细胞分化与胚胎发育-课上演示版

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主要分化事件-雌性
❖PGC到达生殖嵴时: 无睾丸 支持细胞出现
❖ PGC向卵细胞方向分化 ❖ 乌尔夫氏管退化 ❖ 雌性生殖器官发育 ❖ 相对被动
❖ PGC分化依赖于性腺 ❖ 性腺分化不依赖于PGC
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睾丸支持细胞的出现
❖ SRY基因表达触发 ❖ 睾丸支持细胞的作用：
1 诱导PGC向精子方向分化 2 分泌抗穆勒氏管激素，促使穆勒氏管退化。 3 诱导临近组织细胞迁移到生殖嵴中 4 诱导性腺中其他体细胞分化为睾丸间质细胞 ❖睾丸间质细胞的作用：睾丸结构组成 分泌睾酮 1 诱导雄性生殖器官发育（乌尔夫氏管） 2 脑部性意识的形成（性认知 性倾向 性行为）
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影响细胞分化的其他因素
❖ 受精卵细胞质不均一性 mRNA： 隐蔽→不均一分配→激活
❖ 胞外信号分子 近端组织相互作用: 同向分化 分泌信号分子 位置效应 远距离作用：激素分子
❖ 环境对性别的影响 温度 位置 营养条件
❖ 染色质变化与基因重排 马蛔虫 丢失 浆细胞分化 重排
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细胞全能性
❖ 细胞全能性（totipotency）：细胞经分裂和分化 后仍具有形成完整有机体的潜能或特性。
组织 器官
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内容提要
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细胞分化
基本特点
细胞全能性与干细胞
2 胚胎发育中的细胞分化
生殖细胞分化
神经细胞分化
果蝇胚胎发育
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细胞分化基本特点
❖ 基因选择性表达
❖ 基因表达调控 表观遗传学
❖ 胞内因素与胞外因素 协同作用
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细胞分化是基因选择性表达的结果
❖ 同样的基因组，不一样的转录组
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基因表达的组合调控（combinational control）
There are more to the story！
—— Epigenetics inheritance
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转分化与再生
❖ 一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细 胞的现象称为转分化（transdifferentiation） 去分化→再分化
❖ 再生（regeneration）：生物体缺失部分结构后的 重建过程 伤口附近相近终末分化细胞的转分化 皮肤 肌肉 伤口附近G0期细胞重新进入周期 肝脏
❖ 组织自我更新： 组织终末分化细胞的替换 多能/单能干细胞 自我更新 多能/单能干细胞→终末分化细胞
பைடு நூலகம்
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哺乳动物生殖系统的分化
❖性腺：性腺原基分化 → 雄性睾丸/雌性卵巢
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睾丸决定因子（TDF）与SRY基因
❖ 性腺分化中Y染色体的决定性作用：
XX：女性 XY：男性
XO：女性 XXY：男性
❖ 多一个种蛋细白 胞共 类同 型调 对 的控应最一终个种分基特化因异有的调多表控种达蛋调白控？ 蛋白N参O与 转N种录蛋调白控调序控列产生转2录n种调细控胞蛋白（转录因子）
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多基因表达的协同性
❖ 细胞分化过程中依赖于一系列基因在短时间内的 同时表达
❖ 关键性调控蛋白 启动多基因表达的“最后一位密码”
❖ 雄性性腺分化早于雌性性腺分化
XY-XX嵌合体小鼠 睾丸支持细胞
❖Y染色体上的睾丸决定因子 SRY
性逆转：XX：男性 X染色体携带SRY（易位）
XY：女性 Y染色体丢失SRY（缺失）
SPY：基因 编码一种转录因子
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原生殖细胞（PGC）的迁移
形成于胚胎发育早期：胞质不均一性 胞外环境 迁移终点：生殖嵴
❖ 胚胎发育过程中细胞全能性随细胞分化而下降
多能性（pluripotency）：多种细胞 组织构建/器官
单能性（unipotency）：一种细胞 几种功能结构与功能相近的细胞
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干细胞的概念和分类
❖ 干细胞：具有自我更新能力和分化潜能的细胞
❖全能性：全能干细胞 多能干细胞 单能干细胞
❖ 来源： 胚胎干细胞：胚胎 成体干细胞：造血干细胞 骨髓间充质干细胞 神经干细胞 肌肉干细胞
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性腺细胞分化
哺乳动物 其他脊椎动物
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Introduction
配合转Ep子 分ig的 化e→n结 ：e多t合 生ic细： 物L胞a终再n生d点生s物c既的a成p是细e熟起胞个点基体础
全概能念干：细在胞个体发育中—，—C由on一rad种Ha相l W同ad的din细gto胞n 1类957型经细
胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差 异，↓产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化 终（末c分el化l d/iGffe0r细en胞tiation）
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主导基因（master gene）
❖主导基因（master gene）：编码关键性调控蛋白 的基因
❖ 上游信号触发一种或几种主导基因的表达来启动 分化过程
MyoD→骨骼肌细胞分化
❖ 器官的形成也可以如此启动 果蝇的 Ey基因 与 “腿眼”
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分化状态可以继承
❖末主染DN期导色A分基质甲化 因 高基细 的 级化胞 正 结的每 反 构稳次馈的定分调稳传裂控定代产途传生径代的- 异仍染然色是质同结种构子细胞 肝“胞细细质胞胞 维类持型成性的纤甲开维基关细转”胞移酶平→滑新肌合细成胞链对应位点甲基 化→基因封闭
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干细胞的特点
❖ 数量极少 ❖ 全能性随分化过程而下降 ❖ 分化状态受外界环境影响
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再生医学的构想
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内容提要
1
细胞分化
基本特点
细胞全能性与干细胞
2 胚胎发育中的细胞分化
生殖细胞分化
神经细胞分化
果蝇胚胎发育
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个体发育及组织自我更新
❖个体发育：受精卵→个体 胚胎发育→个体生长 全能干细胞→多能/单能干细胞→终末分化细胞
细胞分化与胚胎发育
王飞 fei@jlu.edu.cn
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tissue organization
❖Most ancient and fundamental questions in all of biology:
How is a whole multicellular organism generated from a single fertilized egg?
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生殖嵴及其附属结构
❖ 生殖嵴： 生殖器官及生殖细胞成熟的 场所
❖ 乌尔夫氏管：雄性生殖管道 输精管 前列腺
❖ 穆勒氏管：雌性生殖管道 输卵管 子宫 阴道上部
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主要分化事件-雄性
❖PGC到达生殖嵴时: 部分生 殖嵴细胞分化为睾丸支持细 胞
❖ PGC向精子方向分化 ❖ 穆勒氏管退化 ❖ 雄性生殖器官发育 ❖ 相对主动