胚胎發(fā)育的細胞增殖和分化

關(guān)于胚胎發(fā)育的細胞增殖和分化第1頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六概述第2頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六概述第3頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六胚胎發(fā)育過程：細胞生長分化識別遷移死亡功能表達組織和器官的形成等第4頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六

細胞增殖：細胞數(shù)量的增加

細胞分裂

細胞分化：不同類型細胞的形成

形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生專一性的改變第5頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六6ProliferationofeukaryoticcellCellgrowthDNAreplicationCelldivisionWhatiscellcycle?細胞周期,---從上一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂完成所經(jīng)歷的整個過程。一、細胞增殖第6頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六7PhasesofthecellcycleG1phaseSphaseG2phaseMphase第7頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六8Phaseofcellcycle

M-PhaseMitosisCytokinesisInterphaseG1=GapbetweenMandSS=Synthesis(DNAandcentrosomesreplicated)G2=GapbetweenSandM第8頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六9CellCycleRegulation

Cyclins

CyclinDependentKinases(CDKs)

CyclinDependentKinasesInhibitors(CDKIS)第9頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六勒蘭德·哈特韋爾發(fā)現(xiàn)了大量控制細胞周期的基因，其中一種被稱為“START”的基因?qū)刂聘鱾€細胞周期的最初階段具有決定性的作用。保羅·納斯的貢獻是，在哈特韋爾的基礎(chǔ)上，通過基因與分子法發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)細胞周期的一種關(guān)鍵物質(zhì)CDK（細胞周期蛋白依賴激酶），CDK是通過對其他蛋白質(zhì)的化學作用來驅(qū)動細胞周期的。蒂莫西·亨特的貢獻是首次發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)CDK功能的物質(zhì)CYCLIN（細胞周期蛋白）。第10頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六11TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2001wasawardedjointlytoLelandH.Hartwell,TimHuntandSirPaulM.Nurse"fortheirdiscoveriesofkeyregulatorsofthecellcycle".LelandH.HartwellTimHuntSirPaulM.Nurse第11頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六①連續(xù)分裂細胞，在細胞周期中連續(xù)運轉(zhuǎn)因而又稱為周期細胞，如表皮生發(fā)層細胞、部分骨髓細胞。

②休眠細胞暫不分裂，但在適當?shù)拇碳は驴芍匦逻M入細胞周期，稱G0期細胞，如淋巴細胞、肝、腎細胞等。

③不分裂細胞，指不可逆地脫離細胞周期，不再分裂的細胞，又稱終端細胞，如神經(jīng)、肌肉、多形核細胞等等。成體細胞分裂第12頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六胚胎時期細胞分裂早期：卵裂第13頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六第14頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六1.細胞在兩次分裂之間沒有生長期，細胞體積并不增大，基因在早期不表達。2.致密化：細胞核和細胞質(zhì)的比值迅速增加，細胞之間的粘附加強。3.細胞周期是連續(xù)的S期和M期的交替。胚胎時期細胞分裂早期：卵裂第15頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六桑葚胚:致密化極性第16頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六17Stagesofmouseandhumanpreimplantationdevelopment.(TE:trophectoderm;ICM:innercellmass;EPI:epiblast;PE:primitiveendoderm)第17頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六18第18頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六19CockburnK,RossantJ.Makingtheblastocyst:lessonsfromthemouse.JClinInvest.2010,120(4):995-1003.第19頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六20異常卵裂卵裂時間延遲:植入失敗不規(guī)則卵裂:胚胎異常發(fā)育多精受精:多倍體，最終死亡或畸形單卵雙胎或多胎:兩個胚泡，單獨的羊膜和絨毛膜；兩個內(nèi)細胞群，單獨的羊膜，共有絨毛膜和胎盤；兩個原條，共有羊膜和絨毛膜第20頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六21第21頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六22Siamesetwins第22頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六23早期胚胎發(fā)育的調(diào)控Beforegenomeactivation母源作用基因(miRNAs,transcriptionalfactors,DNAmethyltransferase,…)Aftergenomeactivation

Transcriptionalfactors(Cdx2,Oct4…)HeatshockproteinsCytokines…第23頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六24第24頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六25Cdx2Oct4Oct-4:許多基因的轉(zhuǎn)錄因子特異性表達于全能細胞中第25頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六26當一個細胞分裂有絲分裂產(chǎn)生兩個“染色體完全相同的子細胞”。SO,HOWDOTHESECELLSBECOMEDIFFERENTFROMONEANOTHER?第26頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六27二、細胞分化細胞分化是指合子發(fā)育成為個體的過程中細胞之間逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定差異的過程。發(fā)育生物學研究之核心。第27頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六28在細胞分化的基礎(chǔ)上，胚胎逐漸產(chǎn)生出許多不同的組織、器官和系統(tǒng)，協(xié)調(diào)地組成一個復雜、精巧、能自主生活的生命個體。第28頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六29在細胞之間出現(xiàn)可識別的形態(tài)和功能差異之前，細胞已經(jīng)具備向特定方向分化，最終形成具有一定表型特征細胞的能力，這種細胞的發(fā)育選擇稱為細胞決定。決定先于分化。細胞決定的主要標志是細胞內(nèi)部開始合成特異性的蛋白質(zhì)。細胞決定與細胞分化第29頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六30CytoplasmicDeterminantsandInductiveSignalsAnegg’scytoplasmcontainsRNA,proteins,andothersubstancesthataredistributedunevenlyintheunfertilizedegg.Cytoplasmicdeterminantsarematernalsubstancesintheeggthatinfluenceearlydevelopment.Asthezygotedividesbymitosis,cellscontaindifferentcytoplasmicdeterminants,whichleadtodifferentgeneexpression.第30頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六31(a)CytoplasmicdeterminantsintheeggTwodifferentcytoplasmicdeterminantsUnfertilizedeggcellSpermNucleus第31頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六32(a)CytoplasmicdeterminantsintheeggTwodifferentcytoplasmicdeterminantsUnfertilizedeggcellSpermFertilizationZygoteNucleus第32頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六33(a)CytoplasmicdeterminantsintheeggTwodifferentcytoplasmicdeterminantsUnfertilizedeggcellSpermFertilizationZygoteMitoticcelldivisionTwo-celledembryoNucleus第33頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六34(b)InductionbynearbycellsSignalmolecule(inducer)SignaltransductionpathwayEarlyembryo(32cells)NUCLEUSSignalreceptor第34頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六35TotipotentPluripotentUnipotentDifferentiatedTotipotentPluripotentUnipotentDifferentiatedTotipotent→Pluripotent→Unipotent→Differentiated第35頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六36細胞分化的影響因素基因的調(diào)控細胞之間的作用激素環(huán)境因素第36頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六受精卵發(fā)育形成的細胞含有相同基因但在發(fā)育中只有5-10%基因表達(人類基因總數(shù)約3萬--5萬)且表達的基因差異較大Why?基因的調(diào)控第37頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六38基因的調(diào)控管家基因(house-keepinggenes)：是指所有細胞中均要表達的一類基因，其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因與核糖體蛋白基因等。(Helper)奢侈基因(Luxurygene)：即組織特異性基因（tissue-specificgenes），是指不同類型細胞中特異性表達的基因，指導產(chǎn)生細胞分化時出現(xiàn)的各種特異蛋白。(Determinant)第38頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六39第39頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六40ExampleMyoblastsproducemuscle-specificproteinsandformskeletalmusclecellsMyoDisoneofseveral“masterregulatorygenes”thatproduceproteinsthatcommitthecelltobecomingskeletalmuscleTheMyoDproteinisatranscriptionfactorthatbindstoenhancersofvarioustargetgenes第40頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六41EmbryonicprecursorcellNucleusOFFDNAMasterregulatorygenemyoDOthermuscle-specificgenesOFF第41頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六42EmbryonicprecursorcellNucleusOFFDNAMasterregulatorygenemyoDOthermuscle-specificgenesOFFOFFmRNAMyoDprotein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)第42頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六43EmbryonicprecursorcellNucleusOFFDNAMasterregulatorygenemyoDOthermuscle-specificgenesOFFOFFmRNAMyoDprotein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)mRNAmRNAPartofamusclefiber(fullydifferentiatedcell)MyoD第43頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六44EmbryonicprecursorcellNucleusOFFDNAMasterregulatorygenemyoDOthermuscle-specificgenesOFFOFFmRNAMyoDprotein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)mRNAmRNAmRNAmRNAMyosin,othermuscleproteins,andcellcycle–blockingproteinsPartofamusclefiber(fullydifferentiatedcell)MyoDAnothertranscriptionfactor第44頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六第45頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六46細胞之間的作用細胞誘導細胞抑制微環(huán)境：細胞外基質(zhì)第46頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六47細胞誘導Inductionistheprocessbywhichonegroupofcellsproducesasignalthatdeterminesthefateofasecondgroupofcells.第47頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六48第48頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六49細胞外基質(zhì)

Extracellularmatrix(ECM)ECMcancontrolthedifferentiationbyinfluencingtheintracellulargeneexpressionsviasignaltransduction.第49頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六ExogenousECMpreventstheinhibitionofskeletalmuscledifferentiationbyproteoglycansynthesisinhibitors.OssesN,andBrandanEAmJPhysiolCellPhysiol2002;282:C383-C394ChlorateandBDXcaninhibittheproteoglycansynthesis.第50頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六51激素SteroidsPeptidesToinfluencethegeneexpressionsthroughbindingwiththecorrespondingreceptorsTargetcells第51頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六52環(huán)境因素1)生物因素病毒:風疹病毒→白內(nèi)障，耳聾，心臟缺陷;巨細胞病毒→失明，小頭畸形，肝脾腫大；單純皰疹病毒→小頭，

小眼第52頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六53

2)物理輻射，機械壓力，創(chuàng)傷輻射：第二次世界大戰(zhàn)：原子彈在日本爆炸。幸存的孕婦：28%中止；25%孩子死亡＜1年；25%中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形。第53頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六543)化學化工：亞硝酸鹽，汞，鉛，等藥物：沙利度胺（阿米莉亞和殘肢）

第54頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六554)其它缺氧營養(yǎng)不足............第55頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六56Susceptibleperiod

1)Dependentonthedevelopmentalstage.Theembryonicperiod(3-8weeks)isthehighestsusceptibleperiod.

第56頁，共60頁，2022年，5月20日，1點3分，星期六572)Differentorgan