发育与分化的机制.ppt

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1、第五节发育与分化的机制多细胞有机体的发育一般始于单个细胞，即看上去匀质的受精卵。个体发育时，简单的、无定型的物质逐渐多样化，自发地形成有机体。雄性生殖细胞中的遗传信息和卵细胞内携带信息的结构赋予有机体自我复制的能力，然而，来自雌雄生殖细胞的DNA信息含量显然无法储存建造有机体高度复杂的结构的全部蓝图，例如，人脑的突触连接就有1018－1024之多，大大超过了人类基因组1012碱基对的数量。现代发育生物学认为，动物的发育与分化的调控——是通过基因表达的时空顺序以及细胞间的相互作用来实现的。一、卵裂的精确调控卵裂类型难以置信的复杂情况下，却存在着功能和机制的单一性。在所有情况下

2、，核分裂与胞质分裂必须协调，卵裂成多个细胞区。通过卵裂，核质比例恢复正常，发育的重要信息被集中到不同细胞区域中。对大多数动物而言：1、母型调控；2、合子型调控母型调控早期卵裂由源自卵母细胞的因子调控。大多数动物种类中，受精后早胚细胞分裂的速度以及各卵裂球所处的位置——都是由贮存在卵内的母型mRNAs、蛋白质所控制的。通过有丝分裂分配到卵裂球中的合子基因组，在早期卵裂胚胎中并不起作用——即使用化学物质抑制转录，早胚也能正常发育。合子型调控晚期卵裂由合子基因组表达产物调控直到卵裂较晚的时期，早胚才大量转录合成mRNAs，实现由母型向合子型过渡的调控胚胎发育的机制。卵裂期细胞数目

3、的增加速度与其它发育阶段相比要快得多，（蛙受精卵：43h，37000个细胞）这种迅速分裂的结果导致核质比迅速增大。在多种生物的胚胎中，核质比值的成倍增大是决定某些基因定时开始转录的因素：非洲爪蟾胚胎，12nd卵裂后才开始转录mRNA，届时卵裂速度减慢，卵裂球开始运动，合子基因组开始转录。合子型基因打开的时间能通过改变每个细胞核中染色质的量而改变，因而认为新合成的染色质能感受卵内一些因子的量的变化：胚胎细胞中染色质含量愈高，这种转化发生愈早——如果核内染色质为正常情况的2倍，转化将提前一个周期发生——所以受精后开始的受母型调控的卵裂，将于核质比例达到一个新平衡点而终止。动物界

4、调控卵裂的生化机制是类似的（如果不一致的话），甚至真核生物细胞分裂的生化机制也可能是一致的。二、胚胎细胞的分化1、细胞分化和定型的概念：分化细胞简介；分化、定型概念2、细胞定型的两种方式：自主特化；有条件特化；总结3、细胞的自主特化－形态发生决定子：形态发生决定子；胞质定域4、细胞的有条件特化－胚胎细胞相互作用部分已分化细胞的类型、特征产物及其功能细胞类型特征产物功能角质细胞（表皮细胞）角蛋白保护身体免受损伤及防止干燥红细胞血红蛋白输送氧气晶体细胞晶体蛋白传送光线B－淋巴细胞免疫球蛋白合成抗体T-淋巴细胞细胞表面抗原（淋巴因子）破坏外源细胞；调节免疫反应黑素细胞黑色素产生色

5、素胰岛细胞胰岛素调节糖类代谢Leydig细胞（♂）睾酮雄性特征软骨细胞硫酸软骨素；胶原纤维Ⅱ腱、韧带成骨细胞骨基质支撑骨骼肌肉细胞肌动蛋白、肌球蛋白肌肉收缩肝细胞血清白蛋白；多种酶类产生血清白蛋白；多种酶类功能神经元神经递质（乙酰胆碱、肾上腺素等）传导点刺激鸡输卵管管状细胞（♀）卵清蛋白产生保护胚胎并为之提供营养的卵清蛋白昆虫输卵管滤泡细胞（♀）卵壳蛋白产生保护胚胎的卵壳蛋白B－淋巴细胞免疫球蛋白合成抗体T-淋巴细胞细胞表面抗原（淋巴因子）破坏外源细胞；调节免疫反应黑素细胞黑色素产生色素胰岛细胞胰岛素调节糖类代谢细胞分化、定型的概念1、细胞分化（celldifferenti

6、ation）从单个全能的受精卵产生各种类型细胞的发育过程。2、细胞定型（commitment）细胞在分化之前，将发生一些隐蔽的变化，使细胞朝特定方向发展的过程。2.1特化（specification）当一个细胞或组织被放在中性环境（neutralenvironment）－如培养皿中——可以自主分化时，就认为这个细胞或组织已经特化了。2.2决定（determination）当一个细胞或组织放在胚胎另一个部位可以自主分化时，就认为这个细胞或组织已经决定了。2.3特化与决定的区别已特化的细胞或组织的发育命运是可逆的——如果把已特化的细胞或组织移植到胚胎不同部位，它就会分化成不同组

7、织；相比之下，已决定的细胞或组织的发育命运是不可逆的。自主特化（autonomousspecification）通过胞质隔离（cytoplasmicsegregation）来实现的：卵裂时，受精卵内特定的细胞质分离到特定的裂球中，裂球中所含有的特定胞质决定它发育成哪一类细胞。因此，细胞命运的决定与近邻的细胞无关，细胞发育命运完全由内部细胞质组分决定。如果在发育早期将一个特定裂球从整体胚胎上分离下来，它就会形成如同其在整体胚胎中将会形成的结构一样的组织，而胚胎其余部分形成的组织中将缺乏分离裂球所能产生的结构，两者恰好