发 育 的 遗 传 学 基 础.ppt

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1、胚胎发育中的细胞分化北京大学生命科学学院佟向军2011.8.3.宁夏银川全国高校细胞生物学和遗传学骨干教师研讨会胚胎发育：原生生物(protozoan)与后生生物（metazoan）的生命周期都肇始于单细胞，所不同的是原生生物终生维持单细胞状态，而后生生物则经历一个由单细胞到多细胞，最终成为成熟生物个体的过程，这个过程称为发育（development）。细胞分化：在个体发育中，由一种相同的细胞类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（celldifferentiation）。（翟中和、王

2、喜忠和丁明孝，《细胞生物学》）Processbywhichacellundergosachangetoanovertlyspecilizedcelltype.Albertsetal,MolecularBiologyoftheCell,4th胚胎发育的过程，就是一个精密调控的细胞分裂、迁移、分化和凋亡的过程，而分化是发育的核心。虽然细胞分化不是胚胎发育所特有的，单细胞生物也会产生细胞分化，但是最重要、最吸引人的细胞分化无疑存在于后生动物的胚胎发育过程中。在很大的程度上，我们可以说：受精卵发育为成熟的生命体，是细胞分化最为辉煌、最为伟大的成就！

3、关于第15章（第3版第14章，第2版第12章）修订的几点说明第3版第14章，第2版第12章题目：细胞分化与基因表达调控第一节细胞分化一、细胞分化的基本概念二、影响细胞分化的因素三、细胞分化与胚胎发育第二节癌细胞一、癌细胞的基本特征二、癌基因与抑癌基因三、肿瘤发生是基因突变逐渐积累的结果四、肿瘤干细胞（第3版）第三节真核细胞基因表达的调控一、转录水平的调控二、加工水平的调控三、翻译水平的调控（第2版）第4版第15章题目：细胞分化与胚胎发育第一节细胞分化一、细胞分化的基本概念二、细胞的全能性与多能干细胞三、影响细胞分化的因素第二节胚胎发育中的细

4、胞分化一、生殖细胞的分化二、早期胚胎发育过程中的细胞分化三、果蝇胚胎早期发育中的细胞分化第14章细胞增殖调控与癌细胞第11章细胞核与染色质影响细胞分化的因素受精卵细胞质的不均一性胞外信号分子及其浓度细胞自身的“记忆”与决定细胞生物学着重于细胞的共同特征，而分化是细胞产生特化的过程，每种细胞的分化过程都不尽相同，都是基因以不同的组合方式选择性表达的结果。随着发育生物学和干细胞研究的深入，人们越来越认识到各不相同的细胞分化过程，其实还是有许多的共同特征：受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响胞外信号分子对细胞分化的影响——胚胎诱导诱导：胚胎发育

5、中，一部分细胞对其邻近的另一部分细胞产生影响，并决定其分化方向的作用，称为胚胎诱导。细胞之间细胞的位置环境因素信号分子及其浓度梯度细胞分化细胞的“记忆”与决定细胞分化的共性之二：胚胎细胞，尤其是后口动物胚胎细胞的分化过程中，尽管细胞分化的最终命运大相径庭，但对分化，尤其是早期分化起主要调控作用的都是少数几种相同的信号途径，它们按照极其相似的方式调控发育过程。胚胎发育过程中决定细胞分化的主要信号分子：FGF、TGF-β（BMP）、Wnt、RA、Shh生殖细胞的分化1、哺乳动物生殖腺细胞的分化与第一性征的形成性别分化实际上是性腺细胞的分化。性腺

6、是一个极为特殊的器官：大多数器官的发育进程，其细胞分化都仅有一个方向，而性腺的分化却具有两个截然不同的方向——睾丸或卵巢。性腺原基中的每个细胞都具备这两种分化潜能，要么分化为睾丸细胞，要么分化为卵巢细胞。Y染色体与性腺的分化SRY生殖嵴细胞（XY）Sertoli细胞抑制PGC的减数分裂分泌抗穆勒氏管因子，使其退化引导附近的间充质细胞迁入生殖嵴，为精子形成提供结构支持（形成睾丸索，最终形成曲精细管）诱导睾丸间质细胞（Leydig）形成，后者分泌睾酮，诱导雄性生殖管道和外生殖器官的形成SRY与性腺细胞的分化SRY的作用机制SRY编码一个转录因子

7、，通过调节下游基因的表达，引起前体细胞向睾丸支持细胞分化。Sox9是最重要的一个SRY下游基因，在性别决定中起着比SRY更为直接和普遍的作用：它在所有雄性脊椎动物中都特异表达，SRY对性别分化的作用，是通过激活sox9基因的表达来实现的，它只是sox9的“开关”，其他动物可能利用其他的开关或直接来调控sox9的表达。J.Polancoetal,2007性腺的分化命运取决于FGF9与Wnt4间的颉颃关系sox9激活FGF9；FGF9蛋白分泌到细胞外，通过信号转导过程作用于本身和邻近前体细胞的sox9基因，维持其表达水平的平衡，保证分化的同步。

8、Wnt4在性别决定过程中仅在雌性生殖嵴表达，与FGF9有明显的拮抗作用。FGF信号转导途径（L.Dailyetal,2005)经典的Wnt信号转导途径(C.LoganandR.N