发育生物学第四周简省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、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效表示组织和器官形成等胚胎发育细胞增殖和分胚胎发育细胞增殖和分化化第1页细胞长大细胞长大+细胞增殖细胞增殖本本 质质:蛋白质与核酸等合成:蛋白质与核酸等合成 细胞生长细胞生长1 1 细胞长大细胞长大 :细胞体积细胞体积 胞质长大胞质长大 胞核长大胞核长大2 2 细胞增殖:细胞数量细胞增殖:细胞数量 由由细胞分裂细胞分裂实现实现第2页生长方式生长方式损伤或刺激可诱损伤或刺激可诱导细胞增殖或生导细胞增殖或生长。长。如将大鼠肝脏切如将大鼠肝脏切除除2/32/3,剩下部,剩下部分增殖使肝脏恢分增殖使肝脏恢复原来大小复原来大小第3页生长方式生长方式切
2、除肾一部分,切除肾一部分,剩下部分主要经剩下部分主要经过细胞增大而增过细胞增大而增大。大。细胞增殖受内外原细胞增殖受内外原因控制因控制第4页细胞分化细胞分化-发育生物学研究之关键发育生物学研究之关键细胞分化细胞分化(celldifferentiation)定义:定义:由同一个受精卵分裂、增殖而来由同一个受精卵分裂、增殖而来胚胎细胞胚胎细胞发育成含有特殊形态与功效发育成含有特殊形态与功效专一化细胞过程。专一化细胞过程。在细胞分化基础上,胚胎逐步产生出许多在细胞分化基础上,胚胎逐步产生出许多不一样组织、器官和系统,协调地组成一不一样组织、器官和系统,协调地组成一个复杂、精巧、能自主生活生命个体。个
3、复杂、精巧、能自主生活生命个体。第5页细胞分化经历事件:细胞分化经历事件:化学分化化学分化:合子基因激活、特异蛋白合成合子基因激活、特异蛋白合成 RBCRBC(血红蛋白)(血红蛋白)形态分化:核分化、胞质分化形态分化:核分化、胞质分化功效分化功效分化总体上分为两个阶段:总体上分为两个阶段:一、细胞命运决定一、细胞命运决定(determination)二、细胞分化二、细胞分化(differentiation)第6页细胞命运决定细胞命运决定 决定是指细胞被赋予特殊“使命”或“命运”,并进入程序性分化过程。在这一阶段,细胞即使还没有显示出特定形态、生理和生化特征,不过已经确定了向特定方向分化程序。第
4、7页二、决定两种基本方式二、决定两种基本方式1、镶嵌型发育(mosaic development):由细胞质内形态发生决定因子决定,整体胚胎象是自我分化各部分组装在一起集合体。(自主发育)2、调整型发育(regulative development):胚胎发育过程中,相邻细胞之间经过相互作用,决定其中一方或双方分化方向。(依赖性发育)第8页形态发生决定子形态发生决定子(morphgenetic determinant)也称为成型素成型素(morphogen)或细胞质决定子细胞质决定子(cytoplasmic determinant),是卵子或受精卵中存在能够决定细胞分化方向,发育形成一定组织和
5、形态结构特殊细胞质因子。v形态发生决定子在受精卵中特殊定位,以及卵裂时对各个子细胞分配不均一性称为细胞质细胞质定域定域(cytoplasm locolization)。1.镶嵌型发育镶嵌型发育第9页因为镶嵌型发育胚胎细胞定型方式与邻近细胞相互作用无关,所以,假如在发育早期将一个卵裂球从胚胎整体上分离下来进行单独培养,它依然会发育成在整体中负责发育组织结构,而胚胎其余部分发育形成胚胎中将缺乏这种组织结构,二者恰好互补。如:海鞘。第10页柄海鞘受精卵细胞质依据所含色素不一样可分为四个不一样区域.v动物极部分含透明细胞质;v植物极部分靠近赤道处有两个彼此相对排列新月区,一个是呈浅灰色灰色新月区,和一
6、个呈黄色黄色新月区;v植物极其它部分含灰色卵黄,为灰色卵黄区。第11页v动物极部分含透明细胞质,未来形成幼虫表皮。v黄色新月区未来形成肌肉细胞,称为肌细胞质。v灰色新月区未来形成脊索和神经管。v灰色卵黄区含大量灰色卵黄,未来形成幼虫消化道。第12页用卵裂球分离方式证实:每个卵裂球都负责产生幼虫一定组织。当特定卵裂球分离下来后,由这些卵裂球负责产生结构在幼虫中便不复存在。第13页所以,海鞘每个卵裂球都是能够所以,海鞘每个卵裂球都是能够自主发育,胚胎好象是由能自主自主发育,胚胎好象是由能自主分化各部分组成镶嵌体。分化各部分组成镶嵌体。第14页童第周等在海鞘卵子受精后20分钟,把受精卵一分为二。用其
7、中无核卵块作受体,分别把原肠胚外胚层、中胚层和内胚层细胞细胞核移植到受体中。结果:不论移植细胞核来自哪一个胚层,所形成组织结构总是和无核卵块中所含有细胞质组分相关。说明海鞘胚胎细胞发育命运是由其所含海鞘胚胎细胞发育命运是由其所含有细胞质形态决定子相关,而与细胞核有细胞质形态决定子相关,而与细胞核无关。无关。第15页v试验结果清楚地说明海鞘类动物受精卵不一样细胞质区域含有特殊形态发生决定子。卵裂时,这些组分伴随胚胎卵裂被准确地分布到胚胎一定部位,经过调控不一样基因表示而决定细胞分化方向。v呈经典镶嵌型胚胎发育动物卵子还有栉水母、步骤动物,线虫和软体动物等一些低等无脊椎动物。在这些经典镶嵌型发育动
8、物卵子细胞质中,都存在着形态发生决定子。第16页在海鞘、栉水母这些经典镶嵌型发育动物中,细胞相互作用对细胞相互作用对决定一些胚胎细胞发决定一些胚胎细胞发育命运也是必要育命运也是必要。神经细胞是从a4.2和A4.1两对产生。当这两对卵裂球被分离下来单独培养时都不能形成神经组织。可是二者配合才能形成神经组织。第17页2.调整型发育调整型发育(regulative development):胚胎发育过程中,相邻细胞之间经过相互作用,决定其中一方或双方分化方向。(依赖性发育)第18页调整型胚胎发育形态发生决定子调整型胚胎发育形态发生决定子与细胞质定域与细胞质定域在发育初始阶段,采取调整型发育动物胚胎细
9、胞可能含有不止一个分化潜能,但在和邻近细胞相互作用过程中逐步限制了它们发育命运,使其只能朝一定方向分化。第19页在胚胎发育早期,从采取调整型发育胚胎上分离出一个卵裂球,则胚胎上其它相邻卵裂球能够调整和改变发育命运,填补分离掉卵裂球所留下空缺,使其依然能够发育成一个完整胚胎。但在发育较晚时期,当胚胎细胞命运已经决定后,其决定状态在正常发育过程中也不再能改变。第20页海胆、鱼类和两栖类等动物胚胎属于经典调整型发育胚胎。在胚胎发育早期阶段当胚胎受到一些局部试验性损伤时,仍能经过本身调整形成正常有机体。第21页如两栖类和海胆四细胞期卵裂球分离后,每个卵裂球都含有潜力形成完整胚胎。第22页两栖类卵子在受
10、精后会因细胞质流动而形成一个灰色新月区。蛙第一次卵裂使灰色新月区平均分配到所形成两个卵裂球中,这两个卵裂求都含有全能性。将其分离后,两个都能够发育成正常胚胎。但调整型发育胚胎中也存在形态发生决定子细但调整型发育胚胎中也存在形态发生决定子细胞质定域胞质定域 第23页试验证实:1、灰色新月区含有合子形成完整胚胎 所必须形态发生决定子。2、镶嵌型发育胚胎和调整型发育胚胎 之间差异只是程度上不一样。第24页v海胆受精卵也是调整 型发育。v第一次卵裂形成两个 卵裂球分离后也都能够 形成完整胚胎。v但在第3次卵裂以后,将动、植物极卵裂球分离培养,则动物极卵裂球形成初级外胚层组织,植动物极卵裂球形成初级外胚
11、层组织,植物极卵裂球形成初级内胚层组织。物极卵裂球形成初级内胚层组织。v说明动物极和植物极含有不一样形态发生决定说明动物极和植物极含有不一样形态发生决定子。这种决定子在子。这种决定子在8 8细胞时第一次分离。细胞时第一次分离。第25页在任何动物胚胎发育过程中,细胞定型两种发育模式都在发生作用。但在不一样动物中哪种方式起主要作用在程度是不一样。多数无脊椎动物胚胎发育过程中,主要是细胞自主特化在发生作用,细胞间相互作用次之,是镶嵌型发育类型。在脊椎动物中则相反,主要是细胞相互关系在起主要作用,细胞自主特化起次要作用,是调整型发育类型。第26页把某时期某种组织原基移植到另一胚胎与原把某时期某种组织原
12、基移植到另一胚胎与原地不一样之部位,假如移植块地不一样之部位,假如移植块按照在原地按照在原地情况发育,表明在移植时已发生了分化决定;情况发育,表明在移植时已发生了分化决定;假如假如按照在移植部位按照在移植部位进行发育,说明在移进行发育,说明在移植时其命运还未决定。植时其命运还未决定。三、细胞分化参考信息三、细胞分化参考信息 第27页第28页(1 1)细胞核)细胞核(2 2)细胞质)细胞质(3 3)细胞间相互调控)细胞间相互调控 细胞诱导细胞诱导 细胞抑制细胞抑制 细胞识别与粘合细胞识别与粘合 其它其它四、细胞分化调控四、细胞分化调控内部原因内部原因外部原因外部原因第29页1.1.细胞核在细胞分
13、化过程中具主导作用细胞核在细胞分化过程中具主导作用 试验一 施佩曼将受精卵结扎,二分之一球含细胞施佩曼将受精卵结扎,二分之一球含细胞核,另二分之一球不含细胞核。结果有核半核,另二分之一球不含细胞核。结果有核半球能进行正常卵裂,无核则不能。在球能进行正常卵裂,无核则不能。在1616或或3232细胞期,让一胞核经过结扎处进入无核半球,细胞期,让一胞核经过结扎处进入无核半球,结果这个半球也开始卵裂,而且发育成正常结果这个半球也开始卵裂,而且发育成正常胚胎。胚胎。第30页取一羊乳腺取一羊乳腺细胞细胞核细胞细胞核取另一羊取另一羊去核卵细胞去核卵细胞二者融合二者融合发育至发育至32细胞时移植入待细胞时移植
14、入待孕羊子宫后代像供核之羊孕羊子宫后代像供核之羊 试验二试验二核移植试验核移植试验试验表明:试验表明:胚胎发育过程中细胞核起主导作用胚胎发育过程中细胞核起主导作用第31页 细胞中绝大部分基因位于细胞核内染色体细胞中绝大部分基因位于细胞核内染色体上,经过转录产生上,经过转录产生mRNA进入细胞质,翻进入细胞质,翻译成各种特异性蛋白质从而决定细胞新陈译成各种特异性蛋白质从而决定细胞新陈代谢类型和个体发育方向。代谢类型和个体发育方向。细胞核主导作用不是绝正确,核活动受到胞细胞核主导作用不是绝正确,核活动受到胞质中一些物质调控与制约质中一些物质调控与制约细胞核在细胞分化中主导作用之机制细胞核在细胞分化
15、中主导作用之机制第32页受精卵发育形成细胞含有相同基因受精卵发育形成细胞含有相同基因但在发育中只有但在发育中只有5-10%基因表示基因表示(人类基因总数约人类基因总数约3万万-5万万)且表示基因差异较大且表示基因差异较大Why?第33页(2)细胞质在分化过程中作用)细胞质在分化过程中作用第34页1928年,施佩曼用婴儿头发将蝾螈受精卵结年,施佩曼用婴儿头发将蝾螈受精卵结扎成两个半球状,其中一个半球中含灰新月扎成两个半球状,其中一个半球中含灰新月区和细胞核,另一个不含这个区带。结果前区和细胞核,另一个不含这个区带。结果前者发育成了胚胎,后者则不能。即使后者含者发育成了胚胎,后者则不能。即使后者含
16、有细胞核,细胞也不能分化,只能发育成没有细胞核,细胞也不能分化,只能发育成没有一定形状团块。有一定形状团块。试验说明:试验说明:灰新月区灰新月区(细胞质细胞质)中含某种物质,中含某种物质,只有完全具备这种物质,胚胎发育才能正常只有完全具备这种物质,胚胎发育才能正常进行。进行。第35页l这些特殊胞质组分为形态发生决定子(这些特殊胞质组分为形态发生决定子(RNA与蛋白质)。与蛋白质)。l胞质在细胞分化中作用:是经过胞质在细胞分化中作用:是经过细胞质决细胞质决定子定子影响胞核基因表示,一定程度上决定影响胞核基因表示,一定程度上决定细胞早期分化。细胞早期分化。第36页核与质间相互作用影响细胞分化核与质
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