第十二章細胞分化與基因表達調(diào)控

1、第十二章 細胞分化與基因表達調(diào)控復習題 本章的基本內(nèi)容概要： 1細胞分化在個體發(fā)育中，由一種相同的細胞類行徑細胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同的細胞類型過程稱之為細胞分化。細胞分化的本質(zhì)是基因選擇性表達，不是細胞遺傳物質(zhì)的丟失，分化細胞細胞核的全能性依然保持著。不同類型的細胞在分化過程中表達一套特異的基因，其產(chǎn)物不僅決定細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)，而且執(zhí)行各自的生理功能。分化細胞所表達的基因，一類是管家基因；另一類是組織特異性基因。每種類型的細胞分化是由多種調(diào)控蛋白共同控制完成的，通過組合調(diào)控的方式啟動組織特異性基因的表達是細胞分化的基本機制?；虿町惐磉_主要是在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后加工水

2、平上實現(xiàn)的。多細胞有機體在其分化程序與調(diào)節(jié)機制方面比單細胞生物顯得更為復雜，涉及諸多方面；胞外信號分子對細胞分化的影響；細胞記憶與決定；受精卵細胞質(zhì)的不均一性對細胞分化的影響；細胞間的相互作用于位置效應；環(huán)境對性別決定的影響等。2癌細胞細胞癌變是細胞分化領域的一個特殊問題，因為癌細胞可以看作是正常細胞分化機制失控的細胞，成為不死的永生細胞。癌細胞與正常分化細胞不同的事，不同類型的分化細胞都具有相同的基因組；而癌細胞的基因組卻發(fā)生不同形式的突變。此外癌細胞還具有許多其它特征。癌基因是控制細胞生長和分裂的正?；颍ㄔ┗颍┑囊环N突變形式，能引起正常細胞癌變。癌基因編碼的蛋白主要包括生長因子、生長

3、因子受體、信號轉(zhuǎn)導通路中分子、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子和細胞周期調(diào)控蛋白等幾大類型。抑癌基因?qū)嶋H上是正常細胞增值過程中的負調(diào)控因子，它編碼的蛋白質(zhì)往往在細胞周期的檢驗點上起阻止周期進程的作用。如果以癌基因突變，喪失其細胞增值的負調(diào)控作用，則導致細胞失控而過渡增殖。癌癥是一種典型的老年性疾病，它涉及一系列的原癌基因與腫瘤抑制基因的致癌突變的積累。3真核細胞的表達調(diào)控真核細胞表達調(diào)控是多極調(diào)控系統(tǒng)，主要發(fā)生在三個彼此相對獨立的水平上，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控，決定某個基因是否會被轉(zhuǎn)錄，并決定轉(zhuǎn)錄的頻率。真核細胞在特定時間通過差別基因轉(zhuǎn)錄選擇性地合成蛋白質(zhì)，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控包括轉(zhuǎn)錄的激活和轉(zhuǎn)錄的阻抑，既與順式調(diào)控元件有

4、關，又與反是作用因子有關；加工水平的調(diào)控，決定初始mRNA轉(zhuǎn)錄物被加工為能翻譯成多肽的信使RNA的途徑，選擇性剪接是一種廣泛存在的RNA加工機制，通過這種方式，一個基因能編碼兩個或多個相關蛋白質(zhì)，產(chǎn)生蛋白質(zhì)多樣性，這是在RNA加工水平上調(diào)節(jié)基因表達的重要方式。翻譯水平的調(diào)控，決定某種mRNA是否真正得到翻譯，如果能得到翻譯，還決定翻譯的頻率和時間的長短。翻譯水平的調(diào)控機制，一般都是通過細胞質(zhì)中特異的mRNA和多種蛋白質(zhì)之間的相互作用來實現(xiàn)的。涉及到mRNA的細胞質(zhì)定位，mRNA翻譯的調(diào)控和mRNA穩(wěn)定性的調(diào)控等。學習要求：1 掌握分化、決定、轉(zhuǎn)分化與再生的概念和生理機制2 了解影響細胞分化的各

5、種因素和生物發(fā)育的初步知識。3 理解癌細胞的基本特征和癌癥發(fā)生的內(nèi)在和外在的原因與過程。4 了解真核細胞基因表達調(diào)控的復雜性概念:1.細胞分化 指在個體發(fā)育中，由一種相同的細胞類行徑細胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同的細胞類群的過程。2組合調(diào)控 是細胞分化的可能的基因調(diào)控方式，即每種類型的細胞分化都是由多種調(diào)控但白宮同調(diào)控完成的，這樣，如果調(diào)控蛋白的種類為n，則其調(diào)控的組合在理論上就可以啟動分化的細胞類型為2，從而保證了少量調(diào)控蛋白啟動為數(shù)眾多的特異細胞類型的分化。3差別基因表達 指各種細胞各有特定的一組基因進行表達的現(xiàn)象，這是細胞分化的實質(zhì)?；虻牟町惐磉_不僅涉及到基

6、因轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后加工水平上的精確調(diào)控，而且還涉及到染色體和DNA水平，翻譯和翻譯后加工與修飾水平上的復雜而嚴格的調(diào)控過程。4細胞全能性 指細胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機體的潛能或特性。5胚胎誘導 指在胚胎發(fā)育過程中細胞間的相互作用對細胞分化與器官構(gòu)建的影響。胚胎誘導作用可分為不同的層次。6細胞決定 在細胞分化過程中，細胞發(fā)生在形態(tài)差異之前的一定時間，細胞分化命運即已確定，這種細胞從分化命運確定到出現(xiàn)特定的形態(tài)的過程稱為細胞決定。7決定子 指影響卵裂細胞想不同方向分化的細胞質(zhì)成分。現(xiàn)已確定，決定子是RNA性質(zhì)的物質(zhì)。8單能性 指多能干細胞在分化為終末功能細胞的中間類型，此時的細胞具有分化

7、出一種細胞的潛能。9多能性 細胞具有分化出多種細胞的潛能，但此時的細胞已失去了發(fā)育成完整個體的潛能。10成蟲盤 果蠅胚胎表皮在一定部位內(nèi)陷形成一些未分化的細胞群，是成蟲的器官原基。11基因敲除 造成內(nèi)源基因的敲除是利用DNA同源重組原理進行基因打靶。最早也是最普遍的一種修飾內(nèi)源基因的方式，通過敲除內(nèi)源基因的功能片斷，造成內(nèi)源基因的結(jié)構(gòu)或組成的突變，基因功能喪失，表現(xiàn)出特定的表型效應，可以反映該基因的功能。置換型載體和插入型載體都是基因敲出的常用方法，利用基因敲除研究基因的功能已經(jīng)成為基因組計劃中非常重要的一個方面。12胚胎干細胞 是指從受精卵開始分裂成4個細胞階段的全功能未分化生殖細胞。由于胚

8、胎干細胞同源重組率較體細胞高，又能影響子代，因此是進行定向整合或基因敲出的主要靶細胞。13基因家族 指真核生物基因組中一組來源相通、結(jié)構(gòu)相似、功能相關的基因，他們在染色體上往往成串存在，但也有些基因家族成員分散存在于基因組的不同部位。14基因簇 由染色體上相鄰近的一組相同或相關的基因所組成的結(jié)構(gòu)，也成串連重復基因，如rRNA基因、組蛋白基因等。15管家基因 對所有類型組織細胞在任何時候都需要其表達的基因，成為管家基因或看家基因。管家基因的表達通常保持在一個比較固定的水平，但不同的管家基因其表達水平可能相差很大，管家基因是維持細胞基本生存的需要，如rRNA和tRNA基因，對基本代謝必需的酶基因，

9、DNA復制、修復、轉(zhuǎn)錄過程所必需的因子的基因，還有其他一些分子伴侶的基因等，他們的表達對任何細胞都是必要的。這類基因也稱為組成性表達的基因。16奢侈基因 又稱為組織特異性基因，指在不同的細胞類型中特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的生理功能。17Hox基因 是含有同源異型框的哺乳動物細胞基因簇，它與個體早期胚胎發(fā)育和形態(tài)簡稱等許多發(fā)育過程有密切關系，這組基因在所有脊椎動物中與前后體軸的模式形成和確立位置特性中有重要作用。18同源異型突變 又與含有同源異型盒并負責生物體定向發(fā)育的基因發(fā)生變化，導致身體某部位細胞表現(xiàn)出身體其它部位特征，從而干擾機體個部分的正常發(fā)育。1

10、9原癌基因 指真核生物基因組中與反轉(zhuǎn)錄病毒所攜帶的癌基因相對應的正?；?，他們在細胞生命周期中具有多種重要功能。20招募因子 卵細胞受精后，其中的隱蔽mRNA很快被激活，蛋白質(zhì)合成急劇增加。由于此時蛋白質(zhì)合成的增加實在沒有任何新的mRNA形成的情況下發(fā)生的，因此人們推測，在受精卵中肯定存在著激活隱蔽mRNA的機制，可能是一種或多種促進mRNA與核糖體結(jié)合的因子，這類因子即被稱為招募因子。21嵌合體 指由兩個或多個具有不同基因型胚胎合并，并發(fā)育成的完整個體。嵌合體個體中的組織器官結(jié)構(gòu)是由不同基因型的細胞群組成。哺乳動物嵌合體技術是研究哺乳動物發(fā)育遺傳和細胞分化的有用手段。22反轉(zhuǎn)錄子 指通過RN

11、A階段實現(xiàn)易位的轉(zhuǎn)座子，即DNA元件轉(zhuǎn)錄為RNA后，在經(jīng)反轉(zhuǎn)錄成為DNA并插入基因組的新位點上。問答題：1 細胞分化有哪些特點？（1） 細胞分化是一種普遍的生命現(xiàn)象。在生物的整個發(fā)育過程中均由細胞分化活動，但胚胎期是最重要的細胞分化時期。此時細胞分化不僅表現(xiàn)得十分明顯，而且異常迅速。在成體動物體中，仍能產(chǎn)生新的分化細胞，在各種組織中都保留了一部分未分化的干細胞，依次作為分化細胞的預備隊，由他們產(chǎn)生子細胞來替代衰老死亡的細胞使組織不斷地得到更新。（2） 細胞分化具有穩(wěn)定性。細胞分化最顯著的特點是具有一定的穩(wěn)定性，特別是在高等生物中，細胞一旦分化為穩(wěn)定類型的細胞后，就不能由分化狀態(tài)再逆轉(zhuǎn)為未分化的

12、細胞。如神經(jīng)元細胞和骨骼肌細胞在機體的整個生命過程中始終保持著穩(wěn)定分化狀態(tài)。而不再去分化進行分裂；黑色素細胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素顆粒，因此，分化基本上是不可逆的，個體發(fā)育亦是不可逆的。（3） 細胞去分化是有條件的。細胞分化雖然是一個相對穩(wěn)定和持久的過程，但在一定條件下，具有增殖能力的組織中，已經(jīng)分化的細胞可以逆轉(zhuǎn)，并回到胚性狀態(tài)，此即去分化。如很多植物組織或細胞甚至原生質(zhì)體在體外都已被培養(yǎng)成了植株。對于哺乳動物來說，已被切除的肢體不能再生，然而在動物細胞還有另一種可逆現(xiàn)象，雖然不能分化發(fā)育為新個體，但可轉(zhuǎn)化為其他類型的分化細胞，如人皮膚基底細胞在缺乏維生素A的培養(yǎng)基上培養(yǎng)時，可轉(zhuǎn)

13、化為角化細胞，而在富含維生素A的培養(yǎng)基上卻分化成粘膜上皮細胞。總之，無論動物還是植物，細胞分化的穩(wěn)定性是普遍的，而分化的可逆性是有條件的，（1）分化的逆轉(zhuǎn)只發(fā)生在于具有增殖能力的組織中；（2）細胞核必須處于有利分化逆轉(zhuǎn)的環(huán)境中，（3）分化能力的逆轉(zhuǎn)必須具有相應的遺傳物質(zhì)基礎，去核的細胞不能分裂，也談不上去分化了。（4） 細胞分化既具有時間上的順序性，又與環(huán)境條件等因素密切相關。同源細胞分化時由于所處的位置不同，其環(huán)境條件也不相同，而出現(xiàn)形態(tài)差異的機能分工，產(chǎn)生不同細胞類型成為空間分化，在不同的發(fā)育階段，一個細胞可以有不同的形態(tài)和功能，這是時間上的分化。單細胞生物只有時間上的分化。多細胞生物既有

14、時間上的分化，又有空間上的分化。2 細胞分化時，基因的差別表達是如何實現(xiàn)的？細胞分化不僅表現(xiàn)出一定的形態(tài)特征，而且最主要的還是合成了細胞專一性蛋白質(zhì)組，表現(xiàn)出特定遺傳表型，實驗證明，分化細胞的核仍含有物種的全部基因，但無論何時何種細胞都只有一小部分基因得到表達。概括地說，在分化細胞中表達的基因可以分為兩類。即持家基因和奢侈基因。正是由于不同分化細胞表達不同的奢侈基因組合，才造成細胞形態(tài)功能的多種多樣。所以，細胞分化的本質(zhì)就是差別基因的表達。差別基因表達的關鍵是合成專一性的mRNA，從而合成了組織特異性蛋白質(zhì)。大量的研究表明，差異基因表達主要是在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后加工水平上實現(xiàn)的，當然也不排斥有轉(zhuǎn)錄前

15、和翻譯等水平的調(diào)控。（1） 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控是實現(xiàn)差別表達的重要環(huán)節(jié)。這方面的證據(jù)很多，例如。在人發(fā)育的不同階段表達不同的珠蛋白基因，從而形成不同的血紅蛋白；在昆蟲發(fā)育的不同階段多線染色體上不同的帶形成巴氏環(huán)，從而展示出其特定的基因表達譜；在用DNase I消化染色質(zhì)的試驗中發(fā)現(xiàn)，對來自雞紅細胞的染色質(zhì)，使珠蛋白基因很快被降解，而來自雞輸卵管細胞的染色質(zhì)，則不使珠蛋白基因而使卵清蛋白基因被降解，說明這兩種基因在這兩種不同細胞中確實是在轉(zhuǎn)錄水平上存在著差異。發(fā)育過程中基因按順序開關的機制目前還不清楚，但有一些線索，如人和雞紅細胞中合成珠蛋白的基因核苷酸序列幾乎全部為甲基化，而在不產(chǎn)生珠蛋白的細胞中

16、，這些基因是高度甲基化的；在早期發(fā)育中，胚胎肝細胞產(chǎn)生血紅蛋白，胎兒血紅蛋白基因是未甲基化的；而到成體時，這些基因的DNA序列發(fā)生了甲基化。從而展示出DNA胞嘧啶的甲基化對基因的活性有著調(diào)節(jié)作用。猶如，染色質(zhì)重組試驗，取兔的胸腺和骨髓細胞的染色質(zhì)，分別從中分離出DNA、組蛋白和非組蛋白，用重組的染色質(zhì)作摸板，加入RNA聚合酶和各種前體核苷酸，即合成mRNA。實驗結(jié)果為未分離的胸腺染色質(zhì)和骨髓染色質(zhì)都能分別合成自身的mRNA；而將胸腺DNA和組蛋白與骨髓DNA和組蛋白混合在一起，加入胸腺的非組蛋白時，合成胸腺的mRNA；加入骨髓的非組蛋白時，則合成骨髓的mRNA。從而說明，特異的非組蛋白可能決定

17、著相應的特定基因轉(zhuǎn)錄。（2） RNA的轉(zhuǎn)錄后加工在差異基因表達中起重要作用。多肽鏈氨基酸序列信息的直接來源為mRNA，但基因的直接轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為不均一核RNA，從轉(zhuǎn)錄到mRNA需經(jīng)過復雜的剪切和加工，有實驗表明，海膽囊胚的單鏈DNA作為探針，與囊胚細胞的hnRNA和長腕蟲hnRNA雜交，其結(jié)合率均為15%。而用含膽囊胚mRNA制成的cDNA作為探針，它可同78%的囊胚mRNA結(jié)合，當他與原腸胚、腸和體腔細胞hnRNA雜交時，結(jié)合率均高達80%，但只有10%可與腸mRNA結(jié)合。這些都說明不同組織中轉(zhuǎn)錄的hnRNA是一致的，差異基因表達并不都是由于差別轉(zhuǎn)錄造成的轉(zhuǎn)錄后剪接與加工在有些情況下起著非常重要

18、的作用。3 差異表達的常用鑒定方法有哪些？基因表達的鑒定分為兩個水平：一是在轉(zhuǎn)錄水平上對特異mRNA的鑒定，主要方法有Northern雜交、mRNA差別顯示和mRNA體外翻譯等；二是在翻譯水平上對特異蛋白的鑒定，主要方法有蛋白質(zhì)的單、雙相電泳法、免疫沉淀法、酶聯(lián)免疫吸附法及Western等。4 什么是組和調(diào)控機制？其意義是什么？組合調(diào)控機制是指每種類型的細胞分化時有多種調(diào)控蛋白共同調(diào)控完成的。這樣，如果調(diào)控蛋白的種類是n，則其調(diào)控的組合在理論上就可以啟動分化的細胞類型為2n。如當有三種調(diào)控蛋白存在時，則其不同組合就可能啟動8種不同類型的細胞的分化。然而在啟動細胞分化的各類調(diào)控蛋白組合中，往往只

19、有一兩種調(diào)控蛋白是起決定性的因子，這種單一調(diào)控蛋白就可能啟動整個細胞分化過程。最明顯的例子是在成肌細胞分化為骨骼肌細胞的過程中，一種關鍵性調(diào)控蛋白MyoD在體外培養(yǎng)的成纖維細胞中表達，結(jié)果使來自皮膚結(jié)締組織的成纖維細胞表現(xiàn)出骨骼肌細胞的特征，如表達大量的肌動蛋白和肌球蛋白并構(gòu)成收縮器，在質(zhì)膜上產(chǎn)生對神經(jīng)刺激敏感的受體蛋白和離子通道蛋白，并融合成肌細胞樣的多核細胞。顯然在成纖維細胞中已經(jīng)具備了肌細胞特異性基因表達所需要的其他必要調(diào)控蛋白，一旦加入了MyoD后，即形成了起動肌細胞分化的特異的調(diào)控蛋白組合。借助于組合調(diào)控，一旦某種關鍵性的基因調(diào)控蛋白與其他調(diào)控蛋白形成適當?shù)恼{(diào)控蛋白組合，不僅可以將一

20、種類型的細胞轉(zhuǎn)化成另一種類型的細胞，而且遵循類似的機制，甚至可以誘發(fā)整個器官的形成。這一點已在研究果蠅、小鼠和人眼發(fā)育中得到證實。在眼器官的發(fā)育中，有一種關鍵性調(diào)控蛋白稱Ey(果蠅)或Pax（脊椎動物）。如果將果蠅的ey基因轉(zhuǎn)入早期發(fā)育中將在發(fā)育成腿的細胞中表達。結(jié)果ey基因的異常表達最終誘導產(chǎn)生構(gòu)成眼的不同類型細胞的有序三維組合。在腿的中部形成眼。顯然Ey蛋白除了能啟動細胞某種特異基因的表達，誘導某類細胞分化外，其啟動的某些基因表達產(chǎn)物本身可能又是另一些基因調(diào)控蛋白，他們進一步啟動其他特異性基因的表達，誘導分化更多的細胞類型，形成有多種不同類型細胞組成的有序三維細胞群即導致器官形成。這種僅靠

21、一種關鍵性調(diào)控蛋白通過對其他調(diào)控蛋白的級聯(lián)啟動，是一種令人驚奇的高效而經(jīng)濟的細胞分化啟動機制，復雜的有機體正是通過這一原則的重復運用逐漸完成形態(tài)建成的。5 以血細胞為例，簡要說明細胞分化潛能的變化。血細胞的分化起始于多能造血干細胞，后者具有分化為各種血細胞的潛能，是造血前體細胞；多能造血干細胞可分化出各種單能干細胞，后者只能進一步分化為一種血細胞；單能干細胞經(jīng)幾個階段，分化為成熟的血細胞；血細胞的分化是穩(wěn)定的、不可逆的。6 癌細胞有哪些主要特點？形態(tài)方面。細胞外形改變，微絨毛、絲足和片足縮回，表面圓泡增加，細胞變圓；細胞骨架結(jié)構(gòu)紊亂，癌細胞中微管變短，排列紊亂，微絲亦發(fā)生結(jié)構(gòu)異常，Src的產(chǎn)物

22、P60SRC是一種蛋白激酶，可使張力纖維兩端的粘著斑蛋白磷酸化。使張力纖維脫離質(zhì)膜，引起膜流動性增強，細胞屬性發(fā)生改變；核異常，核的大小和形狀發(fā)生改變，參差不齊，核型明顯異常，發(fā)生基因擴增或缺失，染色體已不呈整倍性，且常出現(xiàn)染色體片斷、雙小染色體等；質(zhì)膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，間隙連接減少或消失，細胞通訊受阻。生理變化。癌細胞已變成永生細胞，可無限繁殖；失去接觸抑制現(xiàn)象；細胞粘著性減弱，因此癌細胞在體內(nèi)容易分散和轉(zhuǎn)移；由于癌細胞合成糖胺聚糖減少，在體外培養(yǎng)時，其貼壁性下降；易于被凝集素凝聚，這是由于其質(zhì)膜發(fā)生了深刻的變化所致。生物化學方面的變化。質(zhì)膜中糖脂和糖蛋白含量減少，鞘糖脂和某些糖蛋白喪失，這是由

23、于高爾基體中的某些糖基轉(zhuǎn)移酶缺少所致。纖粘連蛋白的分泌量減少，引起細胞與底物的結(jié)合減弱，是細胞容易發(fā)生轉(zhuǎn)移；產(chǎn)生了新的膜抗原；對生長因子的需要量降低；可分泌多種蛋白水解酶，從而水解細胞外基質(zhì)，獲得了穿過組織和基膜進入血液和淋巴的能力。7 轉(zhuǎn)化細胞是如何發(fā)展成腫瘤或癌的？一旦細胞的原癌基因或腫瘤抑制基因突變往往會促進細胞的繁殖，而其他原癌基因或腫瘤抑制基因的突變將會促使突變細胞的種群失去控制，這些第二突變維持許多不同類型失控細胞的存活和繁殖。許多原癌基因的自然突變可使它們變?yōu)橛绊懺S多信號轉(zhuǎn)導同路的癌基因。原癌基因和活性啟動子區(qū)域的重組也會增加信號轉(zhuǎn)導通路的成分并破壞他們正常功能。重復染色體的維持

24、也可增加原癌基因，因此產(chǎn)生許多它們的產(chǎn)物。腫瘤抑制基因可通過自然突變或通過這些基因所在染色體的整個或部分的缺失除去，這也是引起癌變的重要原因和常見類型。8 什么是癌基因？癌基因是控制細胞生長和分裂的正?；虻囊环N突變形式，能引起正常細胞癌變。目前已發(fā)現(xiàn)的有近百種，他們的表達產(chǎn)物多是信號轉(zhuǎn)導通路種特定蛋白，在信號轉(zhuǎn)導通路中起作用從而轉(zhuǎn)化細胞，使得細胞無節(jié)制地增殖。據(jù)統(tǒng)計，人類癌癥患者中約有15%是由腫瘤病毒引起的。腫瘤病毒中有DNA病毒，也有RNA病毒，研究病毒致癌有一定的困難，這是由于感染病毒后有很長的潛伏期，有的甚至要延遲幾年才得??；另一方面，癌癥的產(chǎn)生要經(jīng)過若干步驟，而病毒只是對其中的某一

25、部發(fā)生作用。9 癌基因是怎樣分類的及他們怎樣在信號轉(zhuǎn)導通路中起作用？癌蛋白可分為8類：肽類生長因子；質(zhì)膜或細胞質(zhì)中的生長因子受體；稱為G蛋白的GTP調(diào)節(jié)蛋白；有絡氨酸激酶或蘇氨酸/絲氨酸激酶活性的膜受體；有絡氨酸激酶或蘇氨酸-絲氨酸激酶活性的細胞質(zhì)蛋白激酶；作為轉(zhuǎn)錄激活劑或促進DNA復制結(jié)合蛋白；促進蛋白激酶活性的細胞周期蛋白；抑制腫瘤抑制蛋白的蛋白質(zhì)。幾乎所有在多種信號轉(zhuǎn)導通路中起作用的癌蛋白都開始于一個信號，終止與轉(zhuǎn)錄的激酶或DNA復制的起始。癌蛋白超越正常細胞調(diào)節(jié)并不斷發(fā)出信號激起基因表達和越過細胞周期。突變機會的增加發(fā)生在原癌基因和腫瘤抑制基因。原癌基因轉(zhuǎn)變成癌基因越多，細胞就變得越無

26、秩序。同樣，腫瘤抑制基因被突變破壞得越多，信號轉(zhuǎn)導通路的不正常表達就越多。原癌蛋白和癌蛋白在典型細胞中的位置不同，其作用方式也是不同的。但他們多處在信號轉(zhuǎn)導通路中的各個環(huán)節(jié)，通過彼此的相互作用在細胞的正常生命活動中活細胞轉(zhuǎn)化與癌變中起關鍵作用。這些因子存在于細胞外，通過結(jié)合膜受體而發(fā)揮作用。多數(shù)核內(nèi)癌蛋白是轉(zhuǎn)錄激活物，他們的合成是由多種信號和信號轉(zhuǎn)導通路引起的。10簡述細胞分化中的核質(zhì)關系細胞質(zhì)對細胞核具有影響，試驗表明細胞質(zhì)影響細胞核基因的表達，對基因表達具有調(diào)節(jié)能力。細胞質(zhì)的某些成分可以激活一些基因而抑制另一些基因。細胞核對細胞質(zhì)具有決定性的作用。11什么是干細胞？有何特點？如何辨認干細胞

27、？干細胞是一類具有自我復制能力的多潛能細胞，在一定條件下可以分化成多種功能細胞。干細胞具有幾個顯著特點：第一，干細胞本身不是終末分化細胞，即干細胞不是處于分化途徑的終端。第二，干細胞能無限地分裂；第三，干細胞分裂產(chǎn)生的子細胞只能在兩種途徑中選擇其一，或保持親代特征，仍作為干細胞，或不可逆地向終末分化。從功能上講，干細胞不是執(zhí)行已分化細胞的功能，而是產(chǎn)生具有分化功能的細胞。干細胞可以根據(jù)形態(tài)學特征和存在位置來辨認，如在果蠅的性腺和外周神經(jīng)系統(tǒng)，干細胞與其外周的分化細胞有固定的組織方式，形成增殖結(jié)構(gòu)單元。但對許多組織而言，干細胞的存在部位目前仍未能確定，也沒有與分化細胞截然不同的形態(tài)學特征。不同的

28、干細胞具有各自特異的生化標志，這對于確定干細胞位置、尋找和分離干細胞有重要意義。如角蛋白15是確定毛囊中表皮干細胞的分子標記，巢蛋白為神經(jīng)干細胞的標記分子等，然而，干細胞生存的微環(huán)境可以影響其形態(tài)和生化特征，因此不能僅根據(jù)細胞的形態(tài)和生化指標來尋找干細胞。具有增殖和自我更新能力以及在適當條件下表現(xiàn)出一定的分化潛能是干細胞最基本的特點。12什么是同源異型基因？基因結(jié)構(gòu)有何特點？編碼的產(chǎn)物有什么功能？一類含有同源框基因，在胚胎發(fā)育中表達水平對于組織和器官的形成具有重要的調(diào)控作用。該類基因的突變，會在胚胎發(fā)育過程中導致某一器官異位生長，即本來應該形成正常的結(jié)構(gòu)被其他器官取代了，如果蠅的同源異型基因的

29、觸角基因Antp的突變，導致果蠅的一對觸角被兩只腿所取代。同源異型基因中有一段高度保守的DNA序列稱為同源異型框，最初是通過對果蠅的同源異型突變和體節(jié)突變的雜交分析發(fā)現(xiàn)的，簡稱同源框。同源框是由180個堿基對組成的序列，可編碼60個氨基酸，這60個氨基酸序列，被稱為同源異型結(jié)構(gòu)域。同源框普遍存在于果蠅、鼠、人、蛙等生物中。已發(fā)現(xiàn)的Hox基因的產(chǎn)物基本上都是轉(zhuǎn)錄因子，同源框的蛋白質(zhì)產(chǎn)物呈螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋的立體結(jié)構(gòu)，可以和DNA雙螺旋的主溝吻合，附著于臨近TAAT的堿基，由于它能識別所控制的基因啟動子的特異序列，從而在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控基因表達。同源異型基因的突變稱為同源異型突變。這種突變可致使身體某一

30、部位的形狀特征在其它部位出現(xiàn)，并有可能干擾機體各部分的正常發(fā)育。Hox基因大多在染色體上串聯(lián)排列成簇，基因之間的距離很近，其線性排列順序可能與各自表達區(qū)域相對應，如在果蠅發(fā)育中，位于DNA5端的Hox基因在接近尾部的體節(jié)中表達，而位于3端的Hox基因在接近頭部體節(jié)中表達。Hox基因的表達具有區(qū)域特異性，如果蠅觸須足基因和超級雙胸基因只限于在頭部和胸部體節(jié)中表達，其表達量與發(fā)育的進程有關。Hox基因表達的開和關，對于個體發(fā)育和形態(tài)發(fā)生起到時間上和空間上的調(diào)控作用。同源異型基因表達的產(chǎn)物蛋白為同源異型蛋白，由5個結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成：保守的N端，通常以MSSLYYXN開始延伸大約45個氨基酸殘基；富含丙

31、氨酸、絲氨酸、甘氨酸、脯氨酸、谷氨酸的可變區(qū)；同源框，即位于同源盒N端的保守五肽IYPWM;同源框結(jié)構(gòu)域，即相應于同源盒的氨基酸序列；偏酸性的羧基端區(qū)域。填空題：1同一受精卵產(chǎn)生在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能方面不同細胞的過程叫做 細胞分化。2體細胞和生殖細胞在一定條件下可以脫分化，重新形成完整的個體，這種能力被稱為細胞的 全能性 。植物胡蘿卜組織培養(yǎng)的成功、英國科學家克隆 綿羊 的成功，從實驗上證明了植物和動物的體細胞都具有 全能性 。3成熟的紅細胞是一種失去了分化能力的 終端分化細胞 。4細胞決定是細胞分化中，細胞由 全能向多能專能逐步限制的 過程。5從細胞水平上說，基因表達的調(diào)節(jié)起兩種作用：一是 維

32、持細胞的功能 ，二是 導致細胞的分化。6. 細胞分化是個體發(fā)育中最基本的變化過程，不同細胞的產(chǎn)生往往與細胞獲得不同性質(zhì)的細胞質(zhì) 有關，而 細胞核 對細胞分化似乎沒有記憶能力。7應用 mRNA差別顯示技術、DNA減法雜交 等技術可在不同程度上分析分化細胞中組織特異性基因表達的情況。8轉(zhuǎn)分化往往需經(jīng)歷 去分化和在分化 過程。轉(zhuǎn)分化與再生現(xiàn)象說明 高度分化的細胞中仍含有該物種的全部遺傳物質(zhì)。 9抑癌基因的產(chǎn)物實際上是正常細胞增殖過程中的 負調(diào)控因子，它往往作用于 細胞周期檢驗點 ，起阻止細胞周期進程的作用。10細胞信號轉(zhuǎn)導通路中蛋白因子的突變往往導致細胞癌變，他常涉及原癌基因和抑癌基因 兩類基因的突變。而腫瘤實際上是一系列原癌基因和抑癌基因突變的積累的結(jié)果。判斷題：1結(jié)構(gòu)和功能都相同的細胞轉(zhuǎn)變