基因（基因（maternal effect genematernal effect gene）受受精精卵卵卵卵裂裂分分化化外胚层外胚层神经管神经管表皮表皮腺腺脑脑脊髓脊髓毛、齿毛、齿甲、爪甲、爪疏松结缔组织疏松结缔组织致密结缔组织致密结缔组织中胚层中胚层软骨软骨骨骨肌肉肌肉形成血的组织形成血的组织髓样组织髓样组织淋巴组织淋巴组织泌尿生殖系统泌尿生殖系统内胚层内胚层呼吸系统上皮呼吸系统上皮消化道上皮消化道上皮胰胰肝肝腺腺甲状腺甲状腺甲状旁腺甲状旁腺外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层 细胞分化细胞分化的机制的机制细细胞胞分分化化是是胚胚胎胎细细胞胞分分裂裂后后，未未定定形形的的细细胞胞在在形形态态和和生生化化组组成成上上向向专专一一性性或或特特异异性性方方向向发发展展，或或由由原原来来较较简简单单具具有有可可塑塑性性的的状态向异样化稳定状态发展的过程。状态向异样化稳定状态发展的过程。细胞分化的实质是基因的差别表达细胞分化的实质是基因的差别表达 每个人的一生中都在进行着细胞分化每个人的一生中都在进行着细胞分化细胞分化的特点细胞分化的特点时空性：组织特异性基因（奢侈基因）的时空性：组织特异性基因（奢侈基因）的差别表达差别表达定向性定向性稳定性稳定性条件可逆性：去分化、转分化条件可逆性：去分化、转分化普遍性普遍性发育潜能发育潜能 细胞分化能力的强弱称为发育潜能。细胞分化能力的强弱称为发育潜能。全能性：如受精卵。全能性：如受精卵。多能性：如原始外胚层细胞多能性：如原始外胚层细胞 。单单能能性性：只只能能分分化化出出一一种种细细胞胞。单单能能干干细胞也称为祖细胞细胞也称为祖细胞 。形态发生（形态发生（morphogenesismorphogenesis）：是指通）：是指通过细胞的增殖、分化和行为（如粘过细胞的增殖、分化和行为（如粘附、迁移、凋亡）塑造组织、器官附、迁移、凋亡）塑造组织、器官和个体形态的过程。和个体形态的过程。细胞决定细胞决定(cell determination)(cell determination)是指细胞在是指细胞在发生可识别的形态变化之前发生可识别的形态变化之前,就已受到约束就已受到约束而向特定方向分化而向特定方向分化,这时细胞内部已发生变这时细胞内部已发生变化化,确定了未来的发育命运确定了未来的发育命运。细胞决定细胞决定(cell determination(cell determination):):随着随着细胞细胞的分裂和分化，细胞的发育方向逐渐被限的分裂和分化，细胞的发育方向逐渐被限定，因而也称之为决定（定，因而也称之为决定（determinationdetermination），），如哺乳动物桑椹胚的内细胞团和外围细胞，如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。前者形成胚胎、后者形成滋养层。细胞分化的机理细胞分化的机理 细胞的分化命运取决于两个方面：细胞的分化命运取决于两个方面：细细胞胞的的内内部部特特性性：细细胞胞的的不不对对称称分分裂裂（asymmetric asymmetric divisiondivision）以以及及随随机机状状态态。不不对对称称分分裂裂使使细细胞胞内内部部得得到到不不同同的的基基因因调调控控成成分分，表表现现出出一一种种不不同同于于其其它它细细胞胞的的核核质质关系和应答信号的能力关系和应答信号的能力 细胞质细胞质对细胞分化的诱导对细胞分化的诱导 卵裂卵裂时时,细胞核内的物质细胞核内的物质,包括包括基因组基因组都平均地分配到子细胞内都平均地分配到子细胞内,所以子所以子细胞内细胞内的遗传物质是相同的。但是的遗传物质是相同的。但是,卵细胞质各卵细胞质各区域的组分并不相同。卵裂使区域的组分并不相同。卵裂使不同的胞不同的胞质质组分分割进入各卵裂细胞。这些特殊组分分割进入各卵裂细胞。这些特殊细胞质细胞质组分称为细胞质决定子组分称为细胞质决定子(cytoplasmic(cytoplasmic determinants determinants)。动物卵细胞中，贮存有动物卵细胞中，贮存有2-52-5万种不同的万种不同的mRNAmRNA，专供受精卵的启动、分化和发育，专供受精卵的启动、分化和发育之用。之用。用转录抑制剂放线菌素用转录抑制剂放线菌素D D处理海胆受精卵，处理海胆受精卵，使使RNARNA的合成受到抑制，胚胎发育仍能进的合成受到抑制，胚胎发育仍能进行至囊胚期行至囊胚期。用用蛋白质翻译抑制剂嘌呤霉素或亚胺环己蛋白质翻译抑制剂嘌呤霉素或亚胺环己酮处理受精卵，则受精卵完全停止分化发酮处理受精卵，则受精卵完全停止分化发育。育。细胞的不对称分裂细胞的不对称分裂细细胞胞的的外外部部环环境境：细细胞胞应应答答不不同同的的环环境境信信号号，启启动动特特殊殊的的基基因因表表达达，产产生生不不同同的的细细胞胞的的行行为为，如如分分裂裂、生生长长、迁迁移移、粘粘附附、凋凋亡亡等等，这这些些行行为为在在形形态态发发生生中中具具有有极极其其重要的作用。重要的作用。细胞细胞的相互作用对细胞分化的诱导的相互作用对细胞分化的诱导 胚胎诱导胚胎诱导(embryonic induction)(embryonic induction)动动物物在在一一定定的的胚胚胎胎发发育育时时期期,一一部部分分细细胞胞影影响响相相邻邻细细胞胞使使其其向向一一定定方方向向分分化化的的作用作用称为胚胎诱导，或称为分化诱导。称为胚胎诱导，或称为分化诱导。诱导（诱导（inductioninduction）：一部分细胞诱导其它）：一部分细胞诱导其它细胞向特定方向分化的现象，也叫胚胎诱细胞向特定方向分化的现象，也叫胚胎诱导。导。诱导者（诱导者（inductorinductor）：对其它细胞起诱导作）：对其它细胞起诱导作用的细胞称为诱导者或组织者。用的细胞称为诱导者或组织者。如脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经如脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板，神经沟和神经管板，神经沟和神经管。诱导诱导是通过信号来实现的，其中有些诱是通过信号来实现的，其中有些诱导信号是短距离的，仅限于相互接触的导信号是短距离的，仅限于相互接触的细胞间；有些是长距离的，通过扩散作细胞间；有些是长距离的，通过扩散作用于靶细胞。用于靶细胞。诱导信号诱导信号级联信号级联信号梯度信号梯度信号拮抗信号拮抗信号组合信号组合信号侧向信号侧向信号 形态形态建成（建成（morphogenesismorphogenesis）胚胎发育不仅需要将分裂产生的胚胎发育不仅需要将分裂产生的细胞分细胞分化化成具有不同功能的特异的细胞类型，成具有不同功能的特异的细胞类型，同时，要将一些细胞组成功能和形态不同时，要将一些细胞组成功能和形态不同的组织和器官，最后形成一个具有表同的组织和器官，最后形成一个具有表型特征个体，这一过程称为形态建成。型特征个体，这一过程称为形态建成。位置信息位置信息(positional information)(positional information)不断分裂和移动中的细胞通过感知不断分裂和移动中的细胞通过感知自己自己的的瞬间空间位置并依此决定分化瞬间空间位置并依此决定分化方向方向或调整或调整移动路径。位置信息对发育分移动路径。位置信息对发育分化也有化也有影响影响。形形态态发发生生素素(morphogen)(morphogen)假假说说：细细胞胞如如何何得得知知已已经经迁迁至至适适当当位位置置并并应应该该开开始始参参与与形形成成不不同同的的组组织织和和器器官官：形形态态发发生生素素在在胚胚胎胎的的特特定定部部位位合合成成和和分分泌泌，然然后后扩扩散散到到周周围围组组织织，形形成成一一种种浓浓度度递递减减的的梯梯度度。细细胞胞通通过过适适当当的的受受体体“感感知知”自自身身部部位位的的形形态态发发生生素素的的浓浓度度，细细胞胞就就可可以以估估测测自自己己离离形形态态发生素产生源有多远，并决定分化的方向。发生素产生源有多远，并决定分化的方向。激素激素对分化和形态建成的影响对分化和形态建成的影响 随随着着机机体体发发育育，细细胞胞数数目目增增加加，机机体体体体积积增增大大，结结构构逐逐渐渐复复杂杂，对对远远距距离离的的细细胞胞的的分分化化调调节节出出现现了了一一种种新新方方式式，即即激激素作用方式素作用方式。分化分化抑制（抑制（differential inhibitiondifferential inhibition）分化完成的细胞可以产生抑素分化完成的细胞可以产生抑素(chalone(chalone)这这种种化学介质可抑制附近的细胞进行化学介质可抑制附近的细胞进行同样的同样的分化分化。如含有成蛙心组织的培养液培养蛙。如含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚，则蛙胚不能发育出正常的心脏。胚，则蛙胚不能发育出正常的心脏。研究表明，抑素实际上就是研究表明，抑素实际上就是TGF-TGF-家族的家族的成员（转化生长因子）成员（转化生长因子）细胞细胞数量效应数量效应 小小鼠鼠胚胚胎胎胰胰腺腺原原基基在在体体外外进进行行组组织织培培养养时时，可可发发育育成成具具有有功功能能的的胰胰腺腺组组织织，但但如如果果把把胰胰原原基基切切成成8 8小小块块分分别别培培养养，则则都都不不能能形形成成胰胰腺腺组组织织，如如果果再再把把分分开开的的小小块块合合起起来来，又又可可形成形成胰腺组织胰腺组织。细胞细胞外基质的影响外基质的影响 干细胞在干细胞在IVIV型胶原和层粘连蛋白上形型胶原和层粘连蛋白上形成上皮细胞；在成上皮细胞；在I I型胶原和纤粘连蛋白型胶原和纤粘连蛋白上分化为成纤维细胞；在上分化为成纤维细胞；在II II型胶原及软型胶原及软骨粘连蛋白上发育为软骨细胞。骨粘连蛋白上发育为软骨细胞。细胞质细胞质与细胞核的相互作用与细胞核的相互作用 细胞质对细胞核的影响细胞质对细胞核的影响 细胞质不仅在细胞分化中具有细胞质不仅在细胞分化中具有重要重要作用作用，在成熟个体的组织中，细胞，在成熟个体的组织中，细胞质质对细胞核对细胞核仍然具有影响。仍然具有影响。细胞核的决定作用细胞核的决定作用 细胞分化细胞分化的分子基础的分子基础 细胞分化是特定基因在一定的时间、空细胞分化是特定基因在一定的时间、空间表达的结果。间表达的结果。细胞分化的本质是基因调控的问题细胞分化的本质是基因调控的问题组织特异性基因调控的基本模式组织特异性基因调控的基本模式每个基因的表达都必须：每个基因的表达都必须：在正确的细胞中在正确的细胞中 在正确的时间在正确的时间 对正确的信号产生正确的反应对正确的信号产生正确的反应 产生正确的表达水平产生正确的表达水平 细胞是如何协调这一过程的？细胞是如何协调这一过程的？一个关键的调控蛋白，可以调控一一个关键的调控蛋白，可以调控一系列下游基因，完成细胞分化。系列下游基因，完成细胞分化。组合调控组合调控 细胞细胞数量控制数量控制 细胞细胞数量控制不仅是发育中形态构建的重数量控制不仅是发育中形态构建的重要机制，也是成体形态维持的重要机制。细要机制，也是成体形态维持的重要机制。细胞数量主要取决于细胞分裂和细胞死亡，这胞数量主要取决于细胞分裂和细胞死亡，这两者都受外界信号的调节。两者都受外界信号的调节。刺激刺激细胞分裂细胞分裂 早期早期的卵裂可以看作是一种自发机制的卵裂可以看作是一种自发机制，但是但是大多数情况下细胞分裂都依赖于大多数情况下细胞分裂都依赖于外外界信号界信号的刺激，所以细胞分裂也属于诱的刺激，所以细胞分裂也属于诱导导机制机制。在一个细胞社会中，一个细胞。在一个细胞社会中，一个细胞只有只有在当在当别的细胞需要它增殖的时候，别的细胞需要它增殖的时候，它才它才开始增殖开始增殖。刺激细胞分裂的信号分子主要有：刺激细胞分裂的信号分子主要有：各类细胞因子（如肽类生长因子）各类细胞因子（如肽类生长因子）激素激素细胞外基质成分细胞外基质成分 如：小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养如：小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时，可发育成具有功能的胰腺组织。如果把时，可发育成具有功能的胰腺组织。如果把胰原基切成胰原基切成8 8小块分别培养，则不能形成胰腺小块分别培养，则不能形成胰腺组织，再把分开的小块合起来，又可形成胰组织，再把分开的小块合起来，又可形成胰腺组织。推测可能是细胞数量不足，导致自腺组织。推测可能是细胞数量不足，导致自分泌或旁分泌信号不足，使增殖和分化受到分泌或旁分泌信号不足，使增殖和分化受到抑制。抑制。肿瘤是机体的异常发育，将大量的肿瘤细肿瘤是机体的异常发育，将大量的肿瘤细胞注射到小鼠的门静脉，结果引起广泛的肝胞注射到小鼠的门静脉，结果引起广泛的肝脏转移，小鼠短期内死亡。如果只注射脏转移，小鼠短期内死亡。如果只注射5050个个肿瘤细胞时，小鼠处于明显的无瘤状态下生肿瘤细胞时，小鼠处于明显的无瘤状态下生存，进行手术检查也未发现任何肿瘤。手术存，进行手术检查也未发现任何肿瘤。手术后缝合伤口饲养，却发现小鼠很快因肝肿瘤后缝合伤口饲养，却发现小鼠很快因肝肿瘤大量增生而死亡，这是因为手术后伤口愈合大量增生而死亡，这是因为手术后伤口愈合时会分泌大量生长因子，刺激细胞增殖以修时会分泌大量生长因子，刺激细胞增殖以修复伤口，同时生长因子也会作用于肿瘤细胞。复伤口，同时生长因子也会作用于肿瘤细胞。肿肿瘤瘤细细胞胞只只有有在在达达到到临临界界数数量量后后，由由于于分分泌泌生生长长因因子子而引起而引起爆发式爆发式的增殖。的增殖。激素：激素：激素可看作是远距离细胞间的激素可看作是远距离细胞间的相互作相互作用用，虽然激素分布在整过循环系统，虽然激素分布在整过循环系统，但但它只它只作用于特定的靶细胞，促进其作用于特定的靶细胞，促进其生长和生长和分化分化。细胞外基质细胞外基质 抑制细胞抑制细胞分裂分裂 胚胎时期至少有两种途径抑制细胞的胚胎时期至少有两种途径抑制细胞的分裂：分裂：下调刺激信号（如肽类生长因子）的下调刺激信号（如肽类生长因子）的水平水平抑制细胞成熟因子的合成。抑制细胞成熟因子的合成。细胞凋亡细胞凋亡 细胞细胞行为行为 外界信号和细胞的固有特征，不仅外界信号和细胞的固有特征，不仅决定了细胞内部的基因表达，而且决定了细胞内部的基因表达，而且还影响细胞的行为，使其参与形态还影响细胞的行为，使其参与形态的构建和进一步的分化。的构建和进一步的分化。细胞的行为主要有：细胞的行为主要有：定向分裂（定向分裂（directed mitosisdirected mitosis）差别生长（差别生长（differential growthdifferential growth）细胞凋亡（细胞凋亡（apoptosisapoptosis）细胞迁移（细胞迁移（migrationmigration）区别粘附（区别粘附（differential adhesiondifferential adhesion）细胞收缩（细胞收缩（contractioncontraction）基质膨胀（基质膨胀（Matrix swellingMatrix swelling）细胞连接（细胞连接（gap junctiongap junction）细胞融合（细胞融合（fusionfusion）成肌细胞融合成肌管成肌细胞融合成肌管 引自引自Harvey Lodish Harvey Lodish 等等19991999A gap junction