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1、关于胚胎发育的细胞增殖和分化第一页，本课件共有60页概概 述述第二页，本课件共有60页概概 述述第三页，本课件共有60页胚胎发育过程：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，本课件共有60页 细胞增殖细胞增殖：细胞数量的增加 细胞分裂 细胞分化细胞分化：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，本课件共有60页6Proliferation of eukaryotic cell Cell growthDNA replicationCell divisionWhat is cell cycle?细胞周期,-从上一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂完成
2、所经历的整个过程。一、一、细胞增殖细胞增殖第六页，本课件共有60页7Phases of the cell cycleG1 phaseS phaseG2 phaseM phase第七页，本课件共有60页8Phase of cell cycle M-PhaseMitosisCytokinesisInterphaseG1=Gap between M and SS=Synthesis(DNA and centrosomes replicated)G2=Gap between S and M第八页，本课件共有60页9Cell Cycle Regulation Cyclins Cyclin Depende
3、nt Kinases(CDKs)Cyclin Dependent Kinases Inhibitors(CDKIS)第九页，本课件共有60页勒兰德勒兰德 哈特韦尔哈特韦尔 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。保罗保罗 纳斯纳斯的贡献是，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。蒂莫西蒂莫西亨特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，本课件共有60页11The Nob
4、el Prize in Physiology or Medicine 2001 was awarded jointly to Leland H.Hartwell,Tim Hunt and Sir Paul M.Nurse for their discoveries of key regulators of the cell cycle.Leland H.Hartwell Tim Hunt Sir Paul M.Nurse第十一页，本课件共有60页连续分裂细胞连续分裂细胞，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。休眠细胞休眠细胞暂不分裂，但在适当的刺激下可重新进入
5、细胞周期，称G0期细胞，如淋巴细胞、肝、肾细胞等。不分裂细胞不分裂细胞，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，本课件共有60页胚胎时期细胞分裂 早期：卵裂第十三页，本课件共有60页第十四页，本课件共有60页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，本课件共有60页桑葚胚桑葚胚:致密化致密化 极性极性第十六页，本课件共有60页17 Stages of mouse a
6、nd human preimplantation development.(TE:trophectoderm;ICM:inner cell mass;EPI:epiblast;PE:primitive endoderm)第十七页，本课件共有60页18第十八页，本课件共有60页19Cockburn K,Rossant J.Making the blastocyst:lessons from the mouse.J Clin Invest.2010,120(4):995-1003.第十九页，本课件共有60页20异常卵裂异常卵裂卵裂时间延迟卵裂时间延迟:植入失败植入失败不规则卵裂不规则卵裂:胚胎异常
7、发育胚胎异常发育多精受精多精受精:多倍体，最终死亡或畸形多倍体，最终死亡或畸形单卵双胎或多胎单卵双胎或多胎:两个胚泡，单独的羊膜和绒毛膜；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，共有羊膜和绒毛膜两个原条，共有羊膜和绒毛膜第二十页，本课件共有60页21第二十一页，本课件共有60页22Siamese twins第二十二页，本课件共有60页23早期胚胎发育的调控早期胚胎发育的调控Before genome activation母源作用基因母源作用基因(miRNAs,transcriptional factors,
8、DNA methyltransferase,)After genome activation Transcriptional factors(Cdx2,Oct4)Heat shock proteins Cytokines第二十三页，本课件共有60页24第二十四页，本课件共有60页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，本课件共有60页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,HOW DO THESE CELLS BECOME DIFFERENT FROM ONE ANOTHER?第二十六页，本课件共有60页27二、细胞分化二
9、、细胞分化细胞分化是指合子发育成为个体的过程中细胞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。之间逐渐产生稳定差异的过程。发育生物学研究之核心发育生物学研究之核心。第二十七页，本课件共有60页28在细胞分化的基础上，胚胎逐渐产生出许多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。复杂、精巧、能自主生活的生命个体。第二十八页，本课件共有60页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
10、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细胞决定与细胞分化第二十九页，本课件共有60页30Cytoplasmic Determinants and Inductive SignalsAn eggs cytoplasm contains RNA,proteins,and other substances that are distributed unevenly in the unfertilized egg.Cytoplasmic determinants are maternal substances in the egg that in
11、fluence early development.As the zygote divides by mitosis,cells contain different cytoplasmic determinants,which lead to different gene expression.第三十页，本课件共有60页31(a)Cytoplasmic determinants in the eggTwo differentcytoplasmicdeterminantsUnfertilized egg cellSpermNucleus第三十一页，本课件共有60页32(a)Cytoplasmic
12、 determinants in the eggTwo differentcytoplasmicdeterminantsUnfertilized egg cellSpermFertilizationZygoteNucleus第三十二页，本课件共有60页33(a)Cytoplasmic determinants in the eggTwo differentcytoplasmicdeterminantsUnfertilized egg cellSpermFertilizationZygoteMitoticcell divisionTwo-celledembryoNucleus第三十三页，本课件共
13、有60页34(b)Induction by nearby cellsSignalmolecule(inducer)SignaltransductionpathwayEarly embryo(32 cells)NUCLEUSSignalreceptor第三十四页，本课件共有60页35Totipotent Pluripotent Unipotent DifferentiatedTotipotent Pluripotent Unipotent DifferentiatedTotipotent Pluripotent Unipotent Differentiated第三十五页，本课件共有60页36细胞
14、分化的影响因素细胞分化的影响因素基因的调控基因的调控细胞之间的作用细胞之间的作用激素激素环境因素环境因素第三十六页，本课件共有60页受精卵发育形成的细胞含有相同基因受精卵发育形成的细胞含有相同基因但在发育中只有但在发育中只有5-10%基因表达基因表达(人类基因总数约人类基因总数约3万万-5万万)且表达的基因差异较大且表达的基因差异较大Why?基因的调控基因的调控第三十七页，本课件共有60页38基因的调控基因的调控管家基因(house-keeping genes)：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。(Hel
15、per)奢侈基因(Luxury gene)：即组织特异性基因（tissue-specific genes），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，本课件共有60页39第三十九页，本课件共有60页40ExampleMyoblasts produce muscle-specific proteins and form skeletal muscle cellsMyoD is one of several“master regulatory genes”that produce proteins that commit the
16、 cell to becoming skeletal muscleThe MyoD protein is a transcription factor that binds to enhancers of various target genes第四十页，本课件共有60页41Embryonicprecursor cellNucleusOFFDNAMaster regulatory gene myoDOther muscle-specific genesOFF第四十一页，本课件共有60页42Embryonicprecursor cellNucleusOFFDNAMaster regulatory
17、 gene myoDOther muscle-specific genesOFFOFFmRNAMyoD protein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)第四十二页，本课件共有60页43Embryonicprecursor cellNucleusOFFDNAMaster regulatory gene myoDOther muscle-specific genesOFFOFFmRNAMyoD protein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)mRNAmRNAPart of a muscle fiber(
18、fully differentiated cell)MyoD第四十三页，本课件共有60页44Embryonicprecursor cellNucleusOFFDNAMaster regulatory gene myoDOther muscle-specific genesOFFOFFmRNAMyoD protein(transcriptionfactor)Myoblast(determined)mRNAmRNAmRNAmRNAMyosin,othermuscle proteins,and cell cycleblocking proteinsPart of a muscle fiber(ful
19、ly differentiated cell)MyoDAnothertranscriptionfactor第四十四页，本课件共有60页第四十五页，本课件共有60页46 细胞之间的作用细胞之间的作用细胞诱导细胞诱导细胞抑制细胞抑制微环境：细胞外基质微环境：细胞外基质第四十六页，本课件共有60页47细胞诱导细胞诱导Induction is the process by which one group of cells produces a signal that determines the fate of a second group of cells.第四十七页，本课件共有60页48第四十八页
20、，本课件共有60页49细胞外基质细胞外基质Extracellular matrix(ECM)ECM can control the differentiation by influencing the intracellular gene expressions via signal transduction.第四十九页，本课件共有60页Exogenous ECM prevents the inhibition of skeletal muscle differentiation by proteoglycan synthesis inhibitors.Osses N,and Brandan
21、E Am J Physiol Cell Physiol 2002;282:C383-C394Chlorate and BDX can inhibit the proteoglycan synthesis.第五十页，本课件共有60页51 激激 素素SteroidsPeptides To influence the gene expressions through binding with the corresponding receptorsTarget cells第五十一页，本课件共有60页52 环境因素环境因素1)生物因素生物因素 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
22、形，肝脾肿大；单纯疱疹病毒小头，小眼第五十二页，本课件共有60页53 2)物理物理 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，本课件共有60页543)化学化学 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，本课件共有60页554)其它其它 缺氧 营养不足 .第五十五页，本课件共有60页56Susceptible period 1)Dependent on the developmental stage.The embryonic period(3-8 weeks)is t
23、he highest susceptible period.第五十六页，本课件共有60页572)Different organs have different susceptible period corresponding to their own critical development stage.第五十七页，本课件共有60页58SummarylEmbryo development:From one single zygote to a complex human bodylCell proliferation:Increase of cell numbers(cleavage,etc)
24、lCell differentiation:Formation of different cell types(cell determination)lControl factors:gene,cell communication,ECM,hormone,environmental factors第五十八页，本课件共有60页课后参考书籍和文献：课后参考书籍和文献：1.医学发育生物学（第三版）刘厚奇 蔡文琴 主编2.Cockburn K,Rossant J.Making the blastocyst:lessons from the mouse.J Clin Invest.2010,120(4):995-1003.3.Li X,Zhu L,Yang A,et al.Calcineurin-NFAT signaling critically regulates early lineage specification in mouse embryonic stem cells and embryos.Cell Stem Cell.2011 Jan 7;8(1):46-58.第五十九页，本课件共有60页2022/12/9感感谢谢大大家家观观看看第六十页，本课件共有60页