中醫(yī)藥大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)課件第11章 細(xì)胞的分化

1、第11章 細(xì)胞的分化cell differentiation湖北中醫(yī)藥大學(xué) 趙剛 本章主要內(nèi)容與要求1、細(xì)胞分化的概念（掌握）2、細(xì)胞分化的特點(diǎn)（熟悉）3、細(xì)胞分化的決定（掌握）4、細(xì)胞分化的影響因素（熟悉）5、奢侈基因與管家基因（掌握）6、基因的差次表達(dá)（掌握）7、干細(xì)胞的概念（掌握）8、造血干細(xì)胞的分化（熟悉）9、免疫細(xì)胞的分化（了解）10、癌細(xì)胞的基本特征（熟悉）11、癌細(xì)胞的分化與去分化（了解）第1節(jié) 細(xì)胞分化的概念與特點(diǎn)一、細(xì)胞分化的概念 機(jī)體含多種細(xì)胞（結(jié)構(gòu)與功能不同）。均來自受精卵。 胚發(fā)育過程如僅有細(xì)胞分裂只能形成一堆細(xì)胞。 實際上，在發(fā)育中，除了分裂，還伴隨細(xì)胞形態(tài)和功能的特

2、化。cell differentiation 同一來源的細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生穩(wěn)定差異的過程（同種細(xì)胞的后代變成不同細(xì)胞的過程）。 細(xì)胞分化與細(xì)胞分裂是個體發(fā)育的兩個環(huán)節(jié) 。 靠分裂增加細(xì)胞數(shù)目； 靠分化增加細(xì)胞類型。人體胚胎發(fā)育中的細(xì)胞分化 受精卵 桑椹胚 囊胚 原腸 （三胚層）* 外胚層 神經(jīng)、表皮；* 中胚層 肌肉、骨骼、結(jié)締、血液、尿生殖；內(nèi)胚層 消化、呼吸、肝臟、腺體。細(xì)胞為何能分化？基因選擇性表達(dá)、合成特異蛋白的結(jié)果。多細(xì)胞生物時間上的分化、空間上的分化。受精卵到囊胚人胚胎發(fā)育的動畫胚胎細(xì)胞分化二、細(xì)胞分化的特點(diǎn)1、穩(wěn)定性分化細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能特性不易改變。 * 心肌細(xì)胞在體外培養(yǎng)多

3、代仍可搏動； * 黑素細(xì)胞在培養(yǎng)30代仍能合成黑素。2、可逆性（去分化與再分化） * 某些分化細(xì)胞在一定條件下可回到胚性細(xì)胞狀態(tài) （去分化）， 并可再分裂分化一個機(jī)體。 * 高等動物和人的分化細(xì)胞，大多不可逆或很小。3、普遍性普遍生命現(xiàn)象，伴隨機(jī)體一生。4、空間分化與 時間分化。5、高分化細(xì)胞的分裂能力差。第2節(jié) 細(xì)胞分化的決定及影響因素一、細(xì)胞分化的決定細(xì)胞決定（cell determination）細(xì)胞發(fā)育前途（分化方向）的選擇或確定。是細(xì)胞內(nèi)部特定改變和外界環(huán)境影響的結(jié)果。* 在胚胎發(fā)育中，胚細(xì)胞還未出現(xiàn)分化特征前，其前途就已受限，只能向特定方向分化。* 細(xì)胞決定是某些基因永久關(guān)閉和另些

4、基因開放的結(jié)果。例如：紅細(xì)胞、肌細(xì)胞。細(xì)胞分化潛能的問題 * 不同細(xì)胞的分化潛能差異大。 受精卵能形成所有細(xì)胞，分化潛能最大， 具有全能性（topipotent）。為 全能細(xì)胞。 三胚層細(xì)胞，分化潛能受限，但仍有多種前途，稱多能細(xì)胞（pluripotent cell）。 多能細(xì)胞的后代，分化方向單一，稱單能細(xì)胞（unipotency cell）。如原紅細(xì)胞、精原細(xì)胞。個體發(fā)育中細(xì)胞分化規(guī)律：全能多能單能胡蘿卜細(xì)胞的全能性蛙細(xì)胞核移植動物肢體再生示意圖動物肢體再生動畫克隆羊的技術(shù)流程羊的克隆示意圖多利的照片二影響細(xì)胞分化的因素1卵細(xì)胞質(zhì)的影響 卵細(xì)胞質(zhì) 有決定細(xì)胞發(fā)育的物質(zhì)，在細(xì)胞分化過程中，

5、核基因 表達(dá)受胞質(zhì) 控制。 一個母細(xì)胞 產(chǎn)生的兩個子細(xì)胞， 胞質(zhì)的多少和成分不同。 細(xì)胞分化是胞質(zhì)中 某些成分對核基因作用的結(jié)果。 細(xì)胞質(zhì)可以決定細(xì)胞分化的方向。2細(xì)胞間相互作用 一些細(xì)胞可對相鄰的另些細(xì)胞產(chǎn)生影響并決定其分化方向 （稱胚胎誘導(dǎo)）。如 外胚層發(fā)育成神經(jīng)需中胚層細(xì)胞 。 3激素的影響 細(xì)胞 分化與激素的關(guān)系 密切， 許多重要組織和細(xì)胞的形成要激素 誘導(dǎo) 。 如腦垂體的卵泡刺激素-促卵巢 發(fā)育-卵巢 雌激素-促 第二性征形成。 第3節(jié) 細(xì)胞分化與基因差次表達(dá)一、奢侈基因與管家基因 管家基因（house-keeping gene）維持細(xì)胞基本生命活動所需基因。在所有細(xì)胞都表達(dá)，與 細(xì)

6、胞分化無直接關(guān)系 如：糖酵解酶基因、氧化磷酸化酶基因、ATP酶 基因、核糖體蛋白基因。 奢侈基因（luxury gene)對細(xì)胞生存無直接影響，但與細(xì)胞分化有密切關(guān)系的基因。其表達(dá)產(chǎn)物是功能特殊的蛋白 。只在特定的分化細(xì)胞中表達(dá)。如：血紅蛋白基因、肌動蛋白基因、肌球蛋白基因 膠原蛋白基因 。 * 細(xì)胞分化是奢侈基因選擇表達(dá)的結(jié)果。 二、基因的差次表達(dá)在胚胎發(fā)育不同階段，機(jī)體產(chǎn)生的細(xì)胞類型不同不同奢侈基因的表達(dá)不同步。 （例）有A、B、C三個胚細(xì)胞，都有X、Y、Z基因。第一天，A細(xì)胞的X基因表達(dá)-X細(xì)胞；第二天，B細(xì)胞的Y基因表達(dá)-Y細(xì)胞.基因的差次表達(dá) （differential expres

7、sion）基因按一定順序相繼表達(dá)的現(xiàn)象。 也稱基因的順序表達(dá) （sequential expression）。分化的轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控第四節(jié) 干細(xì)胞及其分化一、干細(xì)胞的概念干細(xì)胞( stem cell )既能復(fù)制自己又能產(chǎn)生較分化子細(xì)胞的細(xì)胞。未完全分化，分裂較特殊（胞質(zhì)不等分裂），有多種類型。全能干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞（16 細(xì)胞期以前）多能干細(xì)胞如造血干細(xì)胞。有 不同輩份。單能干細(xì)胞定向干細(xì)胞。如淋巴干細(xì)胞。干細(xì)胞的特性造血干細(xì)胞的功能骨髓造血干細(xì)胞的分化多能干細(xì)胞研究的應(yīng)用和意義1、用于研究發(fā)育過程中的基因表達(dá) 和調(diào)控；2、用于研究藥物毒性和安全性檢測；3、用于組織工程和細(xì)胞治療，如： 帕金森氏癥、 老年癡呆 脊柱損傷、 心臟病、 糖尿病、 關(guān)節(jié)炎胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞的體外分化B細(xì)胞向漿細(xì)胞轉(zhuǎn)變K細(xì)胞的作用機(jī)理抗體產(chǎn)生的動畫人多能干細(xì)胞的獲得第5節(jié) 細(xì)胞分化與癌變一、癌細(xì)胞的基本特征1、細(xì)胞生長與分裂失去控制。 2、細(xì)胞間粘著性下降，具侵潤性和擴(kuò)散性。 3、分化程度較低。4、失去原組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能。5、細(xì)胞間相互作用改變。 6、膜上出現(xiàn)新表面抗原癌相關(guān)抗原。7、蛋白種類或活性改變（胚細(xì)胞蛋白 ）。8、表型多變（不穩(wěn)定），代謝異常。9、染色體異常（非整倍體），DNA的量改變。體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細(xì)