第四章 细胞分化和形态发生
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绪论1、发育生物学:是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学。
它主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老和死亡,即生物个体发育中生命现象发展的机制。
2、〔填空〕发育生物学模式动物:果蝇、线虫、非洲爪蟾、斑马鱼、鸡和小鼠。
第一篇发育生物学基本原理第一章细胞命运的决定1、细胞分化:从单个的全能细胞受精卵开始产生各种分化类型细胞的发育过程称细胞分化。
2、细胞定型可分为“特化”和“决定”两个阶段:当一个细胞或者组织放在中性环境如培养皿中培养可以自主分化时,可以说这个细胞或组织发育命运已经特化;当一个细胞或组织放在胚胎另一个部位培养可以自主分化时,可以说这个细胞或组织发育命运已经决定。
〔特化的发育命运是可逆的,决定的发育命运是不可逆的。
把已特化细胞或组织移植到胚胎不同部位,会分化成不同组织,把已决定细胞或组织移植到胚胎不同部位,只会分化成同一种组织。
〕3、〔简答〕胚胎细胞发育命运的定型主要有两种作用方式:第一种通过胞质隔离实现,第二种通过胚胎诱导实现。
〔1〕通过胞质隔离指定细胞发育命运是指卵裂时,受精卵内特定的细胞质别离到特定的裂球中,裂球中所含有的特定胞质可以决定它发育成哪一类细胞,而与邻近细胞没有关系。
细胞发育命运的这种定型方式称为“自主特化”,细胞发育命运完全由内部细胞质组分决定。
这种以细胞自主特化为特点的胚胎发育模式称为“镶嵌型发育”,因为整体胚胎好似是由能自我分化的各部分组合而成,也称自主型发育。
〔2〕通过胚胎诱导指定细胞发育命运是指胚胎发育过程中,相邻细胞或组织之间通过互相作用,决定其中一方或双方细胞的分化方向。
相互作用开始前,细胞可能具有不止一种分化潜能,但是和邻近细胞或组织的相互作用逐渐限制它们的发育命运,使之只能朝一定的方向分化。
细胞发育命运的这种定型方式成为“有条件特化”或“渐进特化”或“依赖型特化”,因为细胞发育命运取决于与其邻近的细胞或组织。
这种以细胞有条件特化为特点的胚胎发育模式称为“调整型发育”,也称有条件发育或依赖型发育。
第二节细胞分化、衰老和死亡课标内容要求核心素养对接说明在个体发育过程中,细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化,形成了复杂的多细胞生物体。
1.生命观念——利用结构和功能观,说明细胞分化的实质和意义,以及衰老的特征。
2.科学思维——通过比较和分类,明确不同细胞全能性大小的不同,以及细胞死亡方式的不同。
3.社会责任——关注我国的老龄化问题。
一、细胞分化和细胞全能性1.细胞分化形成复杂的多细胞生物体(1)细胞分化概念:在个体发育中,由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞,在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程,称为细胞分化。
(2)细胞分化实例①骨髓中造血干细胞分裂产生的细胞发生特异性变化,形成红细胞、血小板和多种白细胞。
②在被子植物中,叶表皮细胞外侧有角质层,具有保护作用;叶肉细胞内有大量的叶绿体,能进行光合作用;营养组织细胞能储藏营养物质;输导组织参与营养物质的运输。
(3)细胞分化特点①细胞分化是一种持久性的变化。
②一般来说,分化后的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
③细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,是生物体发育的基础。
(4)细胞分化意义在个体发育中,细胞分化能增加细胞的类型,不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种组织和器官,执行不同的生理功能,从而有利于提高各种生命活动的效率。
2.分化后的细胞仍然具有全能性(1)1902年,德国植物学家哈伯兰特预言:离体的植物细胞既然具有本物种全套遗传信息,那么,在一定条件下应该能发育成为完整的植物体。
(2)1958年,美国植物学家斯图尔德等人,证实了哈伯兰特50多年前的预言,即离体的植物细胞能发育成完整的植物体。
(3)植物细胞具有全能性:高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力,即植物细胞具有全能性。
细胞的全能性是指细胞分裂和分化后,仍然具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
(4)高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着全套的遗传物质,是具有全能性的。
第23课时细胞的分化[目标导读] 1.举例说明细胞分化的概念和生物学意义。
2.了解癌细胞的特点和成因。
3.结合教材图4-7和4-8,概述细胞的全能性。
[重难点击] 1.细胞分化的概念。
2.癌细胞的特征。
3.细胞全能性的实例。
一细胞的分化细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象,它是生物个体发育的基础。
请结合下面材料,探究细胞分化的特点和实质。
1.细胞分化的概念和过程(1)据图归纳细胞分化的概念:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和功能上发生差异的过程。
(2)同一个体的不同体细胞,其外在形态有很大不同,核内遗传物质是否相同?为什么?答案相同。
不同体细胞都是由受精卵经有丝分裂形成的,细胞分化过程并不导致遗传物质转变。
2.细胞分化的特点(1)将蛙的原肠胚时期将来发育成后肢的部分细胞移植到将来发育成背部的细胞中,这部分细胞不会随着四周细胞发育成背部,而是连续沿着原有的分化方向发育成一条后肢。
这种现象说明细胞分化具有稳定性(不行逆性)。
(2)细胞分化发生在生物体的整个生命进程中,在胚胎时期达到最大限度,说明细胞分化具有长期性。
(3)细胞分化在生物界中普遍存在,是生物个体发育的基础,说明细胞分化具有普遍性。
3.细胞分化的意义(1)多细胞生物只有通过细胞分化才能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官,所以说细胞分化是个体发育的基础。
(2)细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向特地化,有利于提高各种生理功能的效率。
学问拓展细胞分化的实质据图,A、B基因中,细胞甲含有的是A和B基因,表达的是A基因;细胞乙含有的是A和B基因,表达的是B基因。
因此,细胞分化的实质是基因选择性表达的结果。
活学活用1.推断下面说法的正误。
(1)细胞分化是个体发育的基础()(2)单细胞生物的细胞分化现象更加明显()(3)细胞分裂是细胞分化的基础()(4)细胞分化过程中细胞内的遗传物质种类发生了变化()(5)细胞分化的方向在胚胎早期已经打算,一般不能逆转()(6)生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果()(7)细胞分化导致细胞的数目增加()答案(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)√(7)×二细胞的癌变癌症是威逼人类健康的一大杀手,了解它的特征和发病机理有助于预防癌症。
细胞工程知识点汇总第一章细胞工程简介细胞工程(Cell engineering)是指主要以细胞为对象,应用生命科学理论,借助工程学原理与技术,有目的地利用或改造生物遗传性状,以获得特定的细胞、组织产品或新型的一门综合性科学技术。
主要人物或事件:1)温特(Went)、高特里特(Gautheret)和诺比考特(Nobercourt)一起成为植物组织培养的奠基人。
2)1958年,史都华德和赖纳特发现胡萝卜体细胞可以分化成体细胞胚。
也即是说可以从细胞水平上到组织器官水平上的分化。
从而验证了细胞全能性学说。
3)1953年,沃森(Watson)和克里克(Crick)提出DNA双螺旋结构模型,标志着分子生物学诞生。
4)1997年,英国利用成年动物体细胞克隆出绵羊“多莉”,证明了高等动物体细胞的全能性,这是细胞工程历史上的一个里程碑式的成果。
细胞工程的应用(可出分析题)第二章细胞工程理论基础细胞全能性(totipotency):是指分化细胞保留着全部的核基因组,具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息具有发育成完整个体的潜能。
细胞分化:(理解)是指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程,包括时间上和空间上的分化和空间上的分化。
时间上的分化:是指一个细胞在不同的发育阶段可以形成不同的形态和功能空间上的分化:是指同一种细胞由于所处的环境或部位不同可以形成不同的形态和功能细胞分化能力的强弱称为发育潜能。
形态发生(Morphogenesis):是指通过细胞增殖、分化和行为塑造组织、器官和个体形态的过程。
细胞分化与形态发生是相互联系在起的。
细胞分化的实质:是奢侈基因按照一定顺序表达的结果,是基因的差异表达(Differential expression)脱分化(Dedifferentiation):又称去分化,是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程,即分化的细胞在适当条件下转变为胚性状态而重新获得分裂能力的过程。
细胞生物学-细胞分化知识点●基本概念:结构和功能上发挥稳定性差异的过程●细胞分化的基本特征●分化细胞的表型特化:●稳定,与功能相适应●分化程度与分裂能力成反比●分化程度高对环境因子反应性弱●生理状态下分化稳定性不可逆●个体发育过程中细胞分化的时空性●细胞决定(cell determination)●时间上的分化:不同阶段不同的形态结构和功能●空间上的分化:●人类三个胚层的细胞具有不同的分化方向●血红蛋白不同阶段四聚体亚基组成是不同的●果蝇成虫盘是一些初级分化细胞群●个体发育过程中细胞分化的潜能性●细胞的分化潜能在发育过程中逐渐变窄●全能细胞:受精卵●多能细胞:三层胚●外胚层:神经、表皮。
●中胚层:肌肉、骨。
●内胚层:消化道、肺上皮。
●单能:●细胞生理状态随分化水平而变化●已分化细胞核的全能型●细胞核移植实验●分化细胞的遗传物质●去分化 (dedifferentiation)●在特定条件的诱导下,高度分化的细胞可以失去特有的结构和功能,变为具有未分化细胞的特性。
这种现象叫做去分化。
●转分化 (transdifferentiation)●已分化细胞经过去分化之后再分化成另一种细胞的变化过程。
●细胞重编程●终末分化细胞逆转为原始的多能干细胞,甚至是全能性干细胞状态的过程●细胞分化的调控●细胞分化与基因表达的差异●细胞分化是基因差异表达的结果●非编码RNA:例如lncRNA●管家基因●维持细胞生长存活时刻都在表达的基因●奢侈基因●组织特异性基因●组合调控引起组织特异性的表达●多种蛋白共同调控●差别基因表达的转录水平的调控●顺式作用元件与细胞分化调控●启动子●增强子●沉默子●转录因子与细胞分化的调控●通用转录因子●RNA酶核心启动因子结合●特异转录因子●特异性结合位点决定基因时间空间的特异性表达●DNA甲基化与细胞分化●甲基化水平越高编码蛋白的表达性越低●组蛋白共价修饰与细胞分化●组蛋白乙酰化●组蛋白甲基化●差异基因表达的转录后水平调控●hnRNA加工及选择性剪接●一种mRNA●多种mRNA,内含子与外显子的特异性(特异性选择表达)●翻译水平调控●翻译起始因子aIF-2●非编码RNA在细胞分化中的作用●miRNA:结合蛋白质抑制翻译●小分子干扰RNA:(siRNA)降解mRNA●piRNA:调节减数分裂主要存在于精细胞●影响细胞分化的因素●受精卵胞质的不均一●胞质记忆:胞质成分直接或者间接作用于基因组●决定子:它们支配细胞分化的途径。
组织胚胎学0910考卷一、选择题(每题1分,共5分)1. 下列哪种细胞器在胚胎发育过程中不参与细胞分裂?A. 纺锤体B. 线粒体C. 内质网D. 高尔基体A. 胚胎前期B. 胚胎期C. 胎儿期D. 婴儿期A. 分化程度高B. 具有全能性C. 生命周期有限D. 遗传稳定性差4. 下列哪种结构不属于胚胎发育过程中的基本组织?A. 上皮组织B. 结缔组织C. 肌肉组织D. 神经胶质细胞A. 心脏B. 肺C. 肝脏D. 脑二、判断题(每题1分,共5分)1. 胚胎干细胞来源于囊胚期的内细胞团。
()2. 组织胚胎学主要研究生物个体发生、发育过程中的形态变化。
()3. 胚胎发育过程中,细胞分化是不可逆的。
()4. 胚胎发育过程中,细胞凋亡对胚胎形态建成具有积极意义。
()5. 器官发生过程中,细胞迁移是关键步骤。
()三、填空题(每题1分,共5分)1. 胚胎发育过程中的三个胚层分别是:______、______、______。
2. 胚胎干细胞具有______、______、______等特点。
3. 在胚胎发育过程中,细胞分化的实质是基因的______和______。
4. 胚胎发育过程中,细胞间通讯主要通过______、______、______等方式进行。
5. 胚胎发育过程中的关键事件包括:______、______、______。
四、简答题(每题2分,共10分)1. 简述胚胎发育过程中的细胞分化。
2. 什么是胚胎干细胞?其主要来源有哪些?3. 胚胎发育过程中,细胞凋亡的作用是什么?4. 简述胚胎发育过程中器官形成的基本过程。
5. 胚胎发育过程中,细胞迁移的意义是什么?五、应用题(每题2分,共10分)1. 某胚胎干细胞在特定条件下分化为心脏细胞,请分析其分化过程可能涉及的信号通路。
2. 某孕妇在怀孕期间感染了风疹病毒,请分析可能导致胎儿哪些发育异常。
3. 请根据胚胎发育过程,解释为什么同卵双胞胎具有相同的遗传特征。