胚胎发育与细胞分化

这是一篇关于细胞生物学的知识思维导图，其主要涉及胚胎发育与细胞分化，此导图主要依据受精作用与卵的激活，原肠胚形成与细胞分化，细胞分化的机制，模式形成的机制以及干细胞与成年组织的维特来阐述

胚胎发育与细胞分化

• 受精作用与卵的激活
  • 配子发生
    • 配子分为雄配子（精子）和雌配子（卵）
  • 受精作用
    • 精子与卵子的融合，重新形成一个二倍体的细胞即为受精卵
    • 基本过程：精卵间的接触、精子对卵被的穿透、精子核卵子质膜的融合、卵的激活
    • 涉及反应
      • 顶体反应
        • 精子释放顶体酶，溶蚀放射冠和透明带的过程。
        • 精子获能后发生的重要生理过程，是受精的先决条件。只有完成顶体反应的精子才能与卵母细胞融合，实现受精
      • 皮层反应
      • 原核融合
        • 雄性原核和雌性原核相互接触时，通常会相互融合，形成一个二倍体的核
    • 卵的激活
      • 受精作用激发了卵激活
• 原肠胚形成与细胞分化
  • 胚胎形成
    • 卵裂
      • 经过卵裂，受精卵被分割成很多小细胞，这些由小细胞组成的中空球形体称为囊胚
      • 卵裂中的有丝分裂特点
        • 细胞增殖，伴随着一定程度的卵内物质的重新分配，但无细胞生长
        • 产生的核质比例越来越大
        • 细胞间期较短，分裂快，迅速形成囊胚
    • 原肠胚形成
      • 外胚层
      • 中胚层
      • 内胚层
  • 细胞分化、细胞决定和形态发生
    • 细胞分化
      • 同一来源的细胞逐渐发生各自特有的形态结构、生理功能核生化特征的过程
      • 主要特征：细胞出现不同的形态结构和合成组织特异性蛋白质，演变成特定表型的细胞类型
    • 细胞决定
      • 细胞在发生可识别的形态变化之前，就已受到约束而向特定方向分化，，这时候细胞内部已发生变化，确定未来发育命运
    • 细胞质对细胞分化的诱导
    • 细胞的相互作用对细胞分化的诱导
    • 形态发生
      • 胚胎发育不仅需要将分裂产生的细胞分化成具有不同功能的特异的细胞类型，同时将一些细胞组成、功能和形态不同的组织和其光，最终形成一个具有表型特征的个体的过程
• 细胞分化的机制
  • 基因表达及调控
    • 持家基因与组织特异性基因
      • 持家基因
        • 维持细胞最低限度功能所不可少的基因，这类基因在所有类型的细胞中都进行表达，因为这些基因的产物对于维持细胞的基因结构和代谢功能是必不可少的
      • 奢侈基因（组织特异性基因）
        • 在各种组织中进行不同选择性表达的基因
    • 三类基因对动物细胞分化的影响
    • 基因差异表达
    • 不同组织内基因表达调控
  • 信号诱导作用
    • 信号结合与细胞记忆
    • 形态发生素浓度梯度效应
    • 侧抑制导致不同细胞类型的产生
    • 不对称分裂能够产生多样性
• 干细胞与成年组织的维持
  • 概述
    • 一类具有自我更新能力的多潜能细胞，在一定条件下可分化成多种功能细胞
    • 分类
      • 根据干细胞所处发育阶段
        • 胚胎干细胞ES
          • 一种经人工操作能够发育成一个新个体的全能性二倍体细胞。从早期胚胎内细胞团ICM或原始胚胎生殖细胞经体外分化抑制培养分离克隆
          • 主要特性
            • 在不同条件下具有不同的功能状态，是饲养层细胞依赖的。在有抑制因子存在的条件培养基中呈未分化状态生长，在无抑制因子存在的培养基中，分化成各种细胞，在悬浮培养时，可形成胚状体
            • 具有发育分化成各种类型细胞的多潜能性，可体内发育，也可体外诱导
        • 成体干细胞
          • 一类成熟较慢但能自我维持增殖未分化的细胞，这种细胞存在于各种组织的特定位置上，一旦需要，可按发育途径先进行细胞分裂然后分化产生出另外一群具有有限分裂能力的细胞群
          • 例子
            • 造血干细胞HSC
            • 骨髓间质干细胞
      • 根据干细胞发育潜能
        • 全能干细胞TSC
        • 多能干细胞
          • 具有分化出多种细胞组织的潜能，但失去发育成完整个体的能力，发育潜能受到一定限制
        • 单能干细胞
          • 只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化
  • 特点
    • 干细胞本身不是终末分化细胞（干细胞不是处于分化途径的终端）
    • 干细胞能够无限地分裂
    • 干细胞分裂产生的子细胞或保持亲代特征，仍可作为干细胞，或不可逆地向终末分化
  • 胚胎干细胞
    • 主要特性
      • 不同条件下有不同的功能状态
      • 具有分化成各种类型细胞的多潜能性
    • 应用
      • 克隆
      • 发育生物学体外研究
      • 新型药物发现与筛选
      • 组织工程
    • 成体干细胞与组织更新
      • 干细胞与上皮组织
        • 吸收细胞
        • 杯状细胞
        • 帕内特细胞
        • 肠内分泌细胞
      • 造血干细胞
        • 红细胞
        • 白细胞
          • 粒细胞
          • 单核细胞
          • 淋巴细胞
      • 其他组织
      • 分生组织是植物干细胞的生态位
  • 体细胞的重编程与诱导多能干细胞
    • iPS产生的原理 P457
    • 体细胞通过重编程进行转分化
    • 诱导多能干细胞的制备
    • ES与iPS在临床上的应用
• 模式形成的机制
  • 三胚层形成与极性初级轴
    • 三胚层形成
    • 极性初级轴建立
  • 果蝇的发育模式
    • 果蝇发育调控
      • 果蝇发育阶段：卵、幼虫、蛹和成虫
      • 果蝇卵母细胞发育过程阶段
        • 卵子发生早期，此时卵母细胞的体积与其相邻的抚育细胞大小相似
        • 抚育细胞开始合成卵母细胞成熟所必须的mRNA，卵泡细胞开始形成卵鞘，期间，卵母细胞体积逐渐增大
        • 成熟的卵细胞被卵黄被和绒毛膜包围，卵黄被和绒毛膜形成卵鞘。抚育细胞和卵泡细胞消失，但它们合成的mRNA分散分布在卵母细胞中
      • 卵-极性基因调控果蝇早期胚胎轴
      • 合子效应基因调控果蝇A-P轴体节发生
      • hox基因重塑果蝇A-P轴模式
      • hox基因对脊椎动物A-P轴的调控

中心主题

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