第九章基因与发育
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基因与发育
• 多能干细胞(pluripotent stem cell):具有多种 分化能力的细胞；例如不同胚层的特异性 细胞可以分化形成特定的组织和器官
• 多效干细胞(multipotent stem cell)：具有专 一分化能力的细胞；例如骨髓中的造血干 细胞
细胞核的去分化
• 高度分化的细胞核在一定的条件下，可 能脱离原有的分化特征，形成具有高度 分化能力的全能干细胞能力 例如：蝌蚪的肠壁细胞核移植到去了 核的卵中，发育成蝌蚪 克隆羊多利等
本该死亡的细胞不死亡，导致癌的形成或 自身免疫性疾病
本该不进入死亡程序的细胞发生死亡，引 起中风或老年性痴呆等疾病
(1)细胞病理性死亡
(如:机械损伤,化学毒品)
细胞肿胀 细胞内容物泄漏 并导致炎症
(2)细胞凋亡的特征
•细胞收缩 •线粒体破裂, 并释放细胞色素C •细胞核中的染色质降解 •通常隐藏在细胞膜中的磷脂酰丝氨酸暴露到 表面 •细胞碎片被周围细胞吸收 •吞噬细胞分泌细胞因子抑制炎症产生
一、发育遗传学
• 什么是发育？ • 细胞的分化 • 细胞凋亡 • 生物形态的建成 • 性别分化与繁殖
1、什么是发育
• 从生物学角度来说，发育是生物的细胞 分裂、分化、形态建成、生长繁殖的一 系列过程
• 从遗传学角度来说，发育是基因按照特 定的时间、空间程序表达的过程
• 研究基因对发育的调控作用的学科就是 发育遗传学(Developmental Genetics)
特异组织中分离出干细胞
Vincent Tropepe(science vol 287.2000.3) 从成年小鼠的眼睛中鉴定出一种干细胞； 这些细胞的克隆可以分化出视网膜特异 的细胞类型，包括视杆细胞，双极细胞， Miiller胶质细胞
• 多效干细胞(multipotent stem cell)：具有专 一分化能力的细胞；例如骨髓中的造血干 细胞
细胞核的去分化
• 高度分化的细胞核在一定的条件下，可 能脱离原有的分化特征，形成具有高度 分化能力的全能干细胞能力 例如：蝌蚪的肠壁细胞核移植到去了 核的卵中，发育成蝌蚪 克隆羊多利等
本该死亡的细胞不死亡，导致癌的形成或 自身免疫性疾病
本该不进入死亡程序的细胞发生死亡，引 起中风或老年性痴呆等疾病
(1)细胞病理性死亡
(如:机械损伤,化学毒品)
细胞肿胀 细胞内容物泄漏 并导致炎症
(2)细胞凋亡的特征
•细胞收缩 •线粒体破裂, 并释放细胞色素C •细胞核中的染色质降解 •通常隐藏在细胞膜中的磷脂酰丝氨酸暴露到 表面 •细胞碎片被周围细胞吸收 •吞噬细胞分泌细胞因子抑制炎症产生
一、发育遗传学
• 什么是发育？ • 细胞的分化 • 细胞凋亡 • 生物形态的建成 • 性别分化与繁殖
1、什么是发育
• 从生物学角度来说，发育是生物的细胞 分裂、分化、形态建成、生长繁殖的一 系列过程
• 从遗传学角度来说，发育是基因按照特 定的时间、空间程序表达的过程
• 研究基因对发育的调控作用的学科就是 发育遗传学(Developmental Genetics)
特异组织中分离出干细胞
Vincent Tropepe(science vol 287.2000.3) 从成年小鼠的眼睛中鉴定出一种干细胞； 这些细胞的克隆可以分化出视网膜特异 的细胞类型，包括视杆细胞，双极细胞， Miiller胶质细胞
9 基因与发育
它们就用产生特异性抗体或类似方法将其消灭。
免疫系统是动物的主要防御系统，包括淋巴细胞 （lymphocyte，分B淋巴细胞和T淋巴细胞）及组织 相容性抗原两部分。巨噬细胞（macrophage）也参 与免疫反应。
南 通 大 学 生 命 科 学 学 院
3
T淋巴细胞产生于胸腺（thymus），它的主要功 能是产生T淋巴细胞受体，识别产生抗体的B淋巴 细胞，以帮助巨噬细胞发挥功能。
南 通 大 学 生 命 科 学 学 院
15
南 通 大 学 生 命 科 学 学 院
根据前B细胞的形态以及轻链基因的重排，可将其分为大前B 细胞和小前B细胞。大前B细胞VDJ重排后表达μ链，并表达前 B细胞受体。小前B细胞轻链只发生V－J发生重排，无功能性 16 Ig表达，缺乏对抗原的反应能力。
祖B细胞（pro B）
南 通 大 学 生 命 科 学 学 院
轻链（重排）
5基因
VL
JH Cμ
前受体
编码 5蛋白 编码Vpro-B蛋白
前受体对B细胞分化早期起着十分重要作用，它介导的信号可导致： A、 细胞大量增殖；B、 RAG-1/RAG-2的表达短暂下调；C 、上述重 排终止。 此阶段若重链与轻链的基因重排发生错位时，这些细胞将发生凋亡。
早祖B细胞阶段：首先发生Ig重链DHJH的重排． 晚祖B细胞阶段：开始编码无V片段基因产物的μ链。轻链 仍处于胚系（germ line）状态.，但出现替代轻链。
重链
VH DH JH Cμ
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编码DH JH Cμ Cμ
替代BCR
轻链（胚系）
5基因
VL
JH
编码 5蛋白
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5.16第九章 基因与发育【PPT】.ppt
❖ HSC是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。
❖ HSC具有自我分化和增殖的特点，是各种血细 胞的共同祖先，也称多能干细胞（Pluripotent stem cell, PSC)，其表面标志为CD34+/CD38-。
❖ 分化的不对称性：部分细胞保持PSC特点不分 化，部分细胞分化成表面标志为CD34+/CD38+ 的定向干细胞。
性B细胞
2、B细胞的表面标志
1) 表 面 抗 原
HLA 抗原： B细胞可高效表达HLA-I/II类抗原，
其中II类抗原对B细胞的活化意义重大。
CD抗原：
CD19/CD20 CD21
分 布
前B、不成 熟、成熟B
细胞
成熟B 细胞
主要包括：
CD40
CD79
成熟B细 成熟B细胞 胞
CD80
成熟B细胞
功 能
❖ 定向干细胞在一定环境和造血因子的作用下， 增殖分化为成熟的子代细胞。
二、淋巴细胞（Lymphocyte）
❖ 淋巴细胞来源于淋巴样干细胞，是一个 复杂不均一的细胞群体，分为许多形态 相似而功能不同的亚群。
❖ 包括T、B和第三群淋巴细胞三种，后者 又包括NK、K和LAK细胞等。
❖ 淋巴细胞在机体免疫应答中起核心作用。
（一）、 B 淋 巴 细 胞
1、B细胞在骨髓中的分化和发育
❖ 始祖B细胞
来于骨髓淋 巴样干细胞， 无smIg表达，
CD19+
前B细胞
不成熟B细胞 成熟B细胞
无smIg表达， 膜表面出现单 但胞浆中出现 体IgM，开始
链，同时有 表达CD21， MHC-II表达， CD19、20、 CD19+、20+ MHC-II类分
❖ HSC具有自我分化和增殖的特点，是各种血细 胞的共同祖先，也称多能干细胞（Pluripotent stem cell, PSC)，其表面标志为CD34+/CD38-。
❖ 分化的不对称性：部分细胞保持PSC特点不分 化，部分细胞分化成表面标志为CD34+/CD38+ 的定向干细胞。
性B细胞
2、B细胞的表面标志
1) 表 面 抗 原
HLA 抗原： B细胞可高效表达HLA-I/II类抗原，
其中II类抗原对B细胞的活化意义重大。
CD抗原：
CD19/CD20 CD21
分 布
前B、不成 熟、成熟B
细胞
成熟B 细胞
主要包括：
CD40
CD79
成熟B细 成熟B细胞 胞
CD80
成熟B细胞
功 能
❖ 定向干细胞在一定环境和造血因子的作用下， 增殖分化为成熟的子代细胞。
二、淋巴细胞（Lymphocyte）
❖ 淋巴细胞来源于淋巴样干细胞，是一个 复杂不均一的细胞群体，分为许多形态 相似而功能不同的亚群。
❖ 包括T、B和第三群淋巴细胞三种，后者 又包括NK、K和LAK细胞等。
❖ 淋巴细胞在机体免疫应答中起核心作用。
（一）、 B 淋 巴 细 胞
1、B细胞在骨髓中的分化和发育
❖ 始祖B细胞
来于骨髓淋 巴样干细胞， 无smIg表达，
CD19+
前B细胞
不成熟B细胞 成熟B细胞
无smIg表达， 膜表面出现单 但胞浆中出现 体IgM，开始
链，同时有 表达CD21， MHC-II表达， CD19、20、 CD19+、20+ MHC-II类分
【培训课件】基因与发育
• 基因的等价性（genome equivalence） 全能干细胞所有基因是一致的，并且基因具
有相同表达的能力。 细胞的全能性指生物体的每个细胞都具有能重 复个体的全部发育阶段和产生所有细胞类型的 能力。植物的细胞全能性大于动物细胞。
• 例如： • Gurdon的爪蟾核移植实验 • 第一个哺乳类乳腺细胞核的遗传克隆—
– 1999年2月,Christopher.R.R.Bjornorson • Neural stem cells-------blood cells
– 1999年4月,Mark.F.Pittenger • Human mesenchymal stem cells------bone,cartilage,,fat,tendon,muscle and stroma
• 从遗传学角度来说，发育是基因按照特 定的时间，空间程序表达的过程。研究 基因对发育的调控作用的学科就是发育 遗传学（Developmental Genetics) 。
发育遗传学的研究特点
•发育是生物的共同属性 发育是贯穿每个生物体的整个生活史。
对有性生殖生物而言，则是从受精卵开始 到个体正常死亡。其中早期胚胎发育过程 包括受精、卵裂和胚层分化,是发育的关键 的阶段, 如哺乳类的早期发育过程
• 同时美国John-Hopkins Bayview Hospital的John.D.Gearhart从终止妊娠 的胎儿组织中原本要发育成睾丸或卵巢 的部位取得细胞进行培养，得到多能干 细胞。
特异组织中分离出干细胞
Vincent Tropepe(science vol 287.2000.3) 从成年小鼠的眼睛中鉴定出一种干细胞。 这些细胞的克隆可以分化出视网膜特异 的细胞类型，包括视杆细胞，双极细胞， Miiller胶质细胞
有相同表达的能力。 细胞的全能性指生物体的每个细胞都具有能重 复个体的全部发育阶段和产生所有细胞类型的 能力。植物的细胞全能性大于动物细胞。
• 例如： • Gurdon的爪蟾核移植实验 • 第一个哺乳类乳腺细胞核的遗传克隆—
– 1999年2月,Christopher.R.R.Bjornorson • Neural stem cells-------blood cells
– 1999年4月,Mark.F.Pittenger • Human mesenchymal stem cells------bone,cartilage,,fat,tendon,muscle and stroma
• 从遗传学角度来说，发育是基因按照特 定的时间，空间程序表达的过程。研究 基因对发育的调控作用的学科就是发育 遗传学（Developmental Genetics) 。
发育遗传学的研究特点
•发育是生物的共同属性 发育是贯穿每个生物体的整个生活史。
对有性生殖生物而言，则是从受精卵开始 到个体正常死亡。其中早期胚胎发育过程 包括受精、卵裂和胚层分化,是发育的关键 的阶段, 如哺乳类的早期发育过程
• 同时美国John-Hopkins Bayview Hospital的John.D.Gearhart从终止妊娠 的胎儿组织中原本要发育成睾丸或卵巢 的部位取得细胞进行培养，得到多能干 细胞。
特异组织中分离出干细胞
Vincent Tropepe(science vol 287.2000.3) 从成年小鼠的眼睛中鉴定出一种干细胞。 这些细胞的克隆可以分化出视网膜特异 的细胞类型，包括视杆细胞，双极细胞， Miiller胶质细胞
基因与发育(分析“基因”文档)共115张PPT
33
2. 重链基因的重排与连接
胚V3
L Vn
D1~D12 1 2 3 12
J H
1 2 34
C μ δγ 3γ1γ2bγ2aεα
B 细胞 DNA
L V1
L
V 2
D 2 J3
γ 1 γ2bγ2a εα
RNA
5’
初始转录本
3 ’ poly （A）
成熟
5’
mRNA
③第一次无效重排后，细胞内又发生另一次有效重排 ，生成Ig+/Ig-，阻止了进一步重排的发生。
39
胚系基因（Iog/Igo）
V
J-C
V
J-C
有效重排，产生 Igo/Ig+
V
J-C
V J-C 转录
翻译
Ig 蛋白
无效重排，产生 Igo/Ig－
V
J-C
V
J-C
第二次等位基因重排，产生 Ig+ /Ig－
V
位于C基因片段的增强子附近时，启动子活化。
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3、类别转换
抗原激活B细胞后，膜上及分泌的Ig类别会由IgM 转成IgG、A、E其它类别，但V区不变；
5 种Ig类别：IgM、IgD、IgG、IgE和IgA。
43
IgM（任何B细胞都产生的第一类Ig） IgG具有一定的活化补体的能力，导致侵入细胞的
细胞免疫 在体液免疫中，B淋巴细胞首先识别外源致病因 子或其他任何形式的抗原，通过浆细胞（即成熟B淋 巴细胞）不断分泌出能溶于血液蛋白质中的免疫球蛋 白（immunoglobulin， Ig）。
7
8
Ig （抗体）分子通过特定的结合位点形成抗原抗体复合物，最终被巨噬细胞所吞噬。Ig最高可占
【培训课件】基因与发育
• 从遗传学角度来说，发育是基因按照特 定的时间，空间程序表达的过程。研究 基因对发育的调控作用的学科就是发育 遗传学（Developmental Genetics) 。
发育遗传学的研究特点
•发育是生物的共同属性 发育是贯穿每个生物体的整个生活史。
对有性生殖生物而言，则是从受精卵开始 到个体正常死亡。其中早期胚胎发育过程 包括受精、卵裂和胚层分化,是发育的关键 的阶段, 如哺乳类的早期发育过程
例如：受精卵分裂成512个细胞时所有细胞已经 定位，并确定了特定细胞的形态建成等命运。
• 特化（specification）： 细胞或组织按照已经被决定的命运自主地进行 分化，形成特异性组织或细胞地过程。
例如：被决定命运的细胞，按照指令继续分化成 特定的组织，形成体节，器官等不同形态。
细胞分化的基因作用
正常女性的体细胞染色，有一个染色 较深的异固缩点，被成为巴氏小体。这 是女性一条失活的X染色体。 Lyon假说 受精卵发育到胚胎早期，女性的两条X 染色体在分化的各类细胞中其中的一条X 染色体随机失活。
G-6PD 葡萄糖6磷酸脱氢酶 有A，B两种类型，基因在X染色体上。 女性有X AXA XBXB，XAXB 男性有XAY，XBY 提取G6PD，电泳：
例如：控制肌肉细胞的决定和分化的 myo-D基因家族
•脊椎动物中的myo-D基因家族成员的核苷酸和 氨基酸序列相似，进化上高度保守。
•myo-D家族的一种蛋白myogenin由224个氨基 酸组成，其中含有HLH域。
【培训课件】基因与发育
性别的决定机制
性别决定的类型
环境决定型：
较低等的生物中：某些两栖类 、鱼类
基因决定型：
大多数的生物
• 昆虫： • 两栖类 • 鸟类 • 哺乳类：
发育遗传学的研究特点
•发育是生物的共同属性 发育是贯穿每个生物体的整个生活史。
对有性生殖生物而言，则是从受精卵开始 到个体正常死亡。其中早期胚胎发育过程 包括受精、卵裂和胚层分化,是发育的关键 的阶段, 如哺乳类的早期发育过程
例如：受精卵分裂成512个细胞时所有细胞已经 定位，并确定了特定细胞的形态建成等命运。
• 特化（specification）： 细胞或组织按照已经被决定的命运自主地进行 分化，形成特异性组织或细胞地过程。
例如：被决定命运的细胞，按照指令继续分化成 特定的组织，形成体节，器官等不同形态。
细胞分化的基因作用
正常女性的体细胞染色，有一个染色 较深的异固缩点，被成为巴氏小体。这 是女性一条失活的X染色体。 Lyon假说 受精卵发育到胚胎早期，女性的两条X 染色体在分化的各类细胞中其中的一条X 染色体随机失活。
G-6PD 葡萄糖6磷酸脱氢酶 有A，B两种类型，基因在X染色体上。 女性有X AXA XBXB，XAXB 男性有XAY，XBY 提取G6PD，电泳：
例如：控制肌肉细胞的决定和分化的 myo-D基因家族
•脊椎动物中的myo-D基因家族成员的核苷酸和 氨基酸序列相似，进化上高度保守。
•myo-D家族的一种蛋白myogenin由224个氨基 酸组成，其中含有HLH域。
【培训课件】基因与发育
性别的决定机制
性别决定的类型
环境决定型：
较低等的生物中：某些两栖类 、鱼类
基因决定型：
大多数的生物
• 昆虫： • 两栖类 • 鸟类 • 哺乳类：
学习课件-基因与发育
性别决定基因发生作用
发育水平：
原始细胞发育成卵巢或者精巢
果蝇性别决定：
哺乳类性别决定基因
Discovery
Testis determination Y Chromosome
TDF (Testis Determing Factor)
SRY ( Sex Determing region of the Y ) HMG(High Mobility Group) box SOX gene Family
细胞核的去分化
• 高度分化的细胞核在一定的条件下，可 能脱离原有的分化特征，形成具有高度 分化能力的全能干细胞能力。 例如：蝌蚪的肠壁细胞核移植到去了 核的卵中，发育成蝌蚪。 克隆羊多利等。
原来认为的专能干细胞可以分 化成毫不相关的细胞类型。
– 1997年4月,Martin.A.Eglitis • Hematopoietic cells-------microglia and macroglia in brain
• 基因的等价性（genome equivalence） 全能干细胞所有基因是一致的，并且基因具
有相同表达的能力。 细胞的全能性指生物体的每个细胞都具有能重 复个体的全部发育阶段和产生所有细胞类型的 能力。植物的细胞全能性大于动物细胞。
• 例如： • Gurdon的爪蟾核移植实验 • 第一个哺乳类乳腺细胞核的遗传克隆—
发育遗传学的研究特点
• 发育是基因型与环境因子的相互作用 遗传控制发育的图式（pattern），发
育则是基因按严格的时间和空间顺序表 达的结果，是基因型与环境因子相互作 用转化为相应表型的过程。
发育遗传学的研究特点
• 发育调控基因具有保守性 无脊椎动物和脊椎动物，如线虫、果
发育水平：
原始细胞发育成卵巢或者精巢
果蝇性别决定：
哺乳类性别决定基因
Discovery
Testis determination Y Chromosome
TDF (Testis Determing Factor)
SRY ( Sex Determing region of the Y ) HMG(High Mobility Group) box SOX gene Family
细胞核的去分化
• 高度分化的细胞核在一定的条件下，可 能脱离原有的分化特征，形成具有高度 分化能力的全能干细胞能力。 例如：蝌蚪的肠壁细胞核移植到去了 核的卵中，发育成蝌蚪。 克隆羊多利等。
原来认为的专能干细胞可以分 化成毫不相关的细胞类型。
– 1997年4月,Martin.A.Eglitis • Hematopoietic cells-------microglia and macroglia in brain
• 基因的等价性（genome equivalence） 全能干细胞所有基因是一致的，并且基因具
有相同表达的能力。 细胞的全能性指生物体的每个细胞都具有能重 复个体的全部发育阶段和产生所有细胞类型的 能力。植物的细胞全能性大于动物细胞。
• 例如： • Gurdon的爪蟾核移植实验 • 第一个哺乳类乳腺细胞核的遗传克隆—
发育遗传学的研究特点
• 发育是基因型与环境因子的相互作用 遗传控制发育的图式（pattern），发
育则是基因按严格的时间和空间顺序表 达的结果，是基因型与环境因子相互作 用转化为相应表型的过程。
发育遗传学的研究特点
• 发育调控基因具有保守性 无脊椎动物和脊椎动物，如线虫、果
徐建蕊第九章基因与发育
外周T细胞在活化、增殖、发育的不同阶段 可表达一系列不同的白介素受体（如IL-1R、IL2R、IL-4R、IL-6R等），它们同相应配体结合后 可促进或诱导T细胞的活化、增殖、分化和成熟
尽管从形态3学) T上细不能胞对亚淋群巴细胞进行区分，但
借助细胞的表面标志分子可以发现淋巴细胞是一个 不均一的群体，其中的任何一个群体（T、B细胞） 又可进一步被区分成不同的亚群。就T细胞而言可 分为：
2、免疫自稳： 是机体免疫系统维持内环境相 对稳定的一种生理功 能。
正常时：机体可及时清除体内 损伤、衰老、变性的 血细胞和抗原－抗体 复合物，而对自身成 份保持免疫耐受；
异常时：发生生理功能紊乱、 自身免疫病等
3、免疫监视：
是机体免疫系统及时 识别、清除体内突变、 畸变和病毒干扰细胞的 一种生理保护作用。
表面受体*
胞
单核吞噬细胞*
表面标志*
NK细胞*
其它免疫细胞
功能*
LAK细胞*
造血干细胞 （Hemopoietic stem cell,HSC)
HSC是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。 HSC具有自我分化和增殖的特点，是各种血细胞的共同祖
先，也称多能干细胞（Pluripotent stem cell, PSC)，其表面 标志为CD34+/CD38-。 分化的不对称性：部分细胞保持PSC特点不分化，部分细 胞分化成表面标志为CD34+/CD38+的定向干细胞。 定向干细胞在一定环境和造血因子的作用下，增殖分化为 成熟的子代细胞。
淋巴细胞（Lymphocyte）
淋巴细胞来源于淋巴样干细胞，是一个复杂不均 一的细胞群体，分为许多形态相似而功能不同的 亚群。
包括T、B和第三群淋巴细胞三种，后者又包括 NK、K和LAK细胞等。
尽管从形态3学) T上细不能胞对亚淋群巴细胞进行区分，但
借助细胞的表面标志分子可以发现淋巴细胞是一个 不均一的群体，其中的任何一个群体（T、B细胞） 又可进一步被区分成不同的亚群。就T细胞而言可 分为：
2、免疫自稳： 是机体免疫系统维持内环境相 对稳定的一种生理功 能。
正常时：机体可及时清除体内 损伤、衰老、变性的 血细胞和抗原－抗体 复合物，而对自身成 份保持免疫耐受；
异常时：发生生理功能紊乱、 自身免疫病等
3、免疫监视：
是机体免疫系统及时 识别、清除体内突变、 畸变和病毒干扰细胞的 一种生理保护作用。
表面受体*
胞
单核吞噬细胞*
表面标志*
NK细胞*
其它免疫细胞
功能*
LAK细胞*
造血干细胞 （Hemopoietic stem cell,HSC)
HSC是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。 HSC具有自我分化和增殖的特点，是各种血细胞的共同祖
先，也称多能干细胞（Pluripotent stem cell, PSC)，其表面 标志为CD34+/CD38-。 分化的不对称性：部分细胞保持PSC特点不分化，部分细 胞分化成表面标志为CD34+/CD38+的定向干细胞。 定向干细胞在一定环境和造血因子的作用下，增殖分化为 成熟的子代细胞。
淋巴细胞（Lymphocyte）
淋巴细胞来源于淋巴样干细胞，是一个复杂不均 一的细胞群体，分为许多形态相似而功能不同的 亚群。
包括T、B和第三群淋巴细胞三种，后者又包括 NK、K和LAK细胞等。
《遗传与发育》PPT课件
一、单细胞生物的细胞分化与发育的调控
发育是通过细胞分化来实现的，分化是产 生基因型相同但形态和功能趋异的各种类型 细胞的一个变化过程，分化产生了细胞的多 样性，构成形态建成和生长的基础，并保证 了生命的世代延续。
单细胞生物的分化和发育过程较为简单。
精选课件ppt
2
遗传学GENETICS
▪ 二、多细胞生物的细胞分化和细胞决定
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10
遗传学GENETICS
▪ 事实上，利用线虫的形体和运动特征以及协调性缺 乏等突变特征，布雷内建立了最为丰富的突变体线 虫株，并将线虫形体、行为的改变与染色体上的突 变位点——对应起来。这就使得基因分析能够和细 胞的分裂、分化以及器官的发育联系起来，为后来 人们发现细胞凋亡及其机制奠定了基础。
精选课件ppt
11
遗传学GENETICS
苏尔斯顿提出“细胞程序性死亡”
秀丽隐杆线虫非常小而且是透明的，成年的雌雄同体线 虫总共才959个细胞，这就便于研究人员通过显微镜观察活 的完整线虫的内部构造，并且能直接观察线虫发育过程中单 个细胞的迁移、分裂以及死亡，从而使人们能了解线虫发育 过程中各个细胞的命运。英国科学家约翰·苏尔斯顿和美国 科学家罗伯特·霍维茨就是利用这种手段．通过艰苦的工作， 确定了线虫发育过程中每一个细胞的分裂和分化及其最终的 命运。
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5
遗传学GENETICS
精选课件ppt
6
遗传学GENETICS
2、细胞程序性死亡的形式 （1）细胞凋亡 （2）其他类型
精选课件ppt
7
遗传学GENETICS
▪ 当地时间2002年10月7日，瑞典卡罗林斯卡医学院 诺贝尔奖评审委员会将2002年诺贝尔生理学或医学 奖授予了悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔 斯顿等三位科学家，以表彰他们在“细胞程序性死 亡”这一领域中的开创性工作。他们不但发现在生 物的器官发育过程中存在细胞程序性死亡，而且阐 明了细胞程序性死亡过程中的基因规律。
发育是通过细胞分化来实现的，分化是产 生基因型相同但形态和功能趋异的各种类型 细胞的一个变化过程，分化产生了细胞的多 样性，构成形态建成和生长的基础，并保证 了生命的世代延续。
单细胞生物的分化和发育过程较为简单。
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2
遗传学GENETICS
▪ 二、多细胞生物的细胞分化和细胞决定
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10
遗传学GENETICS
▪ 事实上，利用线虫的形体和运动特征以及协调性缺 乏等突变特征，布雷内建立了最为丰富的突变体线 虫株，并将线虫形体、行为的改变与染色体上的突 变位点——对应起来。这就使得基因分析能够和细 胞的分裂、分化以及器官的发育联系起来，为后来 人们发现细胞凋亡及其机制奠定了基础。
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11
遗传学GENETICS
苏尔斯顿提出“细胞程序性死亡”
秀丽隐杆线虫非常小而且是透明的，成年的雌雄同体线 虫总共才959个细胞，这就便于研究人员通过显微镜观察活 的完整线虫的内部构造，并且能直接观察线虫发育过程中单 个细胞的迁移、分裂以及死亡，从而使人们能了解线虫发育 过程中各个细胞的命运。英国科学家约翰·苏尔斯顿和美国 科学家罗伯特·霍维茨就是利用这种手段．通过艰苦的工作， 确定了线虫发育过程中每一个细胞的分裂和分化及其最终的 命运。
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5
遗传学GENETICS
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6
遗传学GENETICS
2、细胞程序性死亡的形式 （1）细胞凋亡 （2）其他类型
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7
遗传学GENETICS
▪ 当地时间2002年10月7日，瑞典卡罗林斯卡医学院 诺贝尔奖评审委员会将2002年诺贝尔生理学或医学 奖授予了悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔 斯顿等三位科学家，以表彰他们在“细胞程序性死 亡”这一领域中的开创性工作。他们不但发现在生 物的器官发育过程中存在细胞程序性死亡，而且阐 明了细胞程序性死亡过程中的基因规律。
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第九章基因与发育
免疫系统是由免疫组织和器官、免疫细胞及免疫活性 分子等组成。
免疫细胞对病原体或肿瘤细胞的适当应答，使之清除。 免疫应答过高或过低，均为异常。
第九章基因与发育
免疫的功能
免疫功能是免疫系统在识别和清除“非己”抗原的过 程中所产生的各种生物学作用的总称。主要包括： 1.免疫防御（Immunological defence)： 是机体排斥外来抗原性异物的一种免疫保护功能。 正常时可产生抗感染免疫的作用，防御功能过强会产 生超敏反应，过弱则产生免疫缺陷（后两种情况均属 异常反应）。
丧失：机体突变细胞失 控， 有可能导致肿瘤 发生；或出现病毒的持 续感染。
第九章基因与发育
免疫器官
免疫器官、免疫细胞和免疫分子构成机体的免疫系统。
该系统具有识别和排除抗原性异物、维持机体内环境稳
定和生理平衡的功能，是执行体液和细胞免疫的物质基
础。
中枢
免 官疫
免疫 器官
器 外周
免疫
器官
骨髓：所有血细胞产生和除T细胞外的所有血细胞发育成
CD4+T细胞* CD8+T细胞*
表面抗原*
细
第三群淋巴细胞
表面受体*
胞
单核吞噬细胞*
表面标志*
NK细胞*
其它免疫细胞
功能* 第九章基因与发育
LAK细胞*
造血干细胞 （Hemopoietic stem cell,HSC)
HSC是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。 HSC具有自我分化和增殖的特点，是各种血细胞的共同祖
第九章 基因与发育
第九章基因与发育
目录
免疫体系发育与免疫球蛋白基因表达 果蝇的胚胎发育 高等植物花发育的基因调控
第九章基因与发育
第一节 免疫体系发育及免疫球蛋白基因表达
一、脊椎动物免疫系统及其组成 二、B淋巴细胞及其发育和分化 三、T淋巴细胞发育及分化 四、第三群淋巴细胞 五、单核吞噬细胞 六、免疫球蛋白的结构 七、免疫球蛋白基因结构及其表达 八、Ig基因重排与DNA的多样性 九、主要组织相容复合体的表达调控
第九章基因与发育
免疫（Immune）的定义
是机体识别“自身”与“非己”抗原，对自 身抗原形成天然免疫耐受，对“非己”抗原产生 排斥作用的一种生理功能。正常情况下，这种生 理功能对机体有益，可产生抗感染、抗肿瘤等维 持机体生理平衡和稳定的免疫保护作用。在一定 条件下，当免疫功能失调时，也会对机体产生有 害的反应和结果，如引发超敏反应、自身免疫病 和肿瘤等。
淋巴细胞（Lymphocyte）
淋巴细胞来源于淋巴样干细胞，是一个复杂不均 一的细胞群体，分为许多形态相似而功能不同的 亚群。
包括T、B和第三群淋巴细胞三种，后者又包括 NK、K和LAK细胞等。
淋巴细胞在机体免疫应答中起核心作用。
第九章基因与发育
二、 B淋巴细胞及其分化和发育
始祖B细胞 来于骨髓淋 巴样干细胞， 无smIg表达，
无免 疫应 答功 能
smIgM同自身抗原结合可
产生抑制信号，导致自
身反应性B细胞处于无功
能抑制状态，产生自身
耐受
第九章基因与发育
具有接受抗原的刺激并 发生增殖分化的能力， 是抗体产生的源泉细胞； 其中部分可成为记忆性 B细胞
第九章基因与发育
1、B细胞的表面标志
1) 表 面 抗 原
LA抗原：B细胞可高效表达HLA-I/II类抗原，其中II类抗原
CD19+
前B细胞 无smIg表达，但 胞浆中出现链， 同时有MHC-II表 达，CD19+、
20+
不成熟B细胞
成熟B细胞
膜表面出现单体 表达smIgM、
IgM，开始表达 smIgD、IgGFc-R、
CD21，CD19、20、 C3bR、丝裂原受
MHC-II类分子表 体及CD19、20、
达量增多
21等
利于B细胞对抗原的捕获和结合，对B细胞的活化、 增殖与分化产生调节作用。
FcR可表达于多种细胞表面并发挥多种功能， 第九章基因与发育
第九章基因与发育
胸腺的细胞
指所有参加免疫应答或与免疫应答有关的细胞及
其前体细胞。包括造血干细胞、淋巴细胞、单核
吞噬细胞及其它抗原呈递细胞、粒细胞、红细胞
免 疫
和肥大细胞等。
T细胞* 造血干细胞
淋巴细胞** B细胞*
表面标志*
T细胞亚群* 表面标志*
表面抗原* 表面受体*
第九章基因与发育
2、免疫自稳：
是机体免疫系统维持内环境相 对稳定的一种生理功 能。
正常时：机体可及时清除体内 损伤、衰老、变性的 血细胞和抗原－抗体 复合物，而对自身成 份保持免疫耐受；
异常时：发生生理功能紊乱、 自身免疫病等
3、免疫监视：
是机体免疫系统及时 识别、清除体内突变、 畸变和病毒干扰细胞的 一种生理保护作用。
2) 表 面 受 体
B细胞抗原受体是：镶嵌于B细胞膜中的免疫球蛋白分子，又
称膜表面免疫球蛋白（smIg），可以同游离或与 MHC－抗原肽复合物中的抗原结合。与抗原结合 后产生的信号，通过与之呈非共价键结合的
IgG FIcg受/体I也g：叫异F二c聚受体体分，子可进与行Ig传G结递合，的从抗而原使结B细合胞，活有化。
对B细胞的活化意义重大。
CD抗原：主要包括：
CD19/CD20 CD21 CD40
CD79
CD80
分 前B、不成熟、 成熟B 成熟B细胞 成熟B细胞 成熟B细胞 布 成熟B细胞 细胞
调节B细胞发 是
功 育、活化、 C3d/
能 分化
EB病
共刺激分子 两条链形成 共刺激分子 受体，配体 的异二聚体，受体，配体 为T细胞表 第九章基因与发育 介导BCR的 是T细胞表
胸腺：T细胞发育成熟的场所
熟的场所
淋巴结：过滤淋巴液，具有免疫活性的T、B细胞移居和接 受抗原刺激后发生免疫应答的重要场所
脾：最大的淋巴器官，具造血、贮血和过滤作用，也是成熟 T、B细胞移居和抗原刺激后发生免疫
粘膜相关淋巴组织第九：章基应因与答发育的重要场所。
一、脊椎动物免疫系统及其组成
第九章基因与发育
先，也称多能干细胞（Pluripotent stem cell, PSC)，其表面 标志为CD34+/CD38-。 分化的不对称性：部分细胞保持PSC特点不分化，部分细 胞分化成表面标志为CD34+/CD38+的定向干细胞。 定向干细胞在一定环境和造血因子的作用下，增殖分化为 成熟的子代细胞。
第九章基因与发育
免疫系统是由免疫组织和器官、免疫细胞及免疫活性 分子等组成。
免疫细胞对病原体或肿瘤细胞的适当应答，使之清除。 免疫应答过高或过低，均为异常。
第九章基因与发育
免疫的功能
免疫功能是免疫系统在识别和清除“非己”抗原的过 程中所产生的各种生物学作用的总称。主要包括： 1.免疫防御（Immunological defence)： 是机体排斥外来抗原性异物的一种免疫保护功能。 正常时可产生抗感染免疫的作用，防御功能过强会产 生超敏反应，过弱则产生免疫缺陷（后两种情况均属 异常反应）。
丧失：机体突变细胞失 控， 有可能导致肿瘤 发生；或出现病毒的持 续感染。
第九章基因与发育
免疫器官
免疫器官、免疫细胞和免疫分子构成机体的免疫系统。
该系统具有识别和排除抗原性异物、维持机体内环境稳
定和生理平衡的功能，是执行体液和细胞免疫的物质基
础。
中枢
免 官疫
免疫 器官
器 外周
免疫
器官
骨髓：所有血细胞产生和除T细胞外的所有血细胞发育成
CD4+T细胞* CD8+T细胞*
表面抗原*
细
第三群淋巴细胞
表面受体*
胞
单核吞噬细胞*
表面标志*
NK细胞*
其它免疫细胞
功能* 第九章基因与发育
LAK细胞*
造血干细胞 （Hemopoietic stem cell,HSC)
HSC是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。 HSC具有自我分化和增殖的特点，是各种血细胞的共同祖
第九章 基因与发育
第九章基因与发育
目录
免疫体系发育与免疫球蛋白基因表达 果蝇的胚胎发育 高等植物花发育的基因调控
第九章基因与发育
第一节 免疫体系发育及免疫球蛋白基因表达
一、脊椎动物免疫系统及其组成 二、B淋巴细胞及其发育和分化 三、T淋巴细胞发育及分化 四、第三群淋巴细胞 五、单核吞噬细胞 六、免疫球蛋白的结构 七、免疫球蛋白基因结构及其表达 八、Ig基因重排与DNA的多样性 九、主要组织相容复合体的表达调控
第九章基因与发育
免疫（Immune）的定义
是机体识别“自身”与“非己”抗原，对自 身抗原形成天然免疫耐受，对“非己”抗原产生 排斥作用的一种生理功能。正常情况下，这种生 理功能对机体有益，可产生抗感染、抗肿瘤等维 持机体生理平衡和稳定的免疫保护作用。在一定 条件下，当免疫功能失调时，也会对机体产生有 害的反应和结果，如引发超敏反应、自身免疫病 和肿瘤等。
淋巴细胞（Lymphocyte）
淋巴细胞来源于淋巴样干细胞，是一个复杂不均 一的细胞群体，分为许多形态相似而功能不同的 亚群。
包括T、B和第三群淋巴细胞三种，后者又包括 NK、K和LAK细胞等。
淋巴细胞在机体免疫应答中起核心作用。
第九章基因与发育
二、 B淋巴细胞及其分化和发育
始祖B细胞 来于骨髓淋 巴样干细胞， 无smIg表达，
无免 疫应 答功 能
smIgM同自身抗原结合可
产生抑制信号，导致自
身反应性B细胞处于无功
能抑制状态，产生自身
耐受
第九章基因与发育
具有接受抗原的刺激并 发生增殖分化的能力， 是抗体产生的源泉细胞； 其中部分可成为记忆性 B细胞
第九章基因与发育
1、B细胞的表面标志
1) 表 面 抗 原
LA抗原：B细胞可高效表达HLA-I/II类抗原，其中II类抗原
CD19+
前B细胞 无smIg表达，但 胞浆中出现链， 同时有MHC-II表 达，CD19+、
20+
不成熟B细胞
成熟B细胞
膜表面出现单体 表达smIgM、
IgM，开始表达 smIgD、IgGFc-R、
CD21，CD19、20、 C3bR、丝裂原受
MHC-II类分子表 体及CD19、20、
达量增多
21等
利于B细胞对抗原的捕获和结合，对B细胞的活化、 增殖与分化产生调节作用。
FcR可表达于多种细胞表面并发挥多种功能， 第九章基因与发育
第九章基因与发育
胸腺的细胞
指所有参加免疫应答或与免疫应答有关的细胞及
其前体细胞。包括造血干细胞、淋巴细胞、单核
吞噬细胞及其它抗原呈递细胞、粒细胞、红细胞
免 疫
和肥大细胞等。
T细胞* 造血干细胞
淋巴细胞** B细胞*
表面标志*
T细胞亚群* 表面标志*
表面抗原* 表面受体*
第九章基因与发育
2、免疫自稳：
是机体免疫系统维持内环境相 对稳定的一种生理功 能。
正常时：机体可及时清除体内 损伤、衰老、变性的 血细胞和抗原－抗体 复合物，而对自身成 份保持免疫耐受；
异常时：发生生理功能紊乱、 自身免疫病等
3、免疫监视：
是机体免疫系统及时 识别、清除体内突变、 畸变和病毒干扰细胞的 一种生理保护作用。
2) 表 面 受 体
B细胞抗原受体是：镶嵌于B细胞膜中的免疫球蛋白分子，又
称膜表面免疫球蛋白（smIg），可以同游离或与 MHC－抗原肽复合物中的抗原结合。与抗原结合 后产生的信号，通过与之呈非共价键结合的
IgG FIcg受/体I也g：叫异F二c聚受体体分，子可进与行Ig传G结递合，的从抗而原使结B细合胞，活有化。
对B细胞的活化意义重大。
CD抗原：主要包括：
CD19/CD20 CD21 CD40
CD79
CD80
分 前B、不成熟、 成熟B 成熟B细胞 成熟B细胞 成熟B细胞 布 成熟B细胞 细胞
调节B细胞发 是
功 育、活化、 C3d/
能 分化
EB病
共刺激分子 两条链形成 共刺激分子 受体，配体 的异二聚体，受体，配体 为T细胞表 第九章基因与发育 介导BCR的 是T细胞表
胸腺：T细胞发育成熟的场所
熟的场所
淋巴结：过滤淋巴液，具有免疫活性的T、B细胞移居和接 受抗原刺激后发生免疫应答的重要场所
脾：最大的淋巴器官，具造血、贮血和过滤作用，也是成熟 T、B细胞移居和抗原刺激后发生免疫
粘膜相关淋巴组织第九：章基应因与答发育的重要场所。
一、脊椎动物免疫系统及其组成
第九章基因与发育
先，也称多能干细胞（Pluripotent stem cell, PSC)，其表面 标志为CD34+/CD38-。 分化的不对称性：部分细胞保持PSC特点不分化，部分细 胞分化成表面标志为CD34+/CD38+的定向干细胞。 定向干细胞在一定环境和造血因子的作用下，增殖分化为 成熟的子代细胞。
第九章基因与发育