导图社区 胚胎发育与细胞分化
胚胎发育与细胞分化知识点总结。包括基本概念，胚子发生与受精，胚胎形成与分化，细胞分化的分子基础，干细胞内容点梳理。
社区模板帮助中心，点此进入>>
《老人与海》思维导图
《钢铁是怎样炼成的》章节概要图
《傅雷家书》思维导图
《阿房宫赋》思维导图
《西游记》思维导图
《水浒传》思维导图
《茶馆》思维导图
《朝花夕拾》篇目思维导图
英语词性
生物必修一
胚胎发育与细胞分化
基本概念
个体发育：从受精卵形成胚胎，而后胚胎生长发育成个体的过程
从形态上看，个体发育过程经历：生长、分化、形态发生
细胞分化：在个体发育中，由一种相同的细胞类型经由细胞分裂后逐渐在形态、结构、功能上形成稳定性差异，产程不同细胞类群的过程
配子发生与受精
配子发生
增殖期：有丝分裂扩增细胞数量
生长期：为减数分裂做准备
成熟分裂期：通过减数分裂产生雌雄配子的过程
卵子发生
地点：卵巢
出生后产生卵母细胞的数量是有限的，不会增加
结构（由外到内）：滤泡细胞（含有微绒毛结构增加接触表面积，提供保营养）→透明带（多糖和蛋白，保护作用）→卵细胞
一个卵母细胞产生一个成熟的卵细胞和三个极体
精子发生
地点：睾丸
结构：精子被支持细胞包裹（保护和营养）
特点
在精原细胞有丝分裂期间都被细胞质桥互相连接
头部有溶酶体（溶解卵细胞细胞膜）和染色质，尾部有线粒体（供能）
受精
定义：成熟的精子与成熟的卵子相遇，两者融合重新形成一个2倍体细胞，即受精卵
涉及反应
顶体反应
精子上的受体与卵细胞产生的卵肽结合产生cGMP
透明带上多糖与精子上的受体结合，激活精子的钙离子通道，Ca2+扩散进入精细胞
激活精子质膜中Na+/H+ pump，将精子细胞的H+泵到胞外，PH升高，使溶酶体释放
获能：精子在雌性生殖道中被分泌物修饰的过程。对精子细胞质膜的脂和糖蛋白成分进行修饰，增强代谢能力和运动能力。
皮层反应：IP3 信号通路激活，内Ca2+上升，皮质颗粒释放酶至卵表面，透明带变“坚硬”
两种机制保证一个精子和一个卵细胞结合
第一个精子到达后卵细胞质膜快速去极化：Na+内流
原核反应
包装紧密的染色质开始解旋
核膜解体重建
接触融合，形成一个二倍体的核
胚胎形成与分化
胚胎发生
卵裂
定义：受精后，受精卵经过多次有丝分裂，形成许多分裂球，这个过程叫卵裂
细胞增殖，伴随着一定程度的卵内物质的重新分配，而无细胞生长
由于第一个特点而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
囊胚期
原肠胚
外胚层细胞→皮肤、神经组织
中胚层→肌肉、骨骼
内胚层→呼吸、消化
细胞分化、细胞决定与形态发生
细胞分化
定义：同一来源的细胞逐渐发生各自特有的形态结构、生理功能和生化特征的过程
个体中所有不同种类的细胞的遗传背景完全一样
细胞决定
定义：在细胞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。是分化潜能逐渐限制的过程，决定先于分化。
在细胞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。是分化潜能逐渐限制的过程，决定先于分化。
参与细胞决定的因素
细胞质的作用
从受精卵第一次卵裂开始，细胞核就受到内环境（即不同的卵细胞质）的影响。这些特殊细胞质组分称为细胞质决定子，决定子支配着细胞分化的途径。受精卵在数次卵裂中，决定子一次次地被重新改组、分配。卵裂后，决定子的位置固定下来，并分配到不同的细胞中，子细胞便产生差别。
细胞的相互作用影响
动物在一定的胚胎发育时期，一部分细胞影响相邻细胞使其向一定方向分化的作用称为胚胎诱导，或称为分化诱导。
能对其他细胞的分化起诱导作用的细胞称为诱导者或组织者。
形态发生与位置信息
形态发生定义：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，同时要将一些细胞组成功能和形态不同的组织和器官，最后形成一个具有表性特征的个体，这一过程称形态发生
转分化、全能性与再生
转决定：不按已决定的分化类型发育，而生长出不是相应成体的结构。
全能性：分化细胞保留着全部的核基因组，它具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息，即能够表达本身基因库中的任何一种基因，也就是说分化细胞具有发育为完整个体的潜能，称为全能性。
脱分化：又称去分化，是指分化细胞失去了特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。
再生：生物体的整体或器官受外力作用发生创伤而部分丢失，在剩余部分的基础上又生长出与丢失部分在形态与功能上相同的结构，这一修复过程称为再生。
再分化是再生的基础，在再生过程中, 有些细胞首先要发生去分化，然后发生再分化，形成失去的器官或组织。
细胞分化的分子基础
基因表达控制
看家基因（House-keeping Gene）∶是维持细胞最低限度功能所不可少的基因，如编码组蛋白基因、编码核糖体蛋白基因、线粒体蛋白基因、糖酵解酶的基因等。
组织特异性（Tissue-specific Gene）表达基因∶或称为奢侈基因（Luxury Gene）。这类基因与各类细胞的特殊性有直接的关系，是在各种组织中进行不同的选择性表达的基因。
细胞分化主要是奢侈基因中某种(或某些)特定基因的选择性表达的结果。
调控方式
基因组调控：DNA甲基化
概念：在甲基转移酶催化下，DNA分子中的胞嘧啶可转变成5-甲基胞嘧啶，这称为DNA甲基化
分布：常见于富含CG二核苷酸的CpG岛，主要集中于异染色质区，其余则散在于基因组中。
作用：DNA的甲基化位点阻碍转录因子结合，甲基化程度越高，DNA转录活性越低。
转录水平的调控
组蛋白的乙酰化和去乙酰化影响转录因子与DNA的结合
组蛋白中被修饰氨基酸的种类、位置和修饰类型被称为组蛋白密码（Histone Code），它决定了染色质转录活跃或沉默的状态。
组蛋白乙酰化：在组蛋白乙酰基转移酶作用下，于组蛋白N-端尾部的赖氨酸加上乙酰基。
顺式作用元件指同一DNA分子中具有转录调节功能的特异DNA序列。
包括启动子、增强子等。
反式作用因子指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。
多为转录因子、RNA聚合酶、基因调控蛋白。
转录后加工的调控
剪切和拼接
翻译水平的调控
蛋白质合成速度/mRNA稳定性/翻译起始控制
翻译后加工
其它：mRNA运输的控制、mRNA降解的控制等
小RNA在细胞分化中的作用
小RNA是在研究秀丽隐杆线虫（C. elegan）细胞命运的时间控制过程中被发现的；广泛地存在于哺乳动物，具有高度的保守性，通过与靶基因mRNA互补结合而抑制蛋白质合成或促使靶基因mRNA降解。研究表明，它们参与了细胞分化与发育的基因表达调控。
长链非编码RNA与细胞的分化发育
长链非编码RNA（Longnon-coding RNA）：位于细胞核或细胞质内的一类长度超过200 nt的功能性RNA分子，缺乏编码蛋白的能力，以RNA形式在多种层面上调控基因的表达水平。
表观遗传调控
转录调控
转录后调控
干细胞
定义：一类具有自我更新 (Self renewing) 能力的多潜能细胞，在一定条件下可以分化成多种功能的细胞
干细胞本身不是终末分化细胞（即干细胞不是处于分化途径的终端）
干细胞能无限地分裂
干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一：或保持亲代特征，仍作为干细胞；或不可逆地向终末分化
分类
全能干细胞
受精卵在2细胞期、4细胞期
多能干细胞
胚胎干细胞、诱导多能干细胞
单能干细胞
祖细胞
根据分化潜能
胚胎干细胞
例：囊胚期内细胞团
功能
克隆动物
产生转基因动物的高效载体
发育生物学研究的体外模型
药物筛选模型
组织工程
成体干细胞
存在于机体组织的特定位置，多能或单能，通常缓慢分裂，或处于静息，特定条件下激活参与组织更新与修复，如造血干细胞和骨髓间充质干细胞
功能：替代治疗：骨髓移植，胰岛重建，脊髓损伤修复
诱导多能干细胞
体细胞经Yamanaka 四个转录因子（c-Myc、Oct3/4、Sox2、Klf4）的转导，而“重编程”为多能干细胞
功能：定制疾病特异的细胞模型：病因研究及药物筛选
根据来源及个体发育阶段
鉴定
“自我更新与分化潜能”
活体组织中分子标记
在体及体外分化能力的检测
