CEBPβ在脂肪细胞分化过程中的调节

博士学位论文引言

Ｆｉｇ．１．ＣｈａｎｇｅｓｉｎｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎｓｔａｔｅａｎｄＤＮＡｂｉｎｄｉｎｇａｃｔｉｖｉｔｙｏｆＣ／ＥＢＰＢｅａｒｌｙｉｎｔｈｅａｄｉｐｏｃｙｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ．

Ｔｗｏ—ｄａｙｐｏｓｔ—ｃｏｎｆｌｕｅｎｔ３Ｔ３－ＬＩｐｒｅａｄｉｐｏｃｙｔｅｓｗｅｒｅｉｎｄｕｃｅｄｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅ，ｎｕｃｌｅａｒｅｘｔｒａｃｔｓｐｒｅｐａｒｅｄａｔ４，１６ａｎｄ２４ｈａｆｔｅｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎ（ｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｏｒｎｏｔｗｉｔｈａｌｋａｌｉｎｅｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ）ａｎｄｔｈｅｎｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏ２－Ｄｇｅｌ．丸２－Ｄｇｅｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｉｍｍｕｎｏｂｌｏｔｔｉｎｇｗｉｔｈａｎｔｉ－Ｃ－ｔｅｒｍｉｎａｌＣ／ＥＢＰ９ａｎｔｉｂｏｄｙ．Ｂ．ＥＭＳＡｔｏａｓｓｅｓｓＤＮＡｂｉｎｄｉｎｇａｃｔｉｖｉｔｙｕｓｉｎｇａｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｐｒｏｂｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅＣ／ＥＢＰｒｅｇｕｌａｔｏｒｙｅｌｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｏｘｉｍａｌｐｒｏｍｏｔｅｒｏｆｔｈｅＣ／ＥＢＰｏｇｅｎｅ．

Ｃ／ＥＢＰＪ３Ｔｈｒｌ８８位为已知的ＭＡＰＫ磷酸化位点［２０－２３］。用诱导剂诱导后２小时内Ｃ／ＥＢＰｐ的表达迅速增加，ＭＡＰＫ对Ｃ／ＥＢＰｐ／ＬＡＰＴｈｒｌ８８的磷酸化，也在诱导后４小时内迅速发生，但是此时Ｃ／ＥＢＰｐ并没有ＤＮＡ结合活性，因此不能激活Ｃ／ＥＢＰｄ和ＰＰＡＲｙ基因表达［７］，直到诱导后１４小时Ｃ／ＥＢＰｐ才开始获得ＤＮＡ结合活性。Ｃ／ＥＢＰｐ的Ｓｅｒｌ８４和Ｔｈｒｌ７９位点是两个新的磷酸化位点。这两个磷酸化位点可能为ＧＳＫ３Ｂ磷酸化位点。ＧＳＫ３Ｂ磷酸化位点的特征：在其Ｃ末端４个氨基酸左右的氨基酸残基首先发生磷酸化后，ＧＳＫ３Ｂ才能发挥作用。在Ｃ／ＥＢＰＢＳｅｒｌ８４和Ｔｈｒｌ７９位点Ｃ末端４个氨基酸左右的氨基酸残基为ＭＡＰＫ磷酸化位点Ｔｈｒｌ８８，如前所述，在诱导后４小时内ＭＡＰＫ已经使Ｃ／ＥＢＰ８／ＬＡＰＴｈｒｌ８８发生磷酸化，因此Ｃ／ＥＢＰＢ／ＬＡＰＴｈｒｌ８８的磷酸化可能是Ｃ／ＥＢＰＢＳｅｒｌ８４和Ｔｈｒｌ７９位点磷酸化的基础。那么Ｃ／ＥＢＰｐＳｅｒｌ８４和Ｔｈｒｌ７９位点能否被ＧＳＫ３Ｂ磷酸化？Ｃ／ＥＢＰＢＳｅｒｌ８４和Ｔｈｒｌ７９位点的磷酸化是否依赖于ＭＡＰＫ对Ｃ／ＥＢＰｐ／ＬＡＰＴｈｒｌ８８的磷酸化？Ｃ／ＥＢＰＢ的顺序磷酸化（首先ＭＡＰＫ磷酸化Ｔｈｒｌ８８，然后ＧＳＫ３Ｂ磷酸化Ｓｅｒｌ８４和Ｔｈｒｌ７９位点）或Ｃ／ＥＢＰＢ的高磷酸化状态对Ｃ／ＥＢＰＢ的ＤＮＡ结合活性和转录激活功能有何影响？本文也将对此提供更多功能方面的研究。

Ｆｉｇ．２ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆａＩｏＰ一１０ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅａｒｌｙｓｔａｇｅｏｆ３Ｔ３－ＬＩａｄｉｐｏｃｙｔｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｂｙｓｔａｎｄａｒｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃ０１．

Ｗｈｏｌｅｃｅｌｌｐｒｏｔｅｉｎｅｘｔｒａｃｔｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄａｔｄｅｓｉｇｎａｔｅｄｔｉｍｅｐｏｉｎｔｂｅｆｏｒｅ（Ｏｈ）ｏｒ

ｉｎａｕｎｏｂｌｏｔｔｅｄａｆｔｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｗｅｒｅｓｅｐａｒａｔｅｄｂｙＳＤＳ—ＰＡＧＥａｎｄ

ｗｉｔｈｍｏｕｓｅａｎｔｉ．ｃＨＯＰ一内ａｎｔｉｂｏｄｉｅｓ．Ｈｒｓ，ｈｏｕｒｓａｆｔｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｔｉｏｎ．２．２不同诱导剂对ＣＨＯＰ－ＩＯ表达的影响

我们检测了不同诱导剂单独（Ｍ，Ｄ，Ｉ）及不同组合（ＭＤ，ＭＩ，ＩＤ，岫Ｉ）对ＣＨＯＰ－ＩＯ表达的影响，并用只含有１０％胎牛血清的ＤＭＥＭ作为对照。结果表明，与ｄａｙＯ天相比较，１０％胎牛血清本身就足以使ＣＨＯＰ－ＩＯ表达下调，１０％胎牛血清与其他不同诱导剂的组合，并没有明显改变这种下调作用。因此在脂肪细胞分化早期ＣＨＯＰ－ＩＯ的表达下调，是由于１０％胎牛血清所引起的。而作为对照的１０％ｔＪ，牛血清使ＣＨＯＰ－ＩＯ维持在很高水平（Ｆｉｇ．３）。

Ｆｉｇ．３ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｄｕｃｅｒｓａｌｏｎｅｏｒｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＣＨＯＰ－ＩＯ．

２－ｄａｙｐｏｓｔｃｏｎｆｌｕｅｎｔ３Ｔ３一Ｌ１ｐｒｅａｄｉｐｏｃｙｔｅｓｗｅｒｅｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｄｕｃｅｒｓａｌｏｎｅｏｒｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｉｎＩＯ％ＦＢＳｏｒ１０％ＣＳ，ａｎｄｗｈｏｌｅｃｅｌｌｅｘｔｒａｃｔｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄ２４ｈｏｕｒｓｌａｔｅｒ．

２．３不同诱导分化方案中ＣＨＯＰ－ＩＯ表达及对脂肪细胞分化的影响

本组实验采用两种分化方案：标准的诱导分化方案和将标准诱导分化方案中的１０％胎牛血清用１０％的小牛血清所代替，以观察不同诱导分化方案中脂肪细胞分化情况。结果显示，只要有ＭＤＩ存在，无论是在１０％胎牛血清还是１０％小牛血

博士学位论文第一部分ＣＨＯＰ－ＩＯ在脂肪细胞分化过程中的表达调节

清培液中，Ｃ／ＥＢＰＢ的表达没受任何影响（Ｆｉｇ．４）。在修改的含有１０％小牛血清诱导分化方案中ＣＨＯＰ－ＩＯ持续高水平表达，直到诱导分化后第四天ＣＨＯＰ－ＩＯ表达水平开始下降，第６天以后基本检测不到ＣＨＯＰ—１０的表达。油红染色显示，此诱导分化方案中脂肪细胞分化明显受到抑制，并且与标准诱导分化方案相比，Ｃ／ＥＢＰｎ和ＰＰＡＲＹ的表达明显延迟，表达的量亦明显减少。而在标准的诱导分化方案中诱导分化后第一天ＣＨＯＰ－ＩＯ的表达明显下降，以后一直维持在痕量水平。油红染色显示，在标准的诱导分化方案中，１００％前脂肪细胞分化为脂肪细胞。由此可以说明在含有１０％的小牛血清的诱导分化方案中ＣＨＯＰ－ＩＯ持续高水平表达可明显抑制脂肪细胞分化（Ｆｉｇ．５）。

Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆ１（ｙ％ＣＳａｎｄＩＯ％ＦＢＳｗｉｔｈｏｒｗｉｔｈｏｕｔ蛐）ＩｏｎｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＣＨＯＰ－１０ａｎｄｅｆＥ鼹１３．

２－ｄａｙｐｏｓｔｃｏｎｆｌｕｅｎｔ３Ｔ３一ＬＩｐｒｅａｄｉｐｏｃｙｔｅｓｗｅｒｅｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈ１０％ＣＳａｎｄＩＯ％ＦＢＳｗｉｔｈｏｒｗｉｔｈｏｕｔＭＤＩ，２４ｈｏｕｒｓｌａｔｅｒ，ｔｈｅｃｅｌｌｓｗｅｒｅｈａｒｖｅｓｔｅｄａｎｄｗｅｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｉｍｍｕｎｏｂｌｏｔｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＣＨＯＰ－ＩＯａｎｄＣ／ＥＢＰＢｂｙＷｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔｔｉｎｇ．３８ｋＤａｎｄ１８ｋＤａｒｅｔｗｏｉｓｏｆｏｒｍｓｏｆＣ／ＥＢＰＢ．

２．４胎牛血清对ＣＨＯＰ—ｌＯ的表达下调与生长状态无关

ＣＨＯＰ－ＩＯ的表达与生长状态相关，在生长分裂的细胞中，ＣＨＯＰ－ＩＯ几乎没有表达，而在生长抑制的细胞中ＣＨＯＰ—１０表达明显增加［２４］。在前面的实验中，我们发现ＩＯ％ＦＢＳ能使生长抑制的前脂肪细胞中ＣＨＯＰ－ＩＯ的表达下调，在本实验中我们也检测了用含ＩＯ％ＦＢＳ的ＤＭＥＭ培养分裂的前脂肪细胞，当细胞生长到接触抑制后２天后，ＣＨＯＰ－ＩＯ蛋白水平的表达。结果表明：用含ＩＯ％ＦＢＳ的ＤＭＥＭ培养的前脂肪细胞生长到接触抑制后ＣＨＯＰ一１０表达水平亦很低（Ｆｉｇ．６Ａ），更有趣的是如果换用含ＩＯ％ＣＳ的培液继续培养细胞２４小时后，ＣＨＯＰ－ＩＯ表达水平明显增加，而作为对照，如果换用新鲜的ＩＯ％ＦＢＳ培液培养２４小时后，ＣＨＯＰ－ＩＯ蛋白仍处于很低的

苎主兰垒堡茎苎二苎坌！！竺！！垄堕堕塑皇坌些塾墨±竺室垄塑苎

水平（Ｆｉｇ．６Ｂ）。因此，１０９６ＦＢＳ对ＣＨＯＰ－ＩＯ的表达调节不随细胞的生长状态而改变。

１嘶ｃＳＦｉｇ．５ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＧＨＯＰ－ＩＯｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｉｎ

ａｎｄ１傩ＦＢＳｉｎｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｅｔｓｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆＣＨＯＰ一１０ｏｎｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ．

丸ＴｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＣＨｏＰ—１０ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｗｈｏｌｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｉｎｄｕｃｅｄｂｙ１０％ＣＳａｎｄＩＯ％ＦＢＳｉｎｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．ＭＩ）１０Ｉｉｘ，Ｄｅｘ，Ｉｎｓｕｌｉｎ），Ｉ（Ｉｎｓｕｌｉｎ）．

Ｂ．Ａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄａｙｓａｆｔｅｒｉｎｄｕｃｔｉｏｎ，ｃｅｌｌｓｗｅｒｅｆｉｘｅｄａｎｄｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃｔｒｉｇｌｙｃｅｒｉｄｅ

ｗａｓｓｔａｉｎｅｄｗｉｔｈＯｉｌｒｅｄ０．

Ｃ．Ｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆａｄｉｐｏｃｙｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｍａｒｋｅｒｓｃ／ＥＢ№ａｎｄＰＰＡＲ？ｉｎｄｕｃｅｄｂｙ１０％ＣＳａｎｄ１０９帅Ｓｉｎｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｎ

博士学位论文第一部分ＣＨＯＰ－ＩＯ在脂肪细胞分化过程中的表达调节

ＣＨＯＰ一１０最初发现是因为在ＤＮＡ受损或基因毒性试剂作用下，表达增加，因此也称为ＧＡＤＤｌ５３（ｇｒｏｗｔｈａｒｒｅｓｔａｎｄＤＮＡｄａｍａｇｅｉｎｄｕｃｉｂｌｅ—ｇｅｎｅｌ５３）。

ｌ傩Ｆｉｇ．７ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＩＧＦ一１ｏｒｉｎｓｕｌｉｎｏｎｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＣＨＯＰ－ＩＯｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈ

Ｆｌ强ｏｒｌＯ铂ＣＳ．

Ａ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＩＧＦ－ＩｏｎｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＣｌｔＯＰ－ＩＯ．Ｂ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｓｕｌｉｎｏｎｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＣＨＯＰ一１０．大量的研究也主要集中于ＣＨＯＰ—ｌＯ对应激反应的作用及应激反应是如何调控ＣＨＯＰ一１０的表达。相对而言，ＣＨＯＰ一１０作为一种转录因子参与细胞分化作用的研究却比较少，仅限于对ＣＨＯＰ—ｌＯ在细胞分化过程中表达变化的研究。至于ＣＨＯＰ－ＩＯ在细胞分化过程中是如何被调控的，还没有系统深入的研究。在标准的脂肪细胞分化程序中，生长抑制的前脂肪细胞ＣＨＯＰ－１０的表达明显增加，用标准诱导分化方案诱导前脂肪细胞后，ＣＨＯＰ．１０表达迅速下降［２４】。ＣＨＯＰ．１０的表达下调对于脂肪细胞分化很重要，因为ＣＨＯＰ—ｌＯ下调，将会释放与之形成异二聚体的Ｃ／ＥＢＰＢ，使原本没有ＤＮＡ结合活性的Ｃ／ＥＢＰＢ能够得以进一步磷酸化，获得ＤＮＡ结合活性及转录激活功能，激活其下游的脂肪细胞特异性基因的转录激活因子Ｃ／ＥＢＰａ和ＰＰＡＲｙ基因的表达。

据报道，葡萄糖缺失能诱导处于增殖状态的ＨｅＬａ细胞及３Ｔ３一Ｌ１细胞ＣＨＯＰ一１０ｍＲＮＡ及蛋白质的表达［２９］。ＣＨＯＰ－ＩＯ在其他一些代谢应激中表达亦增加，如铁离子缺失将会诱导ＪｕｒｋａｔＴ淋巴细胞中ＣＨＯＰ－ＩＯ的表达［３０】。同样，亮氨酸缺失［３１］，谷氨酰胺缺失［３２］，锌缺失［３３］都会产生诱导ＣＨＯＰ－１０基因表达的细胞微环境。那么在生长抑制的前脂肪细胞，因为有２—３天没有给细胞更换培液，同时细胞密度又很高，可能会导致培液中葡萄

胚胎干细胞的体外诱导分化模型

胚胎干细胞的体外诱导分化模型马宗源　李祺福(厦门大学生命科学学院福建厦门361005) 胚胎干细胞是具有全能性及无限制的自我更新与分化能力的一类特殊的细胞群体,它能通过祖细胞为中介,分化为各种类型的体细胞,可重演体内干细胞的分化过程。自80年代从小鼠囊胚的内细胞团分离到胚胎干细胞并建系到现在已建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞、造血细胞等体外分化体系。将胚胎干细胞体外分化成为可利用的分化模型,无论从组织结构、细胞及分子水平都体现了体内分化过程的体外重演,再加上胚胎干细胞系具有体系简单,影响因子少,可控制,便于研究等特点,因此可用于研究早期胚胎发育和细胞分化调控;可成为器官移植和修复器官的细胞来源;还可用于新型药物筛选。 1　胚胎干细胞的生物学特性 胚胎干细胞具有与早期胚胎相似的结构特征,具有较高的核质比和整倍体核型。体外培养的细胞紧密堆积,呈克隆状生长,具有发育分化的多潜能性和无限制的自我更新能力,碱性磷酸酶染色呈阳性,具有高的端粒酶活性,早期胚胎细胞均表达胚胎阶段特异性抗原SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4、T RA-1-81、T R A-1-60等;表达种系转录因子OCT-4,并且可将O CT-4基因作为细胞多能性的一个标志;白介素6型细胞因子家族参与维持调节胚胎干细胞未分化状态。 胚胎干细胞建系的过程中要解决的问题在于体外不断增殖的过程中保持未分化的状态,但是细胞如何维持其未分化状态的机理并不清楚。研究发现主要是通过膜上的特异受体蛋白gp130来发挥作用,细胞因子受体蛋白g p130可激活JA N U S、酪氨酸激酶,JA K-ST A T、M EK/M A P K等信号途径,而JAK/ST A T3和M EK/ ERK信号途径则处于相对平衡的状态。另外,一些未知的膜结合分子也参与胚胎干细胞的增殖与分化。分离纯化及鉴定调节细胞的自我更新及分化的未知分子已成为研究的热点。 2　胚胎干细胞为基础的分化模型 胚胎干细胞要维持其未分化的状态,需要在胚胎饲养层中加入分化抑制因子。一旦改变了维持胚胎干细胞未分化状态的条件,胚胎干细胞首先形成胚胎小体,胚胎小体有外中内三胚层,继续分化可形成多种类型的细胞。在体外分化培养时,可自发形成有节律性跳动的心肌细胞,同时还形成骨骼肌、神经细胞、上皮细胞等。由于体外胚胎细胞可重演体内胚胎细胞的发育过程,并且基因的表达时相与体内的胚胎发育过程是相似的,在这一过程中加入外源的诱导分化因子并与相关的调控基因结合,可使胚胎干细胞分化为各种类型的细胞。现在已初步建立了神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞和造血细胞等体外分化模型。 2.1　神经细胞　体外培养胚胎干细胞可模拟从未定型细胞向功能性神经元转化的过程,并且其基因的表达时相与体内的胚胎发育过程相似。在分化的早期表达N FL、N F M基因,后期则表达N eur ocan基因。维甲酸及神经生长因子可诱导胚胎干细胞定向分化为神经细胞,是常用的诱导分化物,它能上调神经元特异基因的表达,同时下调中胚层基因的表达。将神经元特异的SOX2基因转进胚胎干细胞,再经维甲酸诱导,可表达90%以上的具有神经元标志的神经细胞。可能是外源基因和维甲酸同时拮抗分化抑制因子的作用,阻碍细胞向其他的方向分化,迫使其向神经元的方向分化。维甲酸能诱导胚胎干细胞分化为C-氨基丁酸能和多巴胺能神经元,而维甲酸分别结合无血清培养基和含胎牛血清的培养基培养胚胎干细胞后发现,采用无血清培养时,几乎检测不到分化的多巴胺能神经元的存在;但在有血清培养时,却能检测到大量的多巴胺神经元。这暗示血清中的某些未知的因子和维甲酸共同起到定向诱导分化 化为特定组织细胞,将这些细胞回输体内,从而达到长期治疗的目的。干细胞的医学应用还包括体外克隆人体器官,然而这比体内移植干细胞要复杂的多。相信随着研究的不断深入,来自人体干细胞的器官应用于临床治疗已为期不远。干细胞研究与应用不仅在疾病治疗方面有着极其诱人的前景,而且将对克隆动物,转基因动物生产,发育生物学,新药物的开发与药效、毒性评估等领域产生极其重要的影响。 参考文献 　1　Th omson J A,Itsk ovitz-Eldor J os eph,Shapiro S S,et al. Em bryonic s tem cell lin es d erived from human b las tocysts.S cience,1998,282:1145—1147. 　2　Sh amb lott M J,Axelman J,W ang S,et al.Derivation of Plurip otent stem cells from cultured human primordial germ cell.Proc Natl Acad S ci U SA,1998,95:13726—13731. 　3　Jack son K A,M i T,Goodell M A.Hematopoietic potential of s tem cells isolated from murie s keletal mus cle.Proc Natl Acad Sci USA,1999,96:14482— 14486. 　4　裴雪涛.干细胞研究现状与展望.高技术通讯,2001, (6):93—95. (BH)

高中生物(新教材)《动物细胞有丝分裂及 观察根尖分生区组织细胞有丝分裂实验》导学案+课后练习题

第2课时动物细胞有丝分裂及 观察根尖分生区组织细胞有丝分裂实验学习目标核心素养 1.通过比较分析，明白动植物细胞有丝分裂的异同。 2．说出无丝分裂过程、特点。 3．制作装片并观察根尖分生组织细胞的有丝分裂过程。1.科学思维：比较动植物细胞有丝分裂的异同。 2．科学探究：通过有丝分裂实验，掌握显微镜观察实验的基本操作方法，提高实践能力。 知识点一动物细胞有丝分裂 1．动物细胞有丝分裂过程 (1)动物细胞有由一对由中心粒构成的□01中心体，中心粒在□02间期倍增，成为两组。 (2)进入分裂期后，□03两组中心粒移向细胞两极，并在其周围发出放射状的□04星射线，形成纺锤体。 (3)动物细胞分裂的末期不形成□05细胞板，而是细胞膜从细胞中部向内凹陷，把细胞□06缢裂成两部分。 2．比较动、植物细胞有丝分裂的异同

3．细胞有丝分裂的意义 (1)将亲代细胞的□17染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到□18两个子细胞中。 (2)由于染色体上有□19遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代间保持了□20遗传的稳定性。 易漏边角（P115） 1．正常细胞的分裂是在机体的精确调控之下进行的，在人的一生中，体细胞一般能够分裂□2150～60次。但是，有的细胞受到□22致癌因子的作用，细胞中□23遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的□24恶性增殖细胞，这种细胞就是□25癌细胞。 问题思考参与动、植物细胞细胞周期过程中的细胞器有哪些？ 提示：

问题思考鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞最可靠的方法是什么？ 提示：因在一些低等植物细胞里，也存在着中心体，分裂时也会出现星射线，因此最可靠的方法是根据有丝分裂过程中是形成细胞板，使细胞质分割为二，还是细胞膜内陷使细胞质分割为二作为鉴别依据。 2．无丝分裂 ①特点：分裂过程中不出现□26纺锤丝和染色体的变化。 ②过程 a.□27细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成两个□28细胞核。 b．整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个□29子细胞。 ③实例：□30蛙的红细胞。 ,

胚胎干细胞的归类

胚胎干细胞的归类 干细胞按分化潜能可分为全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞三类，对于胚胎干细胞和造血干细胞各属于哪一类，不同的教材和资料说法不同。新课标人教版必修1教师教学用书P31“胚胎干细胞分裂速度快，并且有产生多种分化细胞类型的潜力，因此，它们也被称为多能干细胞。”选修3教师教学用书P73“全能干细胞是可以发育成一个完整个体的未分化细胞，如受精卵。多能干细胞是指能分化成除胎盘之外所有其它组织细胞的未分化细胞，如ES细胞（胚胎干细胞），他的分化能力仅次于受精卵。专能干细胞是指与特定器官和特定功能相关的一类干细胞，如神经干细胞、造血干细胞等。”从中不难看出，胚胎干细胞和造血干细胞分别属于多能干细胞和专能干细胞。 而苏教版教材上是这样解释的：“专能干细胞只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌干细胞；多能干细胞具有分化成多种细胞或组织的潜能，但失去了发育成完整个体的能力，如造血干细胞等；全能干细胞可以分化为全身200多种细胞，如神经细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官，如胚胎干细胞。” 再看中图版教材上的描述：“全能干细胞具有形成机体的任何组织或器官，直至形成完整个体的潜能。受精卵便是一个最初的全能干细胞，它可以分化出许多全能干细胞，如胚胎干细胞。提取这些细胞中的任意一个置于子宫内，就可以发育出一个完整的个体。多能干细胞具有分化出多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体，如骨髓造血干细胞可以分化出至少12种血细胞。专能干细胞只能分化成某一类型的，如神经干细胞只可分化出各类神经细胞。” 从苏教版和中图版教材的内容中可以看出，胚胎干细胞是全能干细胞，造血干细胞是多能干细胞，这和人教版教师教学用书上的叙述相矛盾，和人

细胞分化的过程

细胞分化的过程大致是：细胞分裂所产生的新细胞，起初在形态、结构方面都很相似，并且都具有分裂能力。后来除了一小部分细胞仍然保持着分裂能力以外，大部细胞失去了分裂能。在生长过程中，这些细胞各自具有了不同的功能，它们在形态、结构上也逐渐发生了变化，结果就逐渐形成了不同的组织 分化与细胞间的相互作用细胞间的相互作用是各式各样的，可以是诱导作用，也可以是抑制作用。就作用方式来说，有的作用需要细胞的直接接触，另一些所需要的可能是间隔一定距离的化学物质的扩散。 ①诱导作用。两栖类胚胎背部的外胚层细胞，在脊索中胚层的作用下，分化为神经细胞，以后发育为神经系统。这种中轴器官的诱导作用在脊椎动物具有普遍性，一般认为，脊索中胚层细胞释放某种物质，诱导外胚层细胞分化为神经组织。 诱导不但在中轴器官的形成中起作用，也在以后器官的发生中起作用。例如间质细胞的存在对体内腺体上皮的形成和分化是必不可少的。这些腺体包括甲状腺、胸腺、唾腺和胰腺，它们对间质细胞的依赖程度有很大差异。在离体条件下，胰腺原基只要有间质细胞存在就可以继续发育。 ②抑制作用。如在蝾螈幼虫或成体摘除水晶体后，可以从背部的虹彩再生出一个新的。进一步的分析指出，再生水晶体的能力局限在虹彩背部的边缘层。如把这部分组织移到另一个摘除水晶体的眼睛，不是位于背部，而是使它位于腹部，仍旧可以由它再生出水晶体。 既然这部分细胞有生长水晶体的能力，为什么在正常的眼睛里不表现？如把虹彩的背部移到另一只未摘除水晶体的眼睛里，不管使它位于那一部位，都长不出水晶体。如在摘除水晶体的眼睛里，经常注射完整的（带有水晶体的）眼腔液体，在注射期间，虹彩背部的细胞也长不出水晶体。由此可见，虹彩背部的细胞本来具有产生水晶体的能力，正常水晶体会产生一种物质，对此起抑制作用。 细胞分化中基因表达的调节控制是一个十分复杂的过程，在蛋白质合成的各个水平，从mRNA的转录、加工到翻译，都会有调控的机制。在DNA水平也存在调控机制（如基因的丢失、放大、移位重组、修筛以及染色质结构的变化等）。不同的细胞在其发育中的基因表达的调节控制不同；相同的细胞在其发育的各阶段中，调节控制的机制不同。

胚胎干细胞体外诱导分化综述

胚胎干细胞体外诱导分化综述 摘要：由于胚胎干细胞具有自我更新、高度增值和多向分化的潜能，因此，自20世纪90年代开始，对胚胎干细胞的研究成为生物学领域和医药工程领域研究的一个焦点。本文从胚胎干细胞的分离、体外诱导胚胎干细胞的原理和定向分化的机制、胚胎干细胞体外诱导的方法、定向分化的细胞、应用前景和研究存在的问题对胚胎干细胞进行综述。 关键词：胚胎干细胞；体外培养；诱导分化；应用 干细胞是一种具有多分化潜能和自我更新功能的早期未分化细胞。在特定条件下，它可以 分化成不同的功能细胞，形成多种组织和器官，它包括胚胎干细胞和成体干细胞。前者指早期胚胎的多能干细胞，后者是存在于胎儿和成体不同的组织内的多潜能干细胞这些细胞具有自我复制能力，并产生不同种类的具有特定表型和功能的成熟细胞的能力，能够维持机体功能的稳定，发挥生理性的细胞更新和修复组织损伤作用[4,9,10]。 胚胎干细胞（embryonic stem cell,ESC)是从着床前胚胎内内细胞团(inner cell mass,ICM)或原始生殖细胞经体外分化抑制培养分离的一种全能性细胞[1]。它能在体外长期不断自我更新,并保持多向分化潜能,可以分化为内、中、外三个胚层的几乎所有类型细胞。自1981年Evans和Kauffman[2,8]用不同的方法首次成功分离得到小鼠胚胎干细胞以来,小鼠胚胎干细胞成为近20年来人们用来研究发育分化、基因表达调控、基因治疗等最理想的模型，并且有大量研究表明小鼠胚胎干细胞可以在体外被诱导分化为绝大多数类型的成体细胞.1998年Thomson等首次成功分离并建立人胚胎干细胞系。自此，人胚胎干细胞不但提供了一个研究人类自身发育分化的良好机会,而且如果人胚胎干细胞能像小鼠胚胎干细胞一样可以在体外诱导形成各种成体细胞,那么利用这些诱导分化形成的成熟细胞将有可能进行细胞和组织替代治疗, 包括糖尿病、帕金森病、早老性痴呆、心血管疾病和肿瘤等多种目前临床上难以治愈的疾病。 1 胚胎干细胞的分离 自Thomson成功分离并建立人胚胎干细胞系后，多年以来，人们研究出很多胚胎干细胞的 分离方法，在这里主要介绍三种： 1.1 分离自胚胎内细胞团 内细胞团又称胚细胞（embryoblast）,是一团于哺乳动物初期胚胎中的一个细胞团块。从早期胚胎内细胞团（inner cell mass,ICM）分离是获得胚胎干细胞的主要途径。由于不同动物的胚胎发育存在差异，因此应注意取材时间。可通过免疫外科手术法、机械剥离法、组织培 养法等方法除去胚胎滋养层细胞获得囊胚内细胞团（ICM）细胞进行体外分化抑制培养。 1.2分离自原始生殖细胞

小鼠胚胎干细胞培养实验步骤

细胞的原代培养 点击次数：540 作者：佚名发表于：2009-03-06 16:26转载请注明来自丁香园 一、原代细胞培养原理 原代细胞培养是将机体内的某组织取出，分散成单细胞，在人工条件下培养使其生存并不断生长、繁殖的方法。借助这种方法可以观察细胞的分裂繁殖、细胞的接触抑制以及细胞的衰老、死亡等生命现象。 ? 幼稚状态的组织和细胞，如：动物的胚胎、幼仔的脏器等更容易进行原代培养 ? 掌握无菌操作技术 ? 了解小鼠解剖操作技术 ? 了解原代细胞培养的一般方法与步骤 ?了解培养细胞的消化分散 ? 了解倒置显微镜的使用 二、实验材料 ? 实验动物：孕鼠或新生小鼠 ? 液体：细胞生长液（内含20%小牛血清） 0.25%胰蛋白酶 平衡盐溶液 70%乙醇 ?器材：灭菌镊子、剪刀若干把 灭菌培养皿、细胞培养瓶、小瓶、烧杯若干个 吸管若干支 酒精灯 原代细胞培养方法 三、胰酶消化法 （1）胰酶消化法操作步骤——取材 a. 用颈椎脱位法使孕鼠迅速死亡。

b. 把整个孕鼠浸入盛有75%乙醇的烧杯中数秒钟消毒，取出后放在大平皿中携入超净台。 c. 用无菌的镊子和剪子在前腿下作一腹部水平切口，用无菌镊子将皮肤扯向后腿。 d. 用另一无菌的剪刀和镊子切开腹部，取出含有胚胎的子宫，置于无菌的培养皿上。 e. 剔除胚胎周围的包膜（若胚胎较大，应剪去头、爪），将胚胎放于无菌的含有平衡盐溶液的培养皿中。 f. 漂洗胚胎，去掉平衡盐溶液。继续用平衡盐溶液漂洗胚胎直至清洗液清亮为止。 （2）胰酶消化法操作步骤——切割 a. 将部分胚胎转移至一个无菌小瓶中，用平衡盐溶液漂洗。 b. 然后用眼科手术剪刀小心地绞碎胚胎，直到成1mm3左右的小块，再用平衡盐溶液清洗，洗到组织块发白为止。 c. 静置，使组织块自然沉淀到管底，弃去上清。 （3）胰酶消化法操作步骤——消化、接种培养 a. 视组织块量加入5-6倍的0.25%胰酶液，37℃中消化20-40分钟，每隔5分钟振荡一次，或用吸管吹打一次，使细胞分离。 b. 加入3-5ml细胞生长液以终止胰酶消化作用（或加入胰酶抑制剂）。 c. 静置5-10分钟，使未分散的组织块下沉，取悬液加入到离心管中。 d. 1000rpm，离心10分钟，弃上清液。 e. 加入平衡盐溶液5ml，冲散细胞，再离心一次，弃上清液。 f. 加入细胞生长液l-2ml（视细胞量），血球计数板计数。 e. 将细胞调整到5×105/ml左右，转移至25ml细胞培养瓶中，37℃下培养。 （4）胰酶消化法操作步骤——消化、接种培养

细胞的分化练习题(附答案)

“分子与细胞”第六章第2节《细胞分化》练习题 1．下列细胞中不能合成蛋白质的是() A．胰腺细胞B．肠黏膜细胞C．成熟红细胞D．白细胞 2．在生物的个体发育中，一个受精卵能形成复杂的生物体，主要是下列哪一生理过程起作用() A．细胞分裂B．细胞生长C．细胞成熟D．细胞分化 3．下列人体细胞中分化程度最低的是() A．胚胎干细胞B．造血干细胞C．胰腺细胞D．肌肉细胞 4．下列关于细胞分裂和细胞分化的叙述，错误的是() A．生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果 B．生物体通过细胞分化，细胞之间逐渐发生了稳定的差异 C．细胞分裂是细胞分化的基础D．细胞分化过程中细胞中的遗传物质种类发生变化 5．动物体内各种类型的细胞中具有高全能性的细胞是() A．体细胞B．生殖细C．受精卵D．肝脏细胞 6．以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是() A．从一粒菜豆种子长成一棵植株B．用植物激素培育无子果实 C．用一小片土豆叶片，培养成一株完整的植株D．杂交育种 7．对于细胞全能性的理解正确的是() A．从理论上讲，生物体的每一个细胞都具有全能性。 B．未脱离植株的幼叶，在适当的情况下能表现出全能性 C．在个体发育的不同时期，由于细胞内基因发生变化，导致细胞不能表现出全能性 D．脱离了植株的芽，一定能表现出全能性 8．绵羊的乳腺细胞是高度特化的细胞，但用乳腺细胞的细胞核与卵细胞的细胞质融合成一个细胞后，这个细胞核仍然保持着全能性，这主要是因为() A．细胞核内含有保持物种发育所需要的全套遗传物质 B．卵细胞的细胞质内含有物种发育所需要的全套遗传物质 C．卵细胞的细胞质为细胞核提供营养物质D．细胞核与细胞质是相互依存的关系 9．下列关于细胞分化的说法错误的是（） A．细胞分化发生在生物体的整个生命进程中 B．细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象 C．细胞分化仅发生在胚胎时期 D．细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程 10．高度分化的细胞仍然有发育成完整个体的能力，也就是保持着细胞的全能性。目前能够从体细胞培育成完整生物体的生物种类是( ) A.所有生物体细胞 B．动物细胞 C.植物细胞 D．尚无发现 11．细胞分化与细胞增殖的主要不同是( ) A、细胞数量增多 B、细胞的形态、结构和生理功能 C、细胞在生理功能上相似 D、相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异性的过程

胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/505744027.html, 胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景 作者：王士珍李雪甫陈培 来源：《科技视界》2012年第23期 【摘要】胚胎干细胞（embryonic stem cell, ES细胞)主要来自于胚胎发育早期囊胚中内细胞群(inner cell mass, ICM), 具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性。理论上可以诱导分化为机体中200多种细胞，可作为细胞移植、组织替代, 甚至器官克隆的细胞供体，为将来治疗人类诸多难治性疾病提供细胞来源。本文简述了胚胎干细胞的诱导分化方法、定向分化的一些细胞种类以及应用前景。 【关键词】胚胎干细胞；诱导；分化 ES细胞是由囊胚的内细胞群或胎儿的原始生殖细胞(Primordial germ cells，PGCs)经体外抑制分化培养而获得的一种具有多向分化潜能的细胞。英国剑桥大学的Evans等[1]于1981年首次建立了小鼠胚胎干细胞系。Thomson等[2]于1998年利用临床上体外受精的胚胎，采用免疫法分离出内细胞群，首次成功分离出人胚胎干细胞系。同年，Sham blott等[2]以STO作为饲养层首次建立了人胚胎生殖细胞(hEGC)系。一般情况下，可将胚胎干细胞和胚胎生殖细胞统称 为胚胎干细胞。饲养层或白血病抑制因子（LIF）是ES细胞体外培养过程中保持未分化状态的必要条件。当培养条件有轻微改变时，例如在培养液中添加某些诱导分化因子（维甲酸RA、DMSO等），ES细胞就会发生分化；另外，如果把脱离饲养层的ES细胞进行悬浮培养，会发育成大小不一的拟胚体（embryoid boby, EB）,然后可诱导EB向不同类型细胞分化。至今，已从ES细胞诱导分化出心肌细胞、骨细胞、软骨细胞、肝细胞、造血细胞、脂肪细胞、胰岛素细胞、神经细胞、内皮细胞等。这些诱导后的细胞有望为器官移植、损伤器官的修复提供原材料，具有十分广阔的临床应用前景。所以，近年来有关胚胎干细胞的定向分化研究已成为全世界研究的热点。 1诱导ES细胞定向分化的方法 目前，通常针对人们设想要得到的终末靶细胞，而采用不同的诱导分化方法，使ES细胞最终定向分化为目的细胞。最常用的诱导方法一般包括以下四种：化学试剂诱导法、细胞因子诱导法、共培养诱导法以及转基因诱导法等。 1.1化学试剂诱导法 维甲酸（retinoic acid，RA）是体内维生素A的代谢中间产物，主要影响骨的生长和促进上皮细胞增生、分化、角质溶解等代谢作用。Schuldiner等[3]用一定浓度的RA（10-6M）诱导人ES细胞向神经细胞分化。实验证实：产生的神经细胞比未用RA处理的对照组增加了22%。目前，RA诱导ES细胞分化为神经细胞的机制还没有完全弄清楚。一般认为RA进入细胞后，最先与细胞质中维甲酸结合蛋白 (cellular RA binding protein，CRABP)形成复合物，然

细胞有丝分裂过程

细胞的有丝分裂 一、真核细胞的分裂方式 真核生物的分裂方式主要有有丝分裂和无丝分裂两种，其中有丝分裂是真核生物增值体细胞的主要方式。 二、细胞周期 指连续分裂的细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程。每一个细胞周期包括一个分裂期和一个分裂间期。细胞的分裂过程包括：细胞核的分裂和细胞质的分裂（胞质分裂）。 三、有丝分裂 1.过程（以动植物细胞为例） （1）细胞核的分裂 分裂间期：（复制合成非等闲）可见核膜核仁，染色体的复制（DNA复制、蛋白质合成）。 G1期：合成DNA所需蛋白质的合成和核糖体的增生 S期：DNA的复制 G2期：有丝分裂所必须的一些蛋白质的合成 前期：（膜仁消失现两体）核膜、核仁消失，染色体出现，散乱排布纺锤体中央，纺锤体出现 A.染色质经螺旋化形成染色体 B.植物细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体 C.核膜解题，形成分散的小泡 中期：（形定数晰赤道齐）：染色体的着丝点整齐的排在赤道板平面上，染色体形态比较稳定，数目比较清晰，便于观察。 A.着丝粒整齐的排列在细胞中央的一个平面上 B.染色体缩短到最小程度，便于观察和研究 后期：（点裂数增均两极）着丝点分裂，姐妹染色单体分开，成为两条子染色体，由纺锤丝牵引着分别向细胞的两极移动，染色体数目暂时加倍。 A.染色体的着丝粒分裂,染色单体分开形成两条独立的染色体 B.染色体数目加倍，DNA数目不变 C.两套相同的染色体被拉向细胞两极 末期：（两体消失膜仁现）染色体、纺锤体消失，核膜、核仁出现，染色体变成染色质。 A.染色体伸展重新形成染色质状态 B.核膜重新形成 C.核内染色体数目与分裂前相同 注意：有丝分裂中各时期始终有同源染色体，但无同源染色体联会和分离。 (2)细胞质的分裂 时间：有丝分裂后期或末期

细胞分化的影响因素

影响细胞分化的因素细胞分化是生物发生中的一个极为复杂的过程，其中基因差别表达是细胞分化过程的关键环节，但不能简单地归结为专一基因群的稳定开放或关闭。 事实是调节细胞分化过程的环节要涉及到基因表达的各个水平和细胞生命活动的许多方面。 一、细胞质在细胞分化中的决定作用胚胎正常发育是起始于卵母细胞贮存信息（因源于母本又称母本信息）表达，此信息在细胞中定位分布，通过各种途径调节蛋白质合成并进一步调节晚期基因表达。 1．L母本信息又称决定子，决定细胞分化方向，其本质是mRNA卵母细胞阶段已合成大量mRNA。 动物的卵母细胞中约含有2～5万种不同核苷酸序列的mRNA，每种有600拷贝之多，且定位分布，并随卵裂进入不同子细胞，指导细胞分化方向。 例如果蝇性细胞决定子： 果蝇受精卵后端有一部分称为生殖质的细胞质，决定生殖细胞分化。 果蝇卵在受精后2小时内，只进行核分裂，细胞质不分裂，随后核向卵边缘迁移并包上细胞质。 每个核都具有全能性，既可分化为性细胞，也可指导分化为体细胞，其分化命运决定于核迁入的细胞质区。 如移入生殖质最终分化为生殖细胞；如用紫外线破坏生殖质，则发育成无生殖细胞的不育个体；如把生殖质注入卵前端，则前端细胞也可分化为生殖细胞。 且无母本信息受精激活与翻译调控机制卵母细胞阶段只有少量mRNA被激活，多数mRNA处于非活状态，而受精可激活大量mRNA，使受精卵的发育在翻译水平上受调控。

如隐蔽mRNA（与专一性蛋白结合不能被核糖体识别的mRNA）在受精后几分钟则开始翻译。 二、晚期基因的差别表达各种特化细胞的核含有该物种的完整基因组，具全能性。 担任何时间细胞基因组中只有少数基因在活动，单一顺序基因进行表达的只占基因组中5％～10％。 这些基因可分为持家基因（维持细胞生存必需）与奢侈基因（不同细胞中差别表达的基因）。 细胞分化关键是细胞按照一定程序发生差别基因表达，开放某些基因，关闭某些基因，真核生物差别基因表达要在基因表达链各个水平受到调节。 1．DNA水平调节DNA水平调控是真核生物基因差别表达的一个次要和辅助手段。 （1）以基因重排来调节不同基因表达例如哺乳动物免疫蛋白各编码区的连接。 免疫球蛋白包括两条相同轻链与重链，分别包括可变区、恒定区以及二者间连接区，重链还含一歧化区。 这些区域都由位于同一染色体不同位置DNA片段编码。 （2）DNA甲基化与去甲基化真核生物DNA大约2％～7％的胞嘧啶（C）存在甲基化修饰，甲基化的基因不表现活性，而未甲基化的表现出基因活性。 利用5－氮胞苷可人为造成去甲基化，用它处理细胞，可以改变基因表达与细胞分化状态。 2．转录水平调控基因差别表达的关键是合成专一mRNA从而合成专一蛋白质。

胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景

胚胎干细胞的定向诱导分化及应用前景 【摘要】胚胎干细胞（embryonic stem cell, ES细胞)主要来自于胚胎发育早期囊胚中内细胞群(inner cell mass, ICM), 具有无限增殖、自我更新和多向分化的特性。理论上可以诱导分化为机体中200多种细胞，可作为细胞移植、组织替代, 甚至器官克隆的细胞供体，为将来治疗人类诸多难治性疾病提供细胞来源。本文简述了胚胎干细胞的诱导分化方法、定向分化的一些细胞种类以及应用前景。 【关键词】胚胎干细胞；诱导；分化 ES细胞是由囊胚的内细胞群或胎儿的原始生殖细胞(Primordial germ cells，PGCs)经体外抑制分化培养而获得的一种具有多向分化潜能的细胞。英国剑桥大学的Evans等[1]于1981年首次建立了小鼠胚胎干细胞系。Thomson等[2]于1998年利用临床上体外受精的胚胎，采用免疫法分离出内细胞群，首次成功分离出人胚胎干细胞系。同年，Sham blott等[2]以STO作为饲养层首次建立了人胚胎生殖细胞(hEGC)系。一般情况下，可将胚胎干细胞和胚胎生殖细胞统称为胚胎干细胞。饲养层或白血病抑制因子（LIF）是ES细胞体外培养过程中保持未分化状态的必要条件。当培养条件有轻微改变时，例如在培养液中添加某些诱导分化因子（维甲酸RA、DMSO等），ES细胞就会发生分化；另外，如果把脱离饲养层的ES细胞进行悬浮培养，会发育成大小不一的拟胚体（embryoid boby, EB）,然后可诱导EB向不同类型细胞分化。至今，已从ES细胞诱导分化出心肌细胞、骨细胞、软骨细胞、肝细胞、造血细胞、脂肪细胞、胰岛素细胞、神经细胞、内皮细胞等。这些诱导后的细胞有望为器官移植、损伤器官的修复提供原材料，具有十分广阔的临床应用前景。所以，近年来有关胚胎干细胞的定向分化研究已成为全世界研究的热点。 1诱导ES细胞定向分化的方法 目前，通常针对人们设想要得到的终末靶细胞，而采用不同的诱导分化方法，使ES细胞最终定向分化为目的细胞。最常用的诱导方法一般包括以下四种：化学试剂诱导法、细胞因子诱导法、共培养诱导法以及转基因诱导法等。 1.1化学试剂诱导法 维甲酸（retinoic acid，RA）是体内维生素A的代谢中间产物，主要影响骨的生长和促进上皮细胞增生、分化、角质溶解等代谢作用。Schuldiner等[3]用一定浓度的RA（10-6M）诱导人ES细胞向神经细胞分化。实验证实：产生的神经细胞比未用RA处理的对照组增加了22%。目前，RA诱导ES细胞分化为神经细胞的机制还没有完全弄清楚。一般认为RA进入细胞后，最先与细胞质中维甲酸结合蛋白(cellular RA binding protein，CRABP)形成复合物，然后复合物进入细胞核内，与染色质上的受体结合，从而调控一系列基因的表达，使细胞的表型发生转变。二甲基亚砜（DMSO）是一种含硫的有机化合物，不仅能用于细胞的常规冻存，而且还是一种常用的细胞分化诱导剂，能够诱导ES细胞分化为骨骼肌细胞、心肌细胞等，其作用机制主要是影响c-myc基因表达，降低细胞的内源性聚腺苷二磷酸核苷表达水平。也有研究证明，DMSO能使细胞内储存的钙释放出来，而细胞内钙离子浓度升高在诱导细胞分化中可能起着重要作用。除了RA、DMSO外，还有β-磷酸甘油、维生素C(VC)、地塞米松、维生素K3(VK3)以及2，5-羟基维生素D3等化学试剂，也能诱导ES细胞定向分化为特定类型细

与动物细胞有丝分裂有关的结构是什么

与动物细胞有丝分裂有关的结构是什么？ 中心体、线粒体、细胞核、细胞膜、内质网、核糖体 细胞有丝分裂时，首先是细胞核内的与分裂有关的蛋白质的合成翻译、染色体和中心粒复制；中心体分别往细胞两极移动，伴随着细胞核膜消失，核仁消失；然后中心体形成纺锤丝，纺锤丝的一端连着中心体，一端连着染色体，纺锤丝和中心体合称纺锤体；然后纺锤丝牵引染色体向细胞两极移动；最后完成细胞膜的分裂。 与蛋白质合成和翻译有关的细胞结构有核糖体、内质网（由于蛋白质不需要分泌到细胞外，因此不需要高尔基体）。 在这过程中需要大量能量，这些能量都是由线粒体提供的。 所以动物细胞有丝分裂中涉及到的细胞结果有：中心体、线粒体、细胞核、细胞膜、核糖体、内质网。 什么是分泌蛋白？ 分泌蛋白是指酶、抗体、部分激素等在细胞内合成后分泌到细胞外起作用的蛋白质。分泌蛋白的合成过程在高中阶段没有具体的说明，而现在确实是考试的一个热点，因此在不少的参考书上出现了对选修课本的简单理解和搬抄出现了一些错误的表达，下面就简单的来介绍一下有关分泌蛋白的形成过程及相关细胞器的有关作用，希望能起到抛砖引玉的作用。 组成生物体的蛋白质大多数是在细胞质中的核糖体上合成的，各种蛋白质合成之后要分别运送到细胞中的不同部位，以保证细胞生命活动的正常进行。有的蛋白质要通过内质网膜进入内质网腔内，成为分泌蛋白；有的蛋白质则需穿过各种细胞器的膜，进入细胞器内，构成细胞器蛋白。那么这些蛋白质如何能够正确的的进行和运输和加工形成的呢? （一）蛋白质的引导: 蛋白质的运输尽管比较复杂,但是生物系统中的蛋白质的运输可以用一个比较简单的模式来解释。每个需要运输的多肽都很有一段氨基酸序列，称为信号肽序列，引导多肽到不同的转运系统。 信号肽及其作用机制 70年代初期，许多研究发现，在编码分泌蛋白的基因中，许多基因的5'端都有一段DNA编码的15～35个氨基酸的疏水性肽片段，这一位于蛋白质N——末端的肽段在成熟的分泌蛋白中并不存在，其功能在于引导随后产生的蛋白质多肽链穿过内质网膜进入腔内。这一段疏水性短肽在蛋白质的内质网——高尔基体——质膜分泌途径中具有重要作用，并被称之为信号肽。 1975年，布洛贝尔提出了信号肽假说。根据这一假说，在细胞质中，编码分泌蛋白的信使核糖核酸（mRNA）与游离的核糖体大小亚基结合而形成翻译复合体。从起始密码子开始，首先翻译产生信号肽，当转译进行到大约50～70个氨基酸之后，信号肽开始从核糖体的大亚基上露出，露出的信号肽立即被细胞质中的信号肽识别体（SRP）识别并与之相结合。此时，转译暂时停止，SRP牵引这条带核糖体的mRNA到达粗面内质网的表面，并与粗面内质网表面上的信号肽识别体受体（或称停泊蛋白）作用，这时，暂时被抑制的转译过程恢复进行，同时，内质网膜上某种特定的核糖体受体蛋白聚集，使膜双脂层产生孔道，带mRNA 的核糖体与其受体蛋白结合，转译出的肽链便通过孔道进入内质网腔内。 信号肽在穿越膜后即被内质网腔内的信号肽酶水解切除。当核糖体与其受体蛋白结合后，SRP与停泊蛋白便解离，各自进入新的识别、结合循环。当转译进行到mRNA的终止密码子时，蛋白质的合成结束，核糖体的大小亚基解聚，大亚基与核糖体受体的相互作用消失，核糖体受体解聚，内质网膜上的蛋白孔道消失，内质网恢复成完整的脂双层结构。进入内质网腔内的多肽链在信号肽被水解切除后即进行折叠及其他一系列修饰过程，最终形成成熟的

胚胎干细胞

1. 干细胞(stem cell)： 干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。 2.干细胞分类 (1)胚胎干细胞：指胚胎早期的干细胞。这类干细胞分化潜能宽，具有分化为机体任何组织细胞的能力。如囊胚期内细胞团的细胞。 (2)成体干细胞：指成体各组织器官中的干细胞，成体干细胞具有自我更新能力，但分化潜能窄，只能分化为相应(或相邻)组织器官组成的细胞。如神经干细胞，表皮干细胞。 第一节干细胞生物学 1. 组织自体稳定性： 特定组织通过使自身细胞死亡和增生的方式保持组织细胞数量动态平衡的特征称组织自稳定性。 2. 干细胞是个体发育和组织再生的基础。 一、干细胞的形态和生化特征 1．干细胞的形态特征 ①干细胞形态共性：细胞呈圆形或卵圆形，体积小，核质比大，增殖力强。 ②干细胞的固定组织位置：有的干细胞有固定存在部位与方式。如表皮干细胞与其周围的子细胞形成增殖结构单元。但许多组织的干细胞没有这种分布特点。 2．干细胞的生化特性 ①端粒酶活性高：如造血干细胞具癌细胞的端粒酶活性，增殖能力强。随着增殖与分化，端粒酶活性下降。 ②蛋白标志分子：不同干细胞有各异的蛋白质标志分子，可作为确定干细胞位置、分离提纯干细胞的标志。如：巢素蛋白—神经干细胞；角蛋白15—表皮干细胞。 二、干细胞的增殖特征 （一）增殖缓慢性 1．干细胞增殖速度慢：细胞动力学研究表明，干细胞的增殖速度较慢，组织中快速分裂的细胞是过渡放大细胞。 如小肠干细胞的分裂速度(Tc=11小时)比过渡放大细胞(Tc≥24小时)慢一倍。 2．过渡放大细胞： 过渡放大细胞是介于干细胞和分化细胞之间的过渡细胞，过渡放大细胞经若干次分裂产生分化细胞。 通过这种方式，机体可用较少干细胞获得较多分化细胞。 3．干细胞增殖缓慢的意义： (1)利于干细胞对外界信号作出反应，以决定细胞的发展方向—增殖或分化。 (2)减少基因突变的危险。增殖缓慢使干细胞有时间发现并纠正处于增殖周期过程中的错误。（二）干细胞的自稳定性 1．自稳定性： 自稳定性是干细胞的基本特征之一。指干细胞可在个体生命过程中自我更新并维持其自身数目恒定。 干细胞的自稳定性是区别肿瘤细胞的本质特征。 干细胞通过其特有的分裂方式维持自稳定性。 2．干细胞的分裂方式 ①干细胞有对称与不对称两种分裂方式。 不对称分裂的结果使两个子细胞一个成为功能专一的分化细胞；另一个保持干细胞的特征。 3. 不对称分裂发生原因：

胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展

胚胎干细胞体外定向诱导分化的研究进展 （姓名：李翔单位：宁夏师范学院化学与化学工程学院11级科学教育班） 摘要：胚胎干细胞是从早期胚胎内细胞团分离培养出来的具有发育全能性或多能性的干细胞,具有多向分化潜能和自我更新的特性。胚胎干细胞可以定向诱导分化生产组织和细胞,可为细胞移植提供无免疫原性的材料,为难以治愈的疾病的细胞移植治疗提供可能。本文介绍了胚胎干细胞的诱导分化方法和应用。 关键词：胚胎干细胞;定向诱导分化;分化潜能;自我更新 胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)是从早期胚胎(桑椹胚、囊胚)或原始生殖细胞(primordial germ cell,PGCS)分离出来的能在体外永久培养的、具有多方向分化潜能和种系嵌合能力的细胞系。ES细胞具有多向分化潜能,可分化形成外胚层、中胚层和内胚层细胞的谱系干细胞,再成长为不同的神经、造血、肌肉,骨骼等各种细胞基于其特性,目前普遍认为,ES细胞对体外研究动物和人胚胎的发生发育,基因表达调控,药物的筛选和致畸实验及作为组织细胞移植治疗,克隆治疗和基因治疗的细胞源及产生克隆和转基因动物等领域将产生重要的影响。1998年,T homson和Gearhart2个研究组分别从人ICM和PGCS建立了人类ES细胞系,在国际上引起了轰动。Science杂志将人类ES细胞研究成果评为1999年世界十大科技进展之首,美国《时代》周刊将其列为20世纪末世界十大科技成就之首,并认为ES细胞和人类基因组将同时成为新世纪最具发展和应用前景的领域,由此掀起了ES细胞研究的高潮。 1体外诱导ES细胞的原理 在体胚胎分化过程中，组织发生和身体构造的形成具有时空顺序性和相互诱导性。在个体发育过程中，细胞分化是程序控制的有序有规律过程，程序的运行结果表现为不同发育阶段、不同组织部位的细胞表现出不同的形态、不同的生长方式和不同的生理功能。从分子水平上来看，这一结果取决于细胞在基因表达上的时空差异。这种基因表达差异除由细胞内在发育程序决定外，还受细胞外环境影响和调控，且有时这种外部控制条件或环境对形成特定细胞有着决定性作用。ES细胞体外定向诱导分化的原理，就是选择适当的诱导剂和诱导模式，通过诱导物与细胞表面受体结合或使细胞发生轻度可逆性损伤等，使被诱导细胞按预定的细胞类型方向分化[2]，然后将这些定向分化的细胞进行分离和培养传代，从而得到人们所需要的细胞类型。 2体外诱导ES细胞的方法 体外诱导ES细胞的常用方法是将ES细胞进行悬浮培养或悬滴培养，使其形成类胚体(Embry-oid Bodies,EBs)，该结构的分化过程与体内胚胎的早期发育过程相似。首先将EBs消化成单细胞，然后再贴壁培养，并于不同的培养阶段添加不同种类和不同浓度的化学物质、条件培养基或细胞因子等诱导条件，直接促进ES细胞定向分化为某种特殊类型的细胞；或通过改变培养条件对某些类型的细胞分化起抑制作用，从而高效诱导目的细胞的分化。改变细胞的培养条件使ES细胞进行定向分化的基本策略有三种：一是向培养基中添加生长因子和化学诱导剂等；二是将ES细胞与其它细胞一起进行培养；三是将细胞接种在适当的底物上，以促使细胞中某些特定基因的表达上调或下降，从而引发细胞沿着某一特定谱系进行分化。体外诱导胚胎干细胞的物质有化学试剂诱导法、细胞因

植物细胞分化过程

植物细胞分化过程 一、植物细胞分化的启动控制和分化过程的阶段性 位置效应决定着细胞分化的方向，不同部位位置效应的确切内涵不同。细胞分化过程由不同阶段组成，其间有一个阶段为临界期，此期前的过程是可逆的，即可脱分化，临界期一过就成为不可逆的了。无论是细胞的分化过程，还是脱分化过程，都是一个阶段一个阶段地有序通过，中间过程不可愈越。程序性死亡是细胞分化的最后阶段，此程序的开启就是临界期的结束。细胞分化过程中还可能存在一种临界状态，在此状态下最容易改变细胞分化的方向。 细胞分化是多细胞生物体形态发生的基础。在种子植物中，由一个受精卵经历一系列的细胞分裂和细胞分化，形成一个具有根端和茎端的胚胎，进而形成种子。在种子萌发后，长成新的植株。在整个植物生长发育过程中，由于顶端分生组织活跃分裂的结果，通过一系列复杂的形态发生过程，形成不同的器官和组织，最后开花结实完成其生活史。所以，事实上，细胞分化在植物形态建成中是一个核心问题，没有细胞的分化就没有形态建成。 细胞分裂、生长、分化是生物体发生的三个基本现象。植物发育和三个基本现象有时间和空间上的必然联系。细胞分化是指导致细胞形成不同结构、引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。植物的每个生活细胞具有全能性，但任何一个细胞在其整个生活周期中，只能表达其基因库中的极小部分内容，而各个细胞在不同的时间、空间和内外条件下，表达的内容是不同的，因而就出现了机能和形态的差异。所以，分化也可说是一个基因型的细胞所具有的不同的表现型。 二、极性与分化 极性是植物细胞分化中的一个基本现象。它通常是指在植物的器官、组织、甚至单个细胞中，在不同的轴向上存在的某种形态结构以及生理生化上的梯度差异。极性一旦建立，则很难使之逆转。有人指出，没有极性就没有分化。极性造成了细胞内生活物质的定向和定位，建立起轴向，并表现出两极的分化。已有证据说明极性在很大程度上决定了细胞分裂面的取向。而在一个器官的发育中，细胞分裂面的取向对于决定细胞的分化有着重要的作用。 植物细胞的极性是由细胞的电场方向决定的。因为电场方向决定着细胞内的物质分配，这些物质包括无机盐类、蛋白质、核糖核酸等一些带电荷物质。同时，生长素的梯度、pH 梯度、渗透压大小、机械压、光照等都能使细胞形成电场，特别是膜上和Ca2+结合的蛋白质带有净的电荷，它在细胞内电场的建立中起着非常重要的作用。细胞内电场的形成和细胞中带极性的大分子物质的分布是一致的。所以，电场决定了极性。由于极性的存在，细胞分裂形成的二个最初相等的子细胞所处的细胞质环境是不同的。从而基因表达在各自的环境中进行修饰，造成了细胞的不同分化。在植物中，受精卵或孢子的第一次分裂通常是不等分裂，这是由于细胞质因某种因素的作用而发生极化的结果，使受精卵或孢子从第一次分裂开始，所形成的子细胞即进入不同的发育途径。因此，细胞极性的建立，引起了细胞的不等分裂。子细胞在特定的理化环境中，导致特定的细胞分化过程。 三、生理或机械隔离与分化

苏教初中生物七上《细胞的分裂与分化》word教案 (1)

第三节细胞的分裂与分化 教学目标 1.说出细胞分裂的基本过程。 2.描述动植物细胞的分化过程以及通过分化形成组织的过程。 3.识别植物体的主要组织和人体的基本组织。 教学重点 1.使用显微镜观察洋葱根尖细胞分裂的基本过程。 2.描述生物的生长现象与细胞数目睥增多、体积的增大有关。 3.描述细胞的分化现象。 4.描述组织的概念和类型。 教学难点 1.说出细胞分化过程中染色体的大致变化。 2.描述细胞的分化现象。 教学过程 一、导入新课 利用多媒体课件，点击一个鸭蛋，蛋壳破碎后出现一只小鸭。并点击水面上的鸭群，伴随着配乐童谣：“门前大桥下，游过一群鸭，快来快来数一数，二、四、六、七、八。” 生：学生讨论后回答。 学生1回答说：“生物体可以从小长大。” 师：生物体的生长现象与哪些方面有关？ 生：与细胞的数目增多，细胞的体积增大有关。 师：细胞数目增多，细胞体积增大是怎样造成的？ 二、探究过程 （一）细胞的分裂（学生2人一组） 1.用显微镜观察洋葱根尖细分裂的玻片标本。并结合教科书中的示意图，划出细胞分裂的区域，并观察细胞分裂过程中染色体的大致变化。 2.画出细胞分裂过程中1－2个典型的图像。 教师巡回指导，鼓励同观察、讨论细胞分列过程中最明显的变化是什么？你能给细胞分裂过程分几个时期？如何描述细胞分裂的基本过程？细胞分裂与生物体长大有什么关系？细胞分裂形成的两个形态、结构相似吗？ （二）细胞生长 教师演示细胞生长过程图解。 引导学生说出细胞生长过程中的主要变化（许多小液泡逐渐长大，全并为一个大液泡，细胞长到一定的程度就不再生长了），导致整个细胞体积增大。

学生讨论：细胞体积越大，需从外界吸收的营养物质越多。根据你平时的经验，说出植物生长在什么环境下，细胞体积会明显增大？细胞体积增大，细胞体积增多与生物体的生长有什么关系？细胞由小长大的过程，叫做细胞生长。细胞生长过程中，细胞内蛋白质等成分不断积累，而使细胞体积增大。 生物体的生长则指生物体内细胞数目的增多，细胞体积的增大以及细胞间质的增加。生物体的生长过程中，通常伴随着细胞的分化和形态建成。生物体或其器官的生长速度呈"S"形曲线，开始时生长缓慢，继而生长加快直至高峰，以后生长停滞，至衰老期，由于分解作用超过合成作用，生物体或其器官甚至萎缩。 （三）细胞分化与组织形成 细胞分化是细胞分裂产生的许多新细胞在生长过程中结构和功能发生专一化的过程。高等动、植物一般都从一个受精卵开始发育，经多次细胞分裂与分化，产生各种不同的特殊结构和专一功能的细胞，如植物茎中上下相通的导管、筛管，叶的表皮等。细胞分化的结果是形成了具有不同形态结构和功能的细胞群，即形成了不同的组织。 1.植物组织通过分化形成了：保护组织、输导组织、基本组织、分生组织等主要的组织。 保护组织：具有保护作用。如叶的表皮。 输导组织：具有输导水分、无机盐和有机物的作用。如导管和筛管。 基本组织：具有营养作用。如叶肉、果肉。 分生组织：具有分裂能力。如茎的顶端、根的尖端具有分裂能力的细胞。 番茄的果皮与果肉，用手摸一摸，用牙咬一咬，尝一尝它们的区别何在？表皮具有什么功能？果肉具有什么功能？ 2.利用显微镜分别观察人体的四种基本组织的永久切片。观察时，可对照教科书中插图辨认四种基本组织。 教师出示四种基本组织剪贴图。 上皮组织：具有保护、吸收的功能。 肌肉组织：具有运动的功能。 结缔组织：具有营养、连接、支持、保护的功能。 神经组织：具有接受刺激、产生兴奋、传导兴奋的功能。 通过本节课的学习完成下表： 细胞分裂→细胞生长→细胞分化→组织形成；植物的四种组织，人体的四种组织的分布及其