细胞分化是发育建立的基础.ppt

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1、14.细胞分化是发育建立的基础14.1多细胞生物细胞分化建立的条件多细胞生物细胞分化的3个重要条件：1.携带有丰富的遗传信息以及他们具有复杂的表达调控机制是细胞分化建立的前提。2.细胞间的复杂信号系统的存在及由此引导的细胞间的相互作用是多细胞生物细胞分化得以实施的重要条件。3.细胞间质是细胞分化的依托并为之提供了必要的微环境。14.1.1细胞分化的遗传信息以及它们的表达1.基因组是细胞分化遗传信息最重要的载体细胞的分化是通过严格、精密调控遗传信息的表达来实现的，而基因组是这一信息的最重要的载体。三大类基因：1.管家基因2.调节基因3.组织专一性基因1.染色体的火化或者

2、基因DNA序列重组影响细胞的分化。小鼠毛色的基因位于X染色体上。基因转录水平上的调节mRNA的加工翻译水平的调节转译后肽链的加工与修饰2.细胞质中含有影响分化的遗传因子14.1.2信号系统与细胞分化多细胞生物有一套复杂的信号系统，大致可以分为6类：1.个体间信息传递的外激素（性诱激素）2.神经递质操作的神经信号工作系统。3.旁泌素4.内分泌激素5.神经肽信号类6细胞间直接接触的信号系统。生物信号系统的作用机制1.信号分子由分泌细胞产生，它可以扩散或远程运输的方式到达靶细胞，也可以固着在分泌细胞的表面，通过细胞间的接触作用于靶细胞。2.信号分子效应于靶细胞可以通过靶细胞

3、表面受体识别，再转化成细胞内的第二信号系统实现对靶细胞的分化诱导，也可以穿膜直接进入靶细胞的细胞质或细胞核内施展其功效。近年的研究表明，细胞分化是信号分子通过组合调控的方式来实现的，细胞往往是通过多因子调控完成，而调控因子的不同配伍与工作顺序的改变会产生完全不同的细胞分化效果。1.组合调控使有限因子控制的细胞分化的种类数大大增加了。2.细胞可能因为简单的调控因子的更改而发生分化方向的改变，从而大大提高了细胞分化的灵活性。14.2.1旁泌素（GDF）有称为生长分化因子，通常是蛋白质成分，主要由诱导细胞产生，通过扩散的方式到达相邻的靶细胞。分为四个家族：1.纤维母细胞生长

4、因子家族2.Hedgehog家族3.Wnt家族4.TGF-β超家族5.Juxtacrine信号1.纤维母细胞生长因子家族（FGF）包括9个结构密切相关的成员，对应于9个基因，而每一个基因在不同的组织中因其表达过程中采用的起始密码或者mRNA成熟发育中剪切方式不同，会产生不同的产物。靶细胞受体是络氨酸激酶功能：FGF2与循环系统的发生有密切关系；体节形成和椎骨发育。2.Hedgehog家族以果蝇研究为主，其蛋白产物在果蝇的正常发育中起着重要的作用。在脊椎动物中发现三个同源基因，分别为：sonichedgehog(Shh)，负责诱导神经底板细胞、运动神经的分化体节中骨骼肌

5、节的发生，胚胎左右体轴的形成，肢体前后轴的分化，肠道极性结构的出现。deserthedgehog(dhh)，精子的发生indianhedgehog(ihh)，特异表达在肠和软骨中。Wnt家族脊椎动物中，Wnt家族起码包括15个成员，富含半胱氨酸的糖蛋白。功能：参与肌节和中脑的发育，体轴的决定。β-连环蛋白调节的典型Wnt信号参与前后轴的形成•β-连环蛋白敲除的胚胎，可发生细胞的错误定位，从而不能形成中胚层。•抑制Wnt信号是脊椎动物体廓形成后期阶段的关键因素。•Wnt拮抗分子能诱导头的形成。TGF-β超家族由一类结构、功能相关的多肽生长因子亚家族组成，其中包括TGF-

6、β、活化素、骨形态发生蛋白(BMP)、生长分化因子(GDF)等。TGF-β除了影响细胞的增殖、分化，还在胚胎发育、胞外基质形成、骨的形成和重建等方面起着重要作用。TGF-β家族成员广泛存在于从果蝇到人多种生物的各种组织中，对正常细胞、癌变细胞都有着显著作用。TGF-β超基因家族成员共同的特征:(1)N-端有1段信号肽序列,可借以跨过内质网;(2)紧挨着生物活性区有由4个氨基酸(RSRR)组成的蛋白酶加工位点;(3)C-末端包含9个保守的半胱氨酸的生物活性区,靠分子间的二硫键形成二聚体。但是不同的鱼,肌肉生长抑制素的基因结构略有区别。5.Juxtacrine信号是细胞间

7、以直接接触的方式传递信号的工作系统。14.2.2近端诱导细胞分化的主要特征近端诱导是动物发育中广泛存在的一种细胞分化模式。在近端诱导中，诱导细胞产生和分泌旁泌素，并通过分子扩散的方式将信息传达给临近的细胞并引发其分化。皮肤是由真皮和表皮组成的，来自于不同的胚层。它们在形成过程中相互诱导分化。蛙的视泡与外胚层上皮相互诱导。1.近端诱导过程中普遍存在互为诱导和被诱导者的现象。2.近端诱导的区域特异化和它的遗传根据。在相互诱导的过程中，其中一方占据主导的地位。在皮肤的真皮与表皮的相互诱导过程中，一旦真皮的组织建立后，就会在诱导过程中占据主要地位。3.近端诱