一个受精卵如何变成一个孩子？.

Presentation on theme: "一个受精卵如何变成一个孩子？."— Presentation transcript:

1 一个受精卵如何变成一个孩子？

2 人体细胞总数：1014 类型：200多种

3 细胞可以通过增殖来增加数目， 那么细胞通过什么方法来改变 其结构和功能呢？

4 （Différentiation cellulaire)
细胞分化 （Différentiation cellulaire) 由同源细胞逐渐变为在形态结构、生理功能和生化特征等方面具有稳定差异的另一类型细胞的过程。

5 第十三章 细胞分化 第一节 细胞分化与个体发育 第二节 细胞分化与组织更新 第三节 细胞分化与基因表达的时空调节 第四节 细胞分化与肿瘤
第十三章 细胞分化 第一节 细胞分化与个体发育 第二节 细胞分化与组织更新 第三节 细胞分化与基因表达的时空调节 第四节 细胞分化与肿瘤

6 第一节 细胞分化与个体发育 1958年Steward用胡萝卜根培养出完整的新植株，说明单个已分化细胞具有分化的全能性。

7 受精卵的全能性

8 一、发育过程中细胞分化经历一 个分化能力逐渐受限制的过程
一、发育过程中细胞分化经历一 个分化能力逐渐受限制的过程 细胞的全能性： 生物体中的一个体细胞或一个性细胞在一定条件下，有能力重新形成完整的个体，或者分化形成该个体任何种类的细胞。此特性称为“细胞全能性”。 受精卵 、8细胞期前的胚胎细胞是全能细胞。

9 多能细胞：只具有演变为多种细胞类型的能力。
单能细胞：仅具有分化形成某一种类型细胞的能力。 分化过程：全能 多能 单能

10 干细胞(cellule souche)是存在于人和动物发育各阶段（包括早期胚胎和成熟组织）的一类原始状态的未分化细胞，它能够自我更新并始终保持很强的分化潜能，可以产生一种、多种、甚至全部的机体细胞类型。 具体详见第五篇第十六章

11 成体干细胞：存在于已分化组织中的未分化细胞，也能 自我更新，分化为所在组织的各种细胞。
胚胎干细胞：从受精卵发育为成熟胚胎，由一个细胞衍生出多种不同类型的细胞，这些细胞结构和生化组成有明显差异，执行不同的功能。如神经细胞、红细胞、肌细胞等。 胚胎发育 成体干细胞：存在于已分化组织中的未分化细胞，也能 自我更新，分化为所在组织的各种细胞。 例：表皮基底细胞角化的过程 造血干细胞不断分化成熟为各类血细胞

12 干细胞的应用： 细胞疗法: 骨髓移植 器官工厂 组织工程学 基因治疗 人造膀胱 老鼠长了人耳朵

13 细胞分化的状态是稳定的么？ 分化的状态会改变么？

14 分化的状态能够改变 一个细胞一旦分化为一个稳定的类型后，一般不能逆转到未分化状态，但在特定条件下已分化的细胞也能重新成为未分化细胞。

15 去分化：已分化的细胞可失去已获得的特有的结构和功能，重新获得未分化细胞的特征的过程。
转分化：一种分化类型的细胞可以转变成另一种类型的分化细胞的现象。

16 细胞分化状态能够改变的 根本原因是什么？

17 虽然细胞分化的潜能随分化进程越变越小，但细胞核可始终保持分化的全能性。
已分化细胞：全能性细胞核

18 细胞核的全能性 蛙的 皮肤 细胞核 培育出 新个体

19 体细胞克隆羊 多利 1997年 首只胚胎克隆羊早在1984年就已问世，但当时克隆研究工作还处于低谷，也很少有人认为体细胞克隆技术是可行的，因此克隆羊多利的诞生震惊了世界，被誉为20世纪最重大、也是最有争议的科技突破之一。

20 克隆（clone） “西游记”中的美猴王 擅长克隆：拔根汗毛变出小美猴王
克隆就是指一个细胞或生物体通过无性繁殖方法扩增所得到的一批同样的细胞或生物体，简单来说就是无性繁殖。

21 人类进行克隆的历史 1952年 克隆蝌蚪 1972年 基因复制 1997年 多利，你好！ 1998年 克隆牛 2000年 克隆猴胚胎
1952年 克隆蝌蚪 1972年 基因复制 1997年 多利，你好！ 1998年 克隆牛 2000年 克隆猴胚胎 2001年 克隆猫CC 2003年 大鼠的克隆

22 目前，国际上一般把对人类自身的克隆 分为治疗性克隆和生殖性克隆。 治疗性克隆通常指通过对干细胞的研究来复制人类的某些组织或器官。
生殖性克隆是指对整个人的复制。克隆婴儿具有与遗传物质源相同的生理特性。

23 克隆人 普通人 治疗性克隆 生殖性克隆

24 肌肉 肝 细胞分化之路 脑 心 骨 干细胞

25 二、细胞分化之前的细胞决定 细胞决定： 细胞在发生可识别的形态变化之前，就已经受到约束而向特定方向分化，这时细胞内部已经发生变化，确定了未来的发育命运。 分化方向决定后，一般不会中途改变。

26 细胞决定 翼尖为脚趾。 鸡胚： 移植前，肢芽（长出大腿）和翼芽（长出翅膀）两处细胞形态相同，均未分化。 肢芽组织块移植至翼芽部位， 结果

27 第一节 细胞分化与个体发育 三、细胞有多种途径产生差异 细胞的分化命运取决于两个方面： 细胞的内部特征 细胞的外部环境

28 细胞分裂时母细胞中的某些分子不均等地分配到两个子细胞中，造成子细胞向不同方向分化。
1.不对称的分裂 细胞分裂时母细胞中的某些分子不均等地分配到两个子细胞中，造成子细胞向不同方向分化。 不对称分裂：生成不同的子细胞

29 2.细胞间的相互诱导 来自外部的信号使一群 细胞中的一个或更多的 成员进入不同的发育 途径，此过程称为诱导 式的相互作用。
细胞被导入新的发育途径

30 1. 接触依赖型 2. 旁分泌型 3. 突触型 5. 自分泌型 4. 内分泌型 6. 间隙连接型 AUTOCRINE
GAP JUNCTION AUTOCRINE

31 3.相邻细胞的侧向抑制 已分化的细胞可以阻止临近细胞朝 相同方向分化,可避免器官重复发育。 分化细胞发出更多抑制信号 周围细胞分化受到抑制

32 4.信号分子的梯度效应 成形素蛋白在小鸡四肢发育中的作用 当信号分子从一个源头向外扩散时，往往形成一个信号的
浓度梯度，使得距源头远近不同的细胞根据自己周围信号 分子的浓度，表现出各种不同的行为。

33 5.细胞的内在程序 细胞内在的程序常常决定了其发育 的时间进程。

34 细胞的分化命运取决于两个方面： 细胞的内部特征 细胞的外部环境 1.不对称的分裂 5.细胞的内在程序 2.细胞间的相互诱导
3.相邻细胞的侧向抑制 4.信号分子的梯度效应

35 第二节 细胞分化与组织更新 已存在的细胞通过增殖形成 相同类型的子细胞，如肝细胞 成体干细胞产生新的分化， 成体产生新的分化细胞
如表皮细胞。 成体产生新的分化细胞

36 增殖 保持亲代干细胞的特性 成体干细胞 终末分化细胞 死亡 分化 单能干细胞：如表皮的基底细胞 成体干细胞 多能干细胞：如造血干细胞

37 表皮干细胞的分化 分化程度 高 低 干细胞 终末分化 终末分化 过渡型增殖细胞 分化细胞

38 造血干细胞的分化

39 既然细胞核是全能性的，每个有核细胞都携带着相同的遗传信息，为什么还会出现不同的分化？

40 发育过程中细胞会随时间和位置的不同而不同
第三节 细胞分化与基因表达的时空调节 发育过程中细胞会随时间和位置的不同而不同

41 一、不同类型的细胞合成不同的蛋白 管家基因（génes domestiques）：编码维持细胞最低限度的功能所不可缺少的蛋白质的基因，这些基因不参与细胞分化的定向，对细胞分化只有协助作用。如组蛋白、细胞周期蛋白的基因。

42 奢侈基因(génes luxueux)： 编码与各种分化细胞的特殊性状有关的蛋白质的基因，此类蛋白不是细胞基本生命活动必不可少的，而是直接影响细胞分化特性。如红细胞中的血红蛋白基因。

43 细胞分化是奢侈基因按一定时空顺序表达的结果，这种在个体发育过程中不同的基因按照一定的时空顺序被激活的现象称为“基因的差异表达（expression différentielle ）”。
分化细胞间的差异往往是一群基因表达的差异， 而不仅仅是一个基因表达的差异。

44 1.基因组合调控产生多种调节模式 组合调控（ contrôle combinatoire ）
一些基因调节蛋白通过一定的组合形成一系列的调节模块，依次结合到调节序列上，在正确的时间和空间，表达正确的基因模式。该机制可以使为数不多的基因调节蛋白产生众多的细胞类型。

45 2. DNA甲基化是一种可遗传的基因调节模式 基因转录的调节不仅可通过蛋白质与特定DNA序列的结合来进行，还可以通过DNA自身的共价修饰。

46 二、基因调节模式的遗传 和细胞记忆 与特化细胞的特征形成有关的基因调节模式及染色体结构变化是可以遗传的。

47 三、基因表达的调节是多水平的 真核细胞基因表达调节的多重性

48 四、细胞质的作用 胞质记忆 由细胞质中的成分直接或间接作用于基因组，使得特定的基因被选择性表达的现象。

49 第四节 细胞分化与肿瘤 肿瘤发生是细胞去分化或分化阻断的结果，其分子基础是基因突变或表达异常。

50 一、分化异常与肿瘤 肿瘤起源于一些未分化或微分化的干细胞，主要表现出增殖过度、分化不全的特征。 肿瘤细胞所处的分化状态决定了肿瘤的恶性
程度。 例如白血病是多能造血干细胞在某一阶段 分化发育受阻的结果。

51 二、诱导分化与肿瘤治疗 肿瘤细胞在一定条件和诱导分化剂的作用 下可以向正常细胞转化：维甲酸治疗白血病。

52 本章小节 由同源细胞逐渐变为在形态结构、 生理功能和生化特征等方面具有 稳定差异的另一类型细胞的过程 称为分化。
细胞分化是胚胎发育和维持成体 生存的重要因素。

53 已分化的细胞能够去分化、转分化。 细胞向哪个方向分化是由各方面因素 共同决定的。

54 从基因角度看细胞分化是基因按一定时空顺序表达的结果，这种在个体发育过程中不同的基因按照一定的时空顺序被激活的现象称为“基因的差异表达”。

55 思考题： 解释下列名词： 细胞分化 去分化 细胞全能性 干细胞 管家基因 奢侈基因 基因的差异表达

56 回答下列问题： 1.什么是细胞分化？ 2.为什么需要细胞分化？