胚胎發(fā)育與細(xì)胞分化

1、13.胚胎發(fā)育與細(xì)胞分化,班級(jí)：2014級(jí)生科5班姓名：秦柯學(xué)號(hào)：201411140513,前言,對(duì)于多細(xì)胞真核生物來(lái)說(shuō)，每個(gè)個(gè)體都是由多種類型細(xì)胞組成，如人的細(xì)胞就達(dá)200多種。雖然不同類型細(xì)胞的形態(tài)和功能特異但他們都是由同一個(gè)受精卵產(chǎn)生的細(xì)胞后代分化增殖而來(lái)，即卵細(xì)胞在受精后迅速進(jìn)入反復(fù)的有絲分裂，生成后代細(xì)胞，這些細(xì)胞將循不同的發(fā)育方向，按一定規(guī)律變化，包括生長(zhǎng)、增殖和凋亡，并組成機(jī)體的各種組織和器官。,從受精卵形成胚胎，再由

2、胚胎生長(zhǎng)發(fā)育為個(gè)體的過(guò)程稱為個(gè)體發(fā)育。 從生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟到形成下一代的卵細(xì)胞或精細(xì)胞，直至個(gè)體衰亡的過(guò)程，形成個(gè)體發(fā)育史。 個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過(guò)程稱為細(xì)胞分化，其本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，即基因表達(dá)調(diào)控的結(jié)果。 進(jìn)行有性生殖的生物，通過(guò)單倍體的雌雄配子的融合產(chǎn)生下一代，融合的過(guò)程稱為受精作用。,1、雌雄配子與配子發(fā)生,配子分為雌配子和雄配子，動(dòng)物和植物的雌配子都稱為卵，而將雄配子稱為精

3、子。精子相當(dāng)小，并且能夠運(yùn)動(dòng)，而卵細(xì)胞體積相當(dāng)大，并且是不可游動(dòng)的。盡管雌雄配子的體積不同，但他們?yōu)樽哟峁┑腄NA是等量的，不過(guò)，由于卵細(xì)胞的體積大，子代細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞質(zhì)DNA都是由卵細(xì)胞提供的。配子形成的主要過(guò)程叫配子發(fā)生。,雌雄配子發(fā)生過(guò)程的比較,2、卵子發(fā)生,卵子發(fā)生，發(fā)生在卵巢。卵原細(xì)胞經(jīng)過(guò)有絲分裂增殖，再進(jìn)行減數(shù)分裂，此時(shí)的卵原細(xì)胞稱為卵母細(xì)胞。在卵子的生長(zhǎng)期即減數(shù)分裂，卵母細(xì)胞需要儲(chǔ)存大量的蛋白質(zhì)、脂類、糖

4、類等，以供受精后發(fā)育所用，在這個(gè)過(guò)程中，肝細(xì)胞和濾泡細(xì)胞可以為其提供營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)備，濾泡細(xì)胞是卵母細(xì)胞周圍的細(xì)胞。,,濾泡細(xì)胞,精子發(fā)生,動(dòng)物的雄配子稱為精子，是在睪丸中通過(guò)精子發(fā)生過(guò)程產(chǎn)生的，為精子發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)的是支持細(xì)胞。精子發(fā)生開(kāi)始于精原細(xì)胞的有絲分裂，然后再進(jìn)行減數(shù)分裂，其中精原細(xì)胞有絲分裂在成年后的生命過(guò)程中是持續(xù)發(fā)生的，因而能夠不斷產(chǎn)生大量的精細(xì)胞。其中在精子發(fā)生的初級(jí)階段，精子細(xì)胞的染色質(zhì)要進(jìn)行緊密壓縮和包裝，壓縮包裝的

5、細(xì)胞核最終定位到細(xì)胞一端，形成精細(xì)胞的頭，在頭的頂端有一個(gè)特化的小泡，叫做頂體，它是由高爾基體小泡發(fā)育而來(lái)。頂體含有各種水解酶類。,精子的發(fā)生過(guò)程,2、受精作用,動(dòng)物的配子發(fā)生產(chǎn)生了兩種類型的單倍體細(xì)胞：精子和卵子，精子與卵子的融合，即受精作用，重新形成一個(gè)二倍體的細(xì)胞，即受精卵。受精作用的基本過(guò)程包括：精卵間的接觸、精子對(duì)卵被的穿透，精子與卵子間質(zhì)膜的融合、卵的激活；涉及的反應(yīng)包括：頂體反應(yīng)、皮層反應(yīng)、愿核融合等。,頂體反應(yīng),精子細(xì)

6、胞通過(guò)質(zhì)子交換泵使細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度升高激發(fā)頂體反應(yīng)，首先鈣離子引起頂體膜與精細(xì)胞質(zhì)膜融合，使頂體中的水解酶釋放到細(xì)胞外將卵細(xì)胞的外被進(jìn)行水解，之后頂體突快速延伸到達(dá)卵細(xì)胞的外被，并與卵細(xì)胞透明帶的外層接觸。此時(shí)位于頂體突表面的一種蛋白，叫做結(jié)合蛋白與位于透明帶表面的特異受體結(jié)合，精子的結(jié)合蛋白與卵細(xì)胞透明帶的受體相互作用是高度特異性的，這保證了受精作用的正確性，頂體突：精細(xì)胞的細(xì)胞核與頂體之間有大量的未聚合的肌動(dòng)蛋白單體，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的P

7、H升高時(shí)，引起那些為防止肌動(dòng)蛋白聚合而與肌動(dòng)蛋白單體結(jié)合在一起的蛋白質(zhì)與肌動(dòng)蛋白脫離，從而促進(jìn)了肌動(dòng)蛋白纖維的裝配，形成頂體突。,頂體反應(yīng)基本過(guò)程,皮層反應(yīng),雖然在受精作用的開(kāi)始，一個(gè)卵細(xì)胞常常被成百上千個(gè)精細(xì)胞結(jié)合，但在正常的情況下，只有一個(gè)精子能夠同卵細(xì)胞的質(zhì)膜融合，并將細(xì)胞核和一些細(xì)胞器注入到卵細(xì)胞質(zhì)中，如果有多個(gè)精子與同一個(gè)卵細(xì)胞融合時(shí)，則稱為多精受精，一般不會(huì)正常發(fā)育。有兩種機(jī)制保證了只有一個(gè)精子與卵細(xì)胞融合，一種機(jī)制是卵細(xì)

8、胞質(zhì)膜的快速去極化，另一種就是卵細(xì)胞的皮層反應(yīng)。,皮層反應(yīng)：當(dāng)精細(xì)胞與卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)膜融合時(shí)，激活了卵細(xì)胞的磷脂酰肌醇信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，引起卵細(xì)胞局部胞質(zhì)溶液中鈣離子濃度升高，激活了卵細(xì)胞，定位于卵細(xì)胞質(zhì)外周的皮質(zhì)顆粒與卵細(xì)胞質(zhì)膜融合釋放內(nèi)含物酶，釋放的酶類快速分布到整個(gè)卵細(xì)胞表面，改變透明帶的結(jié)構(gòu)，使之變得“堅(jiān)硬”，這樣，精子就不能與卵細(xì)胞結(jié)合，從而提供了一種緩慢的二級(jí)多精受精的阻斷作用。從機(jī)制上來(lái)說(shuō)，皮質(zhì)顆粒釋放的酶類破壞了卵細(xì)胞透明帶

9、中與精細(xì)胞結(jié)合的受體。,原核融合,精細(xì)胞穿過(guò)卵細(xì)胞的透明帶后，精細(xì)胞的質(zhì)膜與卵細(xì)胞的質(zhì)膜相互接觸，然后在融合蛋白的幫助下進(jìn)行兩細(xì)胞質(zhì)膜的融合，這樣在精卵細(xì)胞之間形成一個(gè)連續(xù)的細(xì)胞質(zhì)區(qū)，為精細(xì)胞的細(xì)胞核進(jìn)入卵細(xì)胞創(chuàng)造了一條通路。,,,3、胚胎形成,人和哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育經(jīng)歷大致相同的分化發(fā)育過(guò)程。受精后胚胎的早期發(fā)育主要包括卵裂、胚泡形成和宮內(nèi)植入3個(gè)階段。,卵裂,受精卵的卵裂中的有絲分裂與體細(xì)胞有絲分裂比較具有以下3個(gè)特點(diǎn)：1、細(xì)胞增殖

10、，伴隨著一定程度的卵內(nèi)物質(zhì)的重新分配，但無(wú)細(xì)胞生長(zhǎng)。2、由于第一個(gè)特點(diǎn)而產(chǎn)生的核質(zhì)比例越來(lái)越大。3、細(xì)胞間期較短，分裂快，迅速形成囊胚。,,細(xì)胞分化、細(xì)胞決定、形態(tài)發(fā)生,細(xì)胞分化：胚胎細(xì)胞分裂后，未定形的細(xì)胞在形態(tài)和生化組成上向?qū)Ｒ恍曰蛱禺愋苑较虬l(fā)展，或由原來(lái)較簡(jiǎn)單具有可塑性的狀態(tài)向異樣化穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)展的過(guò)程。細(xì)胞決定是指細(xì)胞在發(fā)生可識(shí)別的形態(tài)變化之前，就已受到約束而向特定方向分化，這時(shí)細(xì)胞內(nèi)部已發(fā)生變化，確定了未來(lái)的發(fā)育命運(yùn)。細(xì)

11、胞決定可看作分化潛能逐漸限制的過(guò)程，決定先于分化。,誘導(dǎo)細(xì)胞分化的因素,1、細(xì)胞質(zhì)對(duì)細(xì)胞分化的誘導(dǎo) 誘導(dǎo)細(xì)胞分化的特殊的細(xì)胞質(zhì)組分稱為細(xì)胞質(zhì)決定子。細(xì)胞質(zhì)決定子在卵母細(xì)胞中就已形成，受精卵在數(shù)次卵裂中，決定子一次次的重新改組分配，卵裂后，決定子的位置固定下來(lái)，并分配到不同的細(xì)胞質(zhì)中，影響不同細(xì)胞的分配。軟體動(dòng)物極葉的形成就是細(xì)胞質(zhì)對(duì)分化影響的例子。,,2、細(xì)胞的相互作用誘導(dǎo)細(xì)胞分化 多細(xì)胞生物的細(xì)胞是生活在細(xì)胞社會(huì)中的，所以，細(xì)

12、胞社會(huì)中各細(xì)胞群體必然要建立相互間協(xié)調(diào)關(guān)系才能形成具有正常形態(tài)和生命活動(dòng)協(xié)調(diào)的個(gè)體，因此，相鄰細(xì)胞間相互關(guān)系影響細(xì)胞分化。,蠑螈實(shí)驗(yàn)初期胚胎誘導(dǎo),形態(tài)發(fā)生,單細(xì)胞生物僅有時(shí)間上的分化，多細(xì)胞生物既有時(shí)間上的變化，又有空間上的分化。胚胎發(fā)育不僅需要將分裂產(chǎn)生的細(xì)胞分化成具有不同功能的特異的細(xì)胞類型，同時(shí)，要將一些細(xì)胞組成、功能和形態(tài)不同的組織和器官，最后形成一個(gè)具有表型特征的個(gè)體，這一過(guò)程稱為形態(tài)發(fā)生。,影響分化和形態(tài)發(fā)生的其他因素,1

13、、細(xì)胞黏著分子 在神經(jīng)誘導(dǎo)過(guò)程中起重要的調(diào)節(jié)作用。如脊椎動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育。2、激素 在細(xì)胞分化調(diào)節(jié)方式中，除了相鄰細(xì)胞之間的作用外，還有遠(yuǎn)距離的調(diào)節(jié)作用，隨著機(jī)體發(fā)育，細(xì)胞數(shù)目增加，機(jī)體體積增大，結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，對(duì)遠(yuǎn)距離細(xì)胞的分化調(diào)節(jié)出現(xiàn)了一種新的方式，即激素調(diào)節(jié)。例如激素和某些細(xì)胞因子對(duì)哺乳動(dòng)物性別分化的調(diào)節(jié)。3、分化抑制 分化完成的細(xì)胞可以產(chǎn)生抑素，這種化學(xué)介質(zhì)可抑制附近的細(xì)胞進(jìn)行同樣會(huì)的分化。,細(xì)胞分化中的核質(zhì)關(guān)系

14、,1、細(xì)胞質(zhì)對(duì)細(xì)胞核的影響 細(xì)胞質(zhì)能夠影響細(xì)胞核的基因表達(dá)，并對(duì)細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)節(jié)作用。2、細(xì)胞核對(duì)細(xì)胞質(zhì)的影響 例如 Hammerling 和Brachet 用傘形和菊花形帽的傘藻研究了核質(zhì)關(guān)系。,轉(zhuǎn)決定、脫分化與再生,一般的細(xì)胞生理活動(dòng)引起的變化，如激素引起的變化，當(dāng)刺激作用消失后，細(xì)胞又回到原來(lái)狀態(tài)，細(xì)胞分化則不同，它不會(huì)自發(fā)的逆轉(zhuǎn)。但是，分化的細(xì)胞可以再特定的誘導(dǎo)下進(jìn)行脫分化，這就是分化的可逆性，其根本原因是分化細(xì)胞保留著

15、全部基因組，可以通過(guò)適當(dāng)條件去分化，進(jìn)行再生。,轉(zhuǎn)決定：一般胚胎細(xì)胞一旦決定，沿著特定類型進(jìn)行分化的方向是穩(wěn)定的，但在果蠅中發(fā)現(xiàn)了某種突變體或培養(yǎng)的成蟲(chóng)盤細(xì)胞中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不按己決定的分化類型發(fā)育，而生長(zhǎng)出不是相應(yīng)的成體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)決定的細(xì)胞可以回復(fù)到?jīng)Q定的原初狀態(tài)。能全性：分化細(xì)胞具有發(fā)育為完整個(gè)體的潛能，如1958年Steward利用胡蘿卜根的韌皮組織培養(yǎng)出完整的新植株。脫分化：又稱為去分化，是指分化細(xì)胞失去特有的結(jié)構(gòu)和功能變

16、為具有未分化細(xì)胞特性的過(guò)程。再生：生物體的整體或器官受外力作用發(fā)生創(chuàng)傷而部分丟失，在剩余部分的基礎(chǔ)上又生長(zhǎng)出與丟失部分在形態(tài)和功能上相同的結(jié)構(gòu)的修復(fù)過(guò)程。再分化是再生的基礎(chǔ),3、細(xì)胞分化的分子基礎(chǔ),細(xì)胞分化的分子基礎(chǔ)在于基因表達(dá)的控制。 1、分化細(xì)胞的基因表達(dá) 2、真核生物基因表達(dá)的調(diào)控 3、果蠅發(fā)育的調(diào)控,分化細(xì)胞的基因表達(dá),1、持家基因與奢侈基因 根據(jù)基因同細(xì)胞分化的關(guān)系，可以將基因分為兩大類，一類是持家基因，是維持細(xì)

17、胞最低限度功能所必不可少的基因，如編碼組蛋白基因、核糖體體蛋白基因、線粒體蛋白基因等。 另一類是組織特異性基因，或稱為奢侈基因。這類基因與各類細(xì)胞的特殊性有直接的關(guān)系，是在組織中進(jìn)行不同的選擇性表達(dá)的基因。,,2、基因差異表達(dá)及調(diào)節(jié) 某些特定奢侈基因表達(dá)的結(jié)果生成一種類型的分化細(xì)胞，另一組奢侈基因表達(dá)的結(jié)果導(dǎo)致出現(xiàn)另一類型的分化細(xì)胞，因此細(xì)胞分化的關(guān)鍵是細(xì)胞按照一定程序發(fā)生差別基因表達(dá)，開(kāi)放某些基因，關(guān)閉某些基因。 在基因的

18、差異表達(dá)中，包括結(jié)構(gòu)基因和調(diào)節(jié)基因的差異表達(dá)，差異表達(dá)的結(jié)構(gòu)基因受組織特異性表達(dá)的調(diào)控基因的調(diào)節(jié)。,真核生物基因表達(dá)的調(diào)控,DNA水平調(diào)控 Replicational regulation – 轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控 transcriptional regulation – 轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控 post transcriptional regulation – 翻譯水平調(diào)控 translational regulation – 蛋白質(zhì)加工

19、水平的調(diào)控 regulation of protein maturation,DNA水平調(diào)控,將一個(gè)基因從遠(yuǎn)離啟動(dòng)子的地方移到距它很近的位點(diǎn)從而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，這種方式被稱為基因重排。通過(guò)基因重排調(diào)節(jié)基因活性的典型例子是免疫球蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。1、DNA的甲基化 ? 胞嘧啶被甲基化修飾形成5-甲基胞嘧啶(mC) ? 幾乎所有的mC與其3’的鳥(niǎo)嘌呤以5’ mCpG3’的形式存在。 ? 當(dāng)兩條鏈上的胞嘧啶都被甲基化時(shí)稱為完全甲基化

20、。 ? 一般在復(fù)制剛完成時(shí)，子鏈上的C呈非甲基化狀態(tài)，稱為半甲基化。,真核生物細(xì)胞內(nèi)存在兩種甲基化酶活性： ? 構(gòu)建性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于非甲基化位點(diǎn)，對(duì)發(fā)育早期DNA甲基化位點(diǎn)的確定起重要作用。 ? 維持性甲基轉(zhuǎn)移酶：作用于半甲基化位點(diǎn)，使子代細(xì)胞具備親代的甲基化狀態(tài)。 ? 在一些不表達(dá)的基因中，啟動(dòng)區(qū)的甲基化程度很高，而處于活化狀態(tài)的基因則甲基化程度較低。,轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控,轉(zhuǎn)錄控制是真核生物控制基因表達(dá)的重要調(diào)控方式

21、，通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)控，控制著基因在不同組織中進(jìn)行差異表達(dá)。如果蠅的同源異形基因的突變,翻譯水平的調(diào)控,一、 5’UTR(untranslated region)結(jié)構(gòu)與翻譯起始的調(diào)節(jié) ? 5’UTR通常不到100nt ? 幾乎所有的真核生物和病毒mRNA的5’端都具有帽子結(jié)構(gòu)，其作用 – 保護(hù)mRNA免遭5’外切酶降解 – 為mRNA的核輸出提供轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào) – 提高翻譯模板的穩(wěn)定性和翻譯效率 ? 實(shí)驗(yàn)證實(shí)，對(duì)

22、于通過(guò)滑動(dòng)搜索起始的轉(zhuǎn)錄過(guò)程來(lái)說(shuō)，mRNA的翻譯活性依賴于5’端 的帽子結(jié)構(gòu)。 二．蛋白質(zhì)磷酸化對(duì)翻譯效率的影響 ? eIF-4F的磷酸化能提高翻譯速度 ? eIF-2α的磷酸化抑制翻譯起始 三．3’UTR結(jié)構(gòu)與mRNA穩(wěn)定性調(diào)控 ? 3’UTR序列及結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定性和壽命 ? 多聚腺苷酸尾調(diào)節(jié)翻譯效率,轉(zhuǎn)錄后加工的控制,真核基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物要通過(guò)加工成為成熟的MRNA，然后向細(xì)胞質(zhì)運(yùn)輸。RNA

23、轉(zhuǎn)錄加工的調(diào)節(jié)，分為兩種類型：簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)錄單元，只能加工形成一種MRNA；復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄單元，可以加工形成幾種不同的MRNA。,果蠅發(fā)育的調(diào)控,果蠅是發(fā)育研究的模式生物，這些模式生物的優(yōu)越性在于它們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中易于飼養(yǎng)和繁殖。 果蠅的生活史,,同源異形基因?qū)夡w節(jié)調(diào)控,在果蠅中，有個(gè)基因復(fù)合體稱為Bithorax Complex（BX-C，雙胸復(fù)合體），其DNA序列突變后可出現(xiàn)結(jié)果是一個(gè)節(jié)段的身份變成另一節(jié)段的身份。第一個(gè)bithorax

24、（bx）突變是摩爾根的學(xué)生Calvin Bridges于1915年發(fā)現(xiàn)、由Bridges和Morgan（1923）報(bào)道，果蠅成蟲(chóng)第三胸節(jié)段（T3）的殘翅變成像正常果蠅第二胸節(jié)段（T2）才有的翅膀，使bx突變種果蠅有兩對(duì)翅膀。,,4、干細(xì)胞,1、干細(xì)胞分類和特點(diǎn)2、胚胎干細(xì)胞3、成體干細(xì)胞,干細(xì)胞分類與特點(diǎn),干細(xì)胞有兩種分類方法，一是根據(jù)干細(xì)胞所處得發(fā)育階段分為胚胎干細(xì)胞embryonicstem cell,ES ell和成體干細(xì)胞s

25、omatic stem cell。第二種分類方法是根據(jù)干細(xì)胞的發(fā)育潛能分為3類：全能干細(xì)胞totipotent stem cell ,TSC、多能干細(xì)胞pluripotent stem cell和單能干細(xì)胞unipotent stem cell。胚胎干細(xì)胞的發(fā)育等級(jí)較高，是全能干細(xì)胞，而成體干細(xì)胞的發(fā)育等級(jí)較低，是多能或單能干細(xì)胞。,干細(xì)胞具有幾個(gè)顯著地特點(diǎn)：1、干細(xì)胞本身不是處于分化途徑的終端。 2、干細(xì)胞能無(wú)限的增殖分裂。

26、 3、干細(xì)胞可連續(xù)分裂幾代，也可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)4、干細(xì)胞通過(guò)兩種方式生長(zhǎng) ，一種是對(duì)稱分裂--形成兩個(gè)相同的干細(xì)胞，另一種是非對(duì)稱分裂--由于細(xì)胞質(zhì)中的調(diào)節(jié)分化蛋白不均勻地分配，使得一個(gè)子細(xì)胞不可逆的走向分化的終端成為功能專一的分化細(xì)胞;另一個(gè)保持親代的特征，仍作為干細(xì)胞保留下來(lái)。分化細(xì)胞的數(shù)目受分化前干細(xì)胞的數(shù)目和分裂次數(shù)控制?？梢哉f(shuō)，干細(xì)胞是具多潛能和自我更新特點(diǎn)的增殖速度較緩慢的細(xì)胞。,胚胎干細(xì)胞,胚胎干細(xì)胞（

27、embryonic stem cell，ESCs，簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞。）胚胎干細(xì)胞是早期胚胎（原腸胚期之前）或原始性腺中分離出來(lái)的一類細(xì)胞。特點(diǎn)：①胚胎干細(xì)胞具有多向分化潛能和發(fā)育的全能性，可長(zhǎng)期增殖培養(yǎng)并保持高度未分化狀態(tài)。 ②可在體外培養(yǎng)條件下建立穩(wěn)定的細(xì)胞系，并保持穩(wěn)定的二倍體核型，在體外長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)、誘導(dǎo)分化后，仍能分化形成3種胚胎生殖層。 ③胚胎干細(xì)胞具有種系傳遞功能。若將其與受者囊胚混合后，可形成嵌合

28、體或嵌合動(dòng)物，結(jié)合基因工程技術(shù)，可以克隆出大量?jī)?yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)基因生物。 ④胚胎干細(xì)胞在體外可以進(jìn)行遺傳及改造操作，包括基因重組、誘導(dǎo)基因突變、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等方面,胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用：作為生產(chǎn)克隆動(dòng)物的高效材料。胚胎干細(xì)胞可以無(wú)限傳代和增殖而不失去其基因型和表現(xiàn)型，以其作為核供體進(jìn)行核移植后在短期內(nèi)可獲得大量基因型和表現(xiàn)型完全相同的個(gè)體。生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的高效載體。利用胚胎干細(xì)胞作載體使外源基因的整合篩選等工作能在細(xì)胞水平上進(jìn)行，使操作簡(jiǎn)

29、便可靠。從鼠囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)ES細(xì)胞，培養(yǎng)后作為轉(zhuǎn)基因受體。轉(zhuǎn)基因后經(jīng)培養(yǎng)鑒定，選取陽(yáng)性ES細(xì)胞，并重新注入代理母親囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)中，發(fā)育后獲得嵌合體，經(jīng)雜交篩選可獲得轉(zhuǎn)基因純種種。發(fā)育生物學(xué)研究的理想體外模型。通過(guò)比較胚胎干細(xì)胞不同發(fā)育階段基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，可確定胚胎發(fā)育及細(xì)胞分化的分子機(jī)制，并發(fā)現(xiàn)新基因。新型藥物的發(fā)現(xiàn)篩選。利用胚胎干細(xì)胞體外分化的細(xì)胞組織檢驗(yàn)篩選新藥，可大大減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及人群數(shù)量。加快了組織工程（histologi

30、cal engineering）的發(fā)展,成體干細(xì)胞,成體干細(xì)胞是指存在于一種已經(jīng)分化組織中的未分化細(xì)胞，這種細(xì)胞能夠自我更新并且能夠特化形成組成該類型組織的細(xì)胞。成體干細(xì)胞存在于機(jī)體的各種組織器官中。成年個(gè)體組織中的成體干細(xì)胞在正常情況下大多處于休眠狀態(tài)，在病理狀態(tài)或在外因誘導(dǎo)下可以表現(xiàn)出不同程度的再生和更新能力。,造血干細(xì)胞,造血干細(xì)胞（hemopoieticstemcellHSC）是存在于造血組織中的一群原始造血細(xì)胞，它不是組織固定

31、細(xì)胞，可存在于造血組織及血液中。它具有自我更新能力并能分化為各種血細(xì)胞前體細(xì)胞，最終生成各種血細(xì)胞成分，包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板，它們也可以分化成各種其他細(xì)胞。,,神經(jīng)干細(xì)胞,神經(jīng)干細(xì)胞(neuralstemcell)具有分化為神經(jīng)神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞的能力，能自我更新。神經(jīng)干細(xì)胞在神經(jīng)發(fā)育和修復(fù)受損神經(jīng)組織中發(fā)揮重要作用。神經(jīng)干細(xì)胞移植是修復(fù)和代替受損腦組織的有效方法，能重建部分環(huán)路和功能。此外神經(jīng)干細(xì)胞可作為基因載