发育过程中的细胞增殖分化.pptx

发育过程中的细胞增殖分化第一节早期胚胎发育过程中得细胞增殖一、卵裂一、卵裂二、桑椹胚形成二、桑椹胚形成三、胚泡形成三、胚泡形成四、异常卵裂四、异常卵裂精子卵子受精卵(合子)桑椹胚胚泡卵裂胚胎早期发育与部位受精卵受精卵受精卵受精卵 (合子合子合子合子)2 2细胞细胞细胞细胞4 4细胞细胞细胞细胞桑椹胚桑椹胚桑椹胚桑椹胚胚泡胚泡胚泡胚泡透明带透明带透明带透明带一、卵裂一、卵裂1 1、卵裂得特点卵裂得特点卵裂得特点卵裂得特点2 2、卵裂得方式卵裂得方式卵裂得方式卵裂得方式3 3、卵裂球得基因表达卵裂球得基因表达卵裂球得基因表达卵裂球得基因表达4 4、卵裂得机制卵裂得机制卵裂得机制卵裂得机制1 1、卵裂得特点卵裂得特点卵裂得特点卵裂得特点(与体细胞分裂得不同与体细胞分裂得不同与体细胞分裂得不同与体细胞分裂得不同)体细胞得细胞周期分:间期(interphase)与有丝分裂期(Mphase)间期间期间期间期:又分为G1期,S期与G2期有丝分裂期有丝分裂期有丝分裂期有丝分裂期:前、中、后、末期,通常在此期细胞体积迅速增大。卵裂基本上就是一种典型得有丝分裂。但:1)细胞数量增加,总得体积不增。2)核/质比大。3)缺少G1、G2期,且S、M期短。原因原因:卵母细胞得特殊性卵母细胞得特殊性,DNA复制多位点同时进行。复制多位点同时进行。大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静2 2、卵裂得方式卵裂得方式卵裂得方式卵裂得方式三个决定因素:核得位置卵黄得含量及分布细胞质成分与极性卵裂得方式卵裂得方式:完全卵裂完全卵裂完全卵裂完全卵裂:辐射式辐射式辐射式辐射式,螺旋式螺旋式螺旋式螺旋式,两侧对称式两侧对称式两侧对称式两侧对称式,旋转式等。旋转式等。旋转式等。旋转式等。不完全卵裂不完全卵裂不完全卵裂不完全卵裂:盘状盘状盘状盘状,表面表面表面表面旋转式卵裂旋转式卵裂体外人胚胎得卵裂体外人胚胎得卵裂体外人胚胎得卵裂体外人胚胎得卵裂A,受精卵;B,2细胞阶段;C,4细胞阶段;D,6细胞阶段;E,桑椹胚;F,囊胚。不完全卵裂不完全卵裂不完全卵裂不完全卵裂 盘状卵裂卵裂仅在动物极得胚盘上进行,胚盘下得大量卵黄部分不分裂,如软体动物中得头足类,软骨鱼、硬骨鱼、爬行类与鸟类。表面卵裂卵黄集中于卵得中央,最初几次卵裂只就是细胞核在卵黄里得原生质岛中进行,细胞核达到一定数目、进入卵黄四周得卵质中,在表面继续进行分裂,如昆虫。3 3、卵裂球得基因表达卵裂球得基因表达卵裂球得基因表达卵裂球得基因表达(1)基因表达得激活:辅助阶段:单细胞晚期主要阶段:2细胞晚期(2)基因表达:Oct-4:母性遗传。热休克蛋白:HSP70,90,30连接蛋白:细胞因子:多肽生长因子与受体。Oct-4(也叫Oct-3或Oct3/4)属POU转录因子一员,最初鉴定为DNA结合蛋白,可通过顺式顺式顺式顺式元件活化基因转录元件活化基因转录元件活化基因转录元件活化基因转录。它在全能胚胎干细胞(ES)与生殖细胞表达。该表达对于维持干细胞得自我更新与多能性就是必要得。ES得分化导致Oct-4得下调。Oct-4不仅就是细胞系多能分化得主要调节因子,而且也就是首要得作为鉴定全能ES细胞得标志物。Oct-4:顺式元件顺式元件顺式元件顺式元件:包括启动子、增强子、调控序列与可诱导元件等包括启动子、增强子、调控序列与可诱导元件等、不编码结构蛋白。不编码结构蛋白。转录因子转录因子转录因子转录因子:有时也称反式作用因子有时也称反式作用因子,就是指能直接或间接地识别或结合在各类顺就是指能直接或间接地识别或结合在各类顺式元件核心序列上参与调控靶基因转录效率得蛋白质。式元件核心序列上参与调控靶基因转录效率得蛋白质。Oct-44 4、卵裂得机制卵裂得机制卵裂得机制卵裂得机制(1)细胞周期蛋白cyclinCyclin得周期性变化目前从芽殖酵母、裂殖酵母与各类动物中分离出得周期蛋白有30余种,在脊椎在脊椎在脊椎在脊椎动物中为动物中为动物中为动物中为A1-2A1-2、B1-3 B1-3、C C、D1-3D1-3、E1-2E1-2、F F、GG、H H等等等等。分为G1型、G1/S型、S型与M型4类。泛素降解不同类型得周期蛋白激酶复合体脊椎动物芽殖酵母CyclinCDKCyclinCDKG1-CDKCyclinD*CDK4、6Cln3CDK1(CDC28)G1/S-CDKCyclinECDK2Cln1、2CDK1(CDC28)S-CDKCyclinACDK2Clb5、6CDK1(CDC28)M-CDKCyclinBCDK1(CDC2)Clb1-4CDK1(CDC28)*包括D1-3,各亚型cyclinD,在不同细胞中得表达量不同,但具有相同得功效成熟促进因子CyclinB+Cdc2(即CDK1)两种状态:去磷酸化:有活性,多种蛋白质磷酸化。磷酸化:无活性(2)CDK:17细胞周期蛋白依赖性激酶。7种。细胞周期引擎。为cdc(celldivisioncycle)基因产物。(3)Cdc25string基因得表达产物(4)细胞静止因子阻止cyclin降解,MPF始终保持活性,细胞处于M期。Ca2+蛋白酶细胞静止因子降解cyclin降解细胞周期启动细胞周期启动细胞周期启动细胞周期启动二、桑椹胚形成二、桑椹胚形成紧密化:第三次卵裂后。细胞球外部细胞:紧密连接内部细胞:缝隙连接。桑椹胚:16个细胞。卵裂球出现极性。顶部区:微管与微丝,紧密连接基底区:核,缝隙连接。卵裂球小而无极性细胞:内部,含基部区胞质大而有极性细胞:周边,含顶部区胞质三、胚泡形成基底部细胞膜上出现Na+/K+-ATP酶水分聚集胚泡腔出现内细胞群:约13个细胞(64细胞阶段时)滋养层:连接复合体。第一个分化事件全能干细胞或胚胎干细胞四、异常卵裂与胚胎发育1、同卵双生:两个胚泡:各自羊膜与绒毛膜两个内细胞群:各自羊膜,共绒毛膜两个原条:共羊膜与绒毛膜2、不规则卵裂与细胞碎片开始退化得卵细胞或成熟不够。3、多精受精与卵裂卵细胞成熟不够。2个以上精子受精与双精受精。卵裂速度快,并不形成3倍体,通常很快死亡。第二节第二节 细胞分化细胞分化 一、分化前得定向一、分化前得定向一、分化前得定向一、分化前得定向二、分化得类型二、分化得类型二、分化得类型二、分化得类型三、分化得机理三、分化得机理三、分化得机理三、分化得机理四、去分化与转分化四、去分化与转分化四、去分化与转分化四、去分化与转分化一、分化前得定向一、分化前得定向一、分化前得定向一、分化前得定向在出现真正得形态与功能得分化之前,细胞将分化成什么类型,具有什么功能就已经被“定向”(mitment)“定向”可以分成两个阶段:特化特化特化特化(specification)与决定决定决定决定(determination)。所谓所谓所谓所谓“特化特化特化特化”,就是指细胞或组织在一个中性环境中,例如,在一个周围没有其她细胞或组织影响得体外培养环境中,仍按原先被指定得命运自主地进行分化。所谓所谓所谓所谓“决定决定决定决定”,则就是指细胞或组织即使处在胚胎得另一区域中,仍不受周围其她细胞或组织得影响,按原先指定得命运自主地进行分化。(1)自主特化(autonomousspecification)这就是大部分无脊椎动物得特性。(2)条件特化(conditionalspecification)这就是所有脊椎动物与少数无脊椎动物得特性。(3)合胞特化(syncytialspecification)这就是大部分昆虫纲得无脊椎动物得特性。决定与卵型得关系镶嵌型卵:胞质决定子调整型卵:816细胞期,位置信息决定得时空性早期胚胎:细胞分裂同步不同步(卵裂球内得某些母体物质逐渐被耗尽)转决定:遗传突变。二、分化得类型二、分化得类型二、分化得类型二、分化得类型区野分化器官分化组织分化细胞分化化学分化形态分化:核分化,胞质分化转分化:化生功能分化细胞分化得机理极其复杂,概括而言细胞得分化命运取决于两个方面:一就是细胞得内部特性一就是细胞得内部特性一就是细胞得内部特性一就是细胞得内部特性,与细胞得不对称分裂(asymmetricdivision)以及随机状态有关,尤其就是不对称分裂使细胞内部得到不同得基因调控成分,表现出一种不同于其它细胞得核质关系与应答信号得能力;二就是细胞得外部环境二就是细胞得外部环境二就是细胞得外部环境二就是细胞得外部环境,表现为细胞应答不同得环境信号,启动特殊得基因表达,产生不同得细胞得行为,如分裂、生长、迁移、粘附、程序性死亡等,这些行为在形态发生中具有极其重要得作用。三、细胞分化得机理三、细胞分化得机理三、细胞分化得机理三、细胞分化得机理1、不对称分裂动物受精卵具有高度得异质性。在胚胎发育阶段,不对称分裂就是常见得现象,如果蝇神经系统发生时,成神经细胞经过连续不对称分裂,像出芽得一样产生一些小细胞,这些小细胞就是神经节母细胞(ganglionmothercells),再经过一次分裂形成神经元或神经胶质细胞。在哺乳动物中,干细胞得分裂也就是不对称得,产生一个祖细胞与另一个干细胞,祖细胞只具有有限得自我更新能力,只能分化为终端细胞。细胞质中有着决定细胞分化全能性得物质,称为分化决定子分化决定子分化决定子分化决定子。细胞质中得分化决定子,就是 RNA。它们对紫外线敏感,对RNase敏感。在卵子形成过程中,卵母细胞中含有25万种mRNA,每种约600个拷贝。这些RNA构成母体信息,决定受精卵得发育潜能。例如哺乳动物胚胎直到8细胞期,各个细胞在形态与分化潜能上没有本质得区别,之后处于内部得细胞将来形成内细胞团,进一步发育为胚胎,而处于外部得只能发育为滋养层。将小鼠4细胞期得分裂球,移植到紧密化后得细胞团外部,这些细胞也只能发育为滋养层。从这个例子上我们不难推测在组织与器官得构建中,可能也存在着同样得现象。2、细胞得随机状态3、诱导诱导信号(inducingsignaling):脊索神经板级联信号(cascadesignaling):视泡晶体角膜梯度信号(gradientsignaling):成形素(morphogen)拮抗信号(antagonisticsignaling)Chordin抑制BMP/TGF信号途径组合信号(binatorialsignaling)侧向信号(lateralsignaling)Notch信号途径在果蝇中可以触发侧向抑制,正在分化得神经元周围得前体细胞发育成上皮细胞。一部分细胞影响相邻细胞使其向一定方向分化得作用称为胚胎诱导,或称为分化诱导。一些诱导信号一些诱导信号信号途径配体受体拮抗物受体酪氨酸激酶EGFEGF受体ArgosFGF(branchless)FGF受体ephrinsEph受体TGF家族TGFTGF受体BMP(Dpp)BMP受体Chordin(Sog),nogginNodalWNTWNTFrizzledDikkopf,sFRP,CerberusHedgehogHedgehogNotchDeltaNotchFringe4、其她因素得影响激素对细胞分化得影响:蜕皮素,甲状腺激素,抑素,性激素等。细胞外基质在分化中得作用:胶原,非胶原糖蛋白,弹性蛋白,氨基多糖,蛋白多糖等。干细胞在不同得细胞外基质条件下向不同方向分化。环境因素:温度,光线等5、基因调控基因组印迹基因组印迹(genomicimprinting):指基因表达活性只局限于来自双亲之一得基因版本。H19,IGF2,IGF2R等目前研究最多。基因组印迹基因组印迹得机制-DNA高度甲基化。基因基因得选择性扩增基因组扩增遗传物质丢失(1)DNA水平上得调控(2)转录水平上得调控:奢侈基因奢侈基因奢侈基因奢侈基因,最重要得调控。最重要得调控。最重要得调控。最重要得调控。(3)翻译水平上及蛋白质形成后修饰得调控