胚胎发育的细胞增殖和分化

关于胚胎发育的细胞增殖和分化第一页，共六十页，编辑于2023年，星期三概述第二页，共六十页，编辑于2023年，星期三概述第三页，共六十页，编辑于2023年，星期三胚胎发育过程：细胞生长分化识别迁移死亡功能表达组织和器官的形成等第四页，共六十页，编辑于2023年，星期三

细胞增殖：细胞数量的增加

细胞分裂

细胞分化：不同类型细胞的形成

形态结构和生理功能发生专一性的改变第五页，共六十页，编辑于2023年，星期三6ProliferationofeukaryoticcellCellgrowthDNAreplicationCelldivisionWhatiscellcycle?细胞周期,---从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成所经历的整个过程。一、细胞增殖第六页，共六十页，编辑于2023年，星期三7PhasesofthecellcycleG1phaseSphaseG2phaseMphase第七页，共六十页，编辑于2023年，星期三8Phaseofcellcycle

M-PhaseMitosisCytokinesisInterphaseG1=GapbetweenMandSS=Synthesis(DNAandcentrosomesreplicated)G2=GapbetweenSandM第八页，共六十页，编辑于2023年，星期三9CellCycleRegulation

Cyclins

CyclinDependentKinases(CDKs)

CyclinDependentKinasesInhibitors(CDKIS)第九页，共六十页，编辑于2023年，星期三勒兰德·哈特韦尔发现了大量控制细胞周期的基因，其中一种被称为“START”的基因对控制各个细胞周期的最初阶段具有决定性的作用。保罗·纳斯的贡献是，在哈特韦尔的基础上，通过基因与分子法发现了调节细胞周期的一种关键物质CDK（细胞周期蛋白依赖激酶），CDK是通过对其他蛋白质的化学作用来驱动细胞周期的。蒂莫西·亨特的贡献是首次发现了调节CDK功能的物质CYCLIN（细胞周期蛋白）。第十页，共六十页，编辑于2023年，星期三11TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine2001wasawardedjointlytoLelandH.Hartwell,TimHuntandSirPaulM.Nurse"fortheirdiscoveriesofkeyregulatorsofthecellcycle".LelandH.HartwellTimHuntSirPaulM.Nurse第十一页，共六十页，编辑于2023年，星期三①连续分裂细胞，在细胞周期中连续运转因而又称为周期细胞，如表皮生发层细胞、部分骨髓细胞。

②休眠细胞暂不分裂，但在适当的刺激下可重新进入细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。

③不分裂细胞，指不可逆地脱离细胞周期，不再分裂的细胞，又称终端细胞，如神经、肌肉、多形核细胞等等。成体细胞分裂第十二页，共六十页，编辑于2023年，星期三胚胎时期细胞分裂早期：卵裂第十三页，共六十页，编辑于2023年，星期三第十四页，共六十页，编辑于2023年，星期三1.细胞在两次分裂之间没有生长期，细胞体积并不增大，基因在早期不表达。2.致密化：细胞核和细胞质的比值迅速增加，细胞之间的粘附加强。3.细胞周期是连续的S期和M期的交替。胚胎时期细胞分裂早期：卵裂第十五页，共六十页，编辑于2023年，星期三桑葚胚:致密化极性第十六页，共六十页，编辑于2023年，星期三17Stagesofmouseandhumanpreimplantationdevelopment.(TE:trophectoderm;ICM:innercellmass;EPI:epiblast;PE:primitiveendoderm)第十七页，共六十页，编辑于2023年，星期三18第十八页，共六十页，编辑于2023年，星期三19CockburnK,RossantJ.Makingtheblastocyst:lessonsfromthemouse.JClinInvest.2010,120(4):995-1003.第十九页，共六十页，编辑于2023年，星期三20异常卵裂卵裂时间延迟:植入失败不规则卵裂:胚胎异常发育多精受精:多倍体，最终死亡或畸形单卵双胎或多胎:两个胚泡，单独的羊膜和绒毛膜；两个内细胞群，单独的羊膜，共有绒毛膜和胎盘；两个原条，共有羊膜和绒毛膜第二十页，共六十页，编辑于2023年，星期三21第二十一页，共六十页，编辑于2023年，星期三22Siamesetwins第二十二页，共六十页，编辑于2023年，星期三23早期胚胎发育的调控Beforegenomeactivation母源作用基因(miRNAs,transcriptionalfactors,DNAmethyltransferase,…)Aftergenomeactivation

Transcriptionalfactors(Cdx2,Oct4…)HeatshockproteinsCytokines…第二十三页，共六十页，编辑于2023年，星期三24第二十四页，共六十页，编辑于2023年，星期三25Cdx2Oct4Oct-4:许多基因的转录因子特异性表达于全能细胞中第二十五页，共六十页，编辑于2023年，星期三26当一个细胞分裂有丝分裂产生两个“染色体完全相同的子细胞”。SO,HOWDOTHESECELLSBECOMEDIFFERENTFROMONEANOTHER?第二十六页，共六十页，编辑于2023年，星期三27二、细胞分化细胞分化是指合子发育成为个体的过程中细胞之间逐渐产生稳定差异的过程。发育生物学研究之核心。第二十七页，共六十页，编辑于2023年，星期三28在细胞分化的基础上，胚胎逐渐产生出许多不同的组织、器官和系统，协调地组成一个复杂、精巧、能自主生活的生命个体。第二十八页，共六十页，编辑于2023年，星期三29在细胞之间出现可识别的形态和功能差异之前，细胞已经具备向特定方向分化，最终形成具有一定表型特征细胞的能力，这种细胞的发育选择称为细胞决定。决定先于分化。细胞决定的主要标志是细胞内部开始合成特异性的蛋白质。细胞决定与细胞分化第二十九页，共六十页，编辑于2023年，星期三30CytoplasmicDeterminantsandInductiveSignalsAnegg’scytoplasmcontainsRNA,proteins,andothersubstancesthataredistributedunevenlyintheunfertilizedegg.Cytoplasmicdeterminantsarematernalsubstancesintheeggthatinfluenceearlydevelopment.Asthezygotedividesbymitosis,cellscontaindifferentcytoplasmicdeterminants,whichleadtodifferentgeneexpression.第三十页，共六十页，编辑于2023年，星期三31(a)CytoplasmicdeterminantsintheeggTwodifferentcytoplasmicdeterminantsUnfertilizedeggcellSpermNucleus第三十一页，共六十页，编辑于2023年，星期三32(a)CytoplasmicdeterminantsintheeggTwodifferentcytoplasmicdeterminantsUnfertilizedeggcellSpermFertilizationZygoteNucleus第三十二页，共六十页，编辑于2023年，星期三33(a)CytoplasmicdeterminantsintheeggTwodifferentcytoplasmicdeterminantsUnfertilizedeggcellSpermFertilizationZygoteMitoticcelldivisionTwo-celledembryoNucleus第三十三页，共六十页，编辑于2023年，星期三34(b)InductionbynearbycellsSignalmolecule(inducer)SignaltransductionpathwayEarlyembryo(32cells)NUCLEUSSignalreceptor第三十四页，共六十页，编辑于2023年，星期三35TotipotentPluripotentUnipotentDifferentiatedTotipotentPluripotentUnipotentDifferentiatedTotipotent→Pluripotent→Unipotent→Differentiated第三十五页，共六十页，编辑于2023年，星期三36细胞分化的影响因素基因的调控细胞之间的作用激素环境因素第三十六页，共六十页，编辑于2023年，星期三受精卵发育形成的细胞含有相同基因但在发育中只有5-10%基因表达(人类基因总数约3万--5万)且表达的基因差异较大Why?基因的调控第三十七页，共六十页，编辑于2023年，星期三38基因的调控管家基因(house-keepinggenes)：是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因与核糖体蛋白基因等。(Helper)奢侈基因(Luxurygene)：即组织特异性基因（tissue-specificgenes），是指不同类型细胞中特异性表达的基因，指导产生细胞分化时出现的各种特异蛋白。(Determinant)第三十八页，共六十页，编辑于2023年，星期三39第三十九页，共六十页，编辑于2023年，星期三40ExampleMyoblastsproducemuscle-specificproteinsandformskeletalmusclecellsMyoDisoneofseveral“masterregulatorygenes”thatproduceproteinsthatcommitthecelltobecomingskeletalmuscleTheMyoDproteinisatranscriptionfactorthatbindstoenhancersofvarioustargetgenes第四十页，共六十页，编辑于2023年，星期三41EmbryonicprecursorcellNucleusOFFDNAMasterregulatorygenemyoDOthermuscle-specificgenesOFF第四十一页，共六十页，编辑于2023年，星期三42EmbryonicprecursorcellNucleusOFFDNAMasterregulatorygenemyoDOthermuscle-specificgenesOFFOFFmRNAMyoDprotein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)第四十二页，共六十页，编辑于2023年，星期三43EmbryonicprecursorcellNucleusOFFDNAMasterregulatorygenemyoDOthermuscle-specificgenesOFFOFFmRNAMyoDprotein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)mRNAmRNAPartofamusclefiber(fullydifferentiatedcell)MyoD第四十三页，共六十页，编辑于2023年，星期三44EmbryonicprecursorcellNucleusOFFDNAMasterregulatorygenemyoDOthermuscle-specificgenesOFFOFFmRNAMyoDprotein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)mRNAmRNAmRNAmRNAMyosin,othermuscleproteins,andcellcycle–blockingproteinsPartofamusclefiber(fullydifferentiatedcell)MyoDAnothertranscriptionfactor第四十四页，共六十页，编辑于2023年，星期三第四十五页，共六十页，编辑于2023年，星期三46细胞之间的作用细胞诱导细胞抑制微环境：细胞外基质第四十六页，共六十页，编辑于2023年，星期三47细胞诱导Inductionistheprocessbywhichonegroupofcellsproducesasignalthatdeterminesthefateofasecondgroupofcells.第四十七页，共六十页，编辑于2023年，星期三48第四十八页，共六十页，编辑于2023年，星期三49细胞外基质

Extracellularmatrix(ECM)ECMcancontrolthedifferentiationbyinfluencingtheintracellulargeneexpressionsviasignaltransduction.第四十九页，共六十页，编辑于2023年，星期三ExogenousECMpreventstheinhibitionofskeletalmuscledifferentiationbyproteoglycansynthesisinhibitors.OssesN,andBrandanEAmJPhysiolCellPhysiol2002;282:C383-C394ChlorateandBDXcaninhibittheproteoglycansynthesis.第五十页，共六十页，编辑于2023年，星期三51激素SteroidsPeptidesToinfluencethegeneexpressionsthroughbindingwiththecorrespondingreceptorsTargetcells第五十一页，共六十页，编辑于2023年，星期三52环境因素1)生物因素病毒:风疹病毒→白内障，耳聋，心脏缺陷;巨细胞病毒→失明，小头畸形，肝脾肿大；单纯疱疹病毒→小头，

小眼第五十二页，共六十页，编辑于2023年，星期三53

2)物理辐射，机械压力，创伤辐射：第二次世界大战：原子弹在日本爆炸。幸存的孕妇：28%中止；25%孩子死亡＜1年；25%中枢神经系统畸形。第五十三页，共六十页，编辑于2023年，星期三543)化学化工：亚硝酸盐，汞，铅，等药物：沙利度胺（阿米莉亚和残肢）

第五十四页，共六十页，编辑于2023年，星期三554)其它缺氧营养不足............第五十五页，共六十页，编辑于2023年，星期三56Susceptibleperiod

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

第五十六页，共六十页，编辑于2023年，星期三572)Differentorganshavedifferen