第十一章細胞分化differentiation

1、第 十 一 章 細 胞 分 化（differentiation,人類早期個體發(fā)育示意圖,第一節(jié) 細胞分化的基本概念,一、細胞分化的概念 細胞分化是指從受精卵開始的個體發(fā)育過程中細胞之間逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定差異的過程。細胞分化也可以說是細胞由形態(tài)和功能非專一性（非特化性）狀態(tài)向形態(tài)和功能的專一性（特化性）狀態(tài)轉變的過程,完整的細胞分化概念包括時間和空間兩方面的變化過程 時間上的分化 指不同的發(fā)育時間內(nèi)細胞之間的差異。 空間上的分化 指處于不同空間位置中的同一種細胞的后代之間出現(xiàn)的差異,分化的主要標志是細胞內(nèi)開始合成新的特異性的蛋白質(zhì),漿細胞中的- 球蛋白 肌細胞中的肌球蛋白和 肌動蛋白 紅細胞中的血紅蛋

2、白等,細胞分化的分子基礎是細胞固有基因的正常的、嚴格有序的表達,細胞分化進程是細胞原有的高度可塑性分化潛能逐漸減少和消失的過程； 細胞分化和分裂有密切的關系,分 化 進 程,胚泡,桑椹胚 （816個細胞的卵裂球,受精卵,卵裂,卵裂,外胚層,中胚層,內(nèi)胚層,皮膚、眼睛和神經(jīng)系統(tǒng)等,骨骼、血液和肌肉等組織,肝、肺和腸以及一些腺體等,植入,二、細胞的全能性,一）細胞的全能性 單個細胞在一定條件下分化發(fā)育成為完整個體的能力稱為細胞全能性。這種細胞可以分化為全身各種類型的細胞，從而可以形成各種器官。 哺乳動物和人類的受精卵； 早期的胚胎細胞 （受精卵-8細胞期,體細胞的全能性,體細胞的全能性只保留在少數(shù)

3、低等動物中，如水螅的細胞可以發(fā)育為一個完整的個體。 體細胞核的全能性 克隆羊（多利,多能性細胞,單能性細胞,個體發(fā)育過程中細胞分化的規(guī)律,全能,單能,多能,三、細胞決定,在胚胎發(fā)育三胚層期，在細胞之間出現(xiàn)可識別的形態(tài)和功能差異之前，細胞已具備按特定的方向分化，最終形成一定表型的細胞的能力。這種細胞的發(fā)育選擇叫做細胞決定,細胞決定是細胞潛能逐漸受限的過程，也是有關分化的基因選擇性表達前的過渡階段，具有高度的遺傳穩(wěn)定性,細胞分化具有相對不可逆性 去分化 轉分化,如：表皮細胞在過量的維生素A的作用下 轉分化為粘液細胞,第二節(jié) 細胞分化的分子基礎,1.奢侈基因 奢侈基因是表達細胞分化時出現(xiàn)的特異蛋白質(zhì)

4、的基因，參與細胞分化方向的確定。如表達紅細胞中血紅蛋白的基因、表達肌細胞中肌動蛋白和肌球蛋白基因 2.管家基因 管家基因是表達維持細胞生存所必須的蛋白質(zhì)的基因，不參與細胞分化方向的確定，如表達染色體的組蛋白、膜蛋白、細胞周期蛋白及酶蛋白的基因等,一、細胞分化實質(zhì)是基因選擇性表達的結果,二. 細胞分化基因表達的調(diào)控,轉錄水平的調(diào)控; 翻譯水平的調(diào)控; 蛋白質(zhì)合成后活性水平的 調(diào)控,轉錄水平的調(diào)節(jié) 順式作用元件和反式作用因子,順式作用元件 反式作用因子,結合,啟動奢侈 基因表達,抑制奢侈 基因表達,調(diào)節(jié)細胞分化,同源框基因,同源框異 形域蛋白,轉錄因子,啟動基 因表達,抑制基 因表達,同源框基因（

5、Hox基因,轉錄因子和轉 錄調(diào)控區(qū)結合,調(diào)節(jié)細 胞分化,DNA甲基化,DNA甲基化（CG,抑制轉錄因子和轉錄調(diào)控區(qū)結合,抑制基 因表達,調(diào)節(jié)細胞分化,果蠅唾腺細胞染色體膨松區(qū)的生成和消失,血紅蛋白合成的調(diào)控,第三節(jié) 影響細胞分化的因素,一、細胞核和細胞質(zhì)的相互作用對分化的影響,1. 細胞核對細胞質(zhì)的作用,2.細胞質(zhì)對細胞核的影響,爪蟾的腎細胞核注如到蠑螈的卵母細胞； HeLa細胞和雞紅細胞融合,二、誘導和抑制對細胞分化的影響,在胚胎發(fā)育過程中，胚層之間相互促進分化的正向作用稱為胚胎誘導或者分化誘導,脊索,神經(jīng)板,神經(jīng)管,角膜,中胚層,外胚層未 分化細胞,神經(jīng)褶,腦泡原基,神經(jīng)系統(tǒng),1. 胚胎誘導,晶狀體,2.分化抑制,完成分化的細胞可以通過產(chǎn)生抑素來抑制附近的細胞進行同樣的分化，這就是分化抑制,三、激素和細胞粘合分子對分化的影響,四、位置信息對分化細胞的影響,第四節(jié) 細胞分化和癌細胞,小 結,第一節(jié) 細胞分化的基本概念 細胞分化、全能性、細胞決定 第二節(jié) 細胞分化的分子基礎 奢侈基因、管家基因 第三節(jié) 影響細胞分化的因素 胚胎誘導、分化抑制 第四節(jié) 細胞分化和癌細胞 癌細胞和細胞分化的關系,正常血紅蛋白的分子結構 和發(fā)育演變,血紅蛋白（hemoglobin,Hb,珠蛋白,血紅素,血紅蛋白分子是由四個亞單位構成的四聚體,每個亞單位,一條珠蛋白