《细胞生物学》140细胞分化与基因表达调控.ppt

受精卵受精卵个体个体?细胞数量增加细胞数量增加 细胞分裂细胞分裂细胞类型增加细胞类型增加 细胞分化细胞分化第十四章细胞分化与基因表达CELL DIFFERENTIATION AND GENE EXPRESSIONCELL DIFFERENTIATION AND GENE EXPRESSION提 要细胞分化：概念、机理、影响因素细胞分化：概念、机理、影响因素癌癌 细细 胞：癌基因学说，致癌因素，生活中防癌胞：癌基因学说，致癌因素，生活中防癌 第十四章 细胞分化与基因表达调控细胞分化细胞分化 第十四章 细胞分化与基因表达调控第一节第一节cell differentiation个个体体发发育育过过程程中中，细细胞胞后后代代在在形形态态、结结构构和和功功能能上上发发生生稳稳定定性性差差异异的的过过程程。人类人类200200种种 第十四章 细胞分化与基因表达调控 第十四章 细胞分化与基因表达调控细胞细胞分化分化前提前提内因内因外因外因？具具有有分分化化出出不不同同类类型型细胞的潜能或特性细胞的潜能或特性单能细胞单能细胞终端分化细胞终端分化细胞依分化潜能依分化潜能的细胞类型的细胞类型全能细胞全能细胞多能细胞多能细胞 第十四章 细胞分化与基因表达调控细胞分化需要什么前提？细胞分化需要什么前提？一、细胞分化前提一、细胞分化前提动物细胞：成熟动物细胞不具备全能性。动物细胞：成熟动物细胞不具备全能性。第十四章 细胞分化与基因表达调控？受精卵受精卵请推测决定细胞分化因素的在哪里？请推测决定细胞分化因素的在哪里？二、细胞分化的内因分析二、细胞分化的内因分析你能从多莉推断出细胞核和细胞质你能从多莉推断出细胞核和细胞质与细胞分化的关系的一些结论吗？与细胞分化的关系的一些结论吗？细胞核：细胞核：细胞质：细胞质：高度分化细胞的细胞核具有分化成完整高度分化细胞的细胞核具有分化成完整个体所需的全部遗传信息（个体所需的全部遗传信息（DNADNA）。）。与细胞分化有关的能力之所在。与细胞分化有关的能力之所在。第十四章 细胞分化与基因表达调控举例举例 1 1 细胞分化的决定因素细胞分化的决定因素 第十四章 细胞分化与基因表达调控决定子决定子决定细胞分化方向的因子决定细胞分化方向的因子determinantdeterminant细胞分化细胞分化研究模式研究模式生物：生物：果蝇果蝇果蝇早期胚胎发育示意果蝇早期胚胎发育示意 第十四章 细胞分化与基因表达调控2 决定子的证实决定子的证实当核进入极质，则形当核进入极质，则形成极细胞，分化为生成极细胞，分化为生殖细胞。殖细胞。把极质注入卵前端，则把极质注入卵前端，则前端细胞分化生殖细胞前端细胞分化生殖细胞破坏极质（紫外线照射卵后端）破坏极质（紫外线照射卵后端），卵将发育成不育个体，卵将发育成不育个体结论：极质（极粒）具有性结论：极质（极粒）具有性细胞分化的决定子。细胞分化的决定子。第十四章 细胞分化与基因表达调控 3 决定子性质决定子性质用紫外线照射摇蚊卵的前部，则发育为用紫外线照射摇蚊卵的前部，则发育为双腹部畸胎双腹部畸胎。照射果蝇卵的后端，则发育为无生殖细胞的个体。照射果蝇卵的后端，则发育为无生殖细胞的个体。前半部：形成头部前半部：形成头部和胸部和胸部3个体节个体节后半部：形成后半部：形成腹部腹部8个体节个体节决定子对紫外线敏感决定子对紫外线敏感 第十四章 细胞分化与基因表达调控 向卵前端注入核糖核酸酶，可使卵发育为双腹部畸胎；向卵前端注入核糖核酸酶，可使卵发育为双腹部畸胎；注入其他酶则无此现象。注入其他酶则无此现象。直接依据：生化和分子证据。直接依据：生化和分子证据。结论：结论：卵中决定子是卵中决定子是RNARNA性质的物质。性质的物质。第十四章 细胞分化与基因表达调控4 决定子来源决定子来源？第十四章 细胞分化与基因表达调控实验事实实验事实结论结论结果结果亚胺环已酮亚胺环已酮处理受精卵处理受精卵抑制蛋白质翻译抑制蛋白质翻译早期胚胎发育依早期胚胎发育依赖蛋白质翻译赖蛋白质翻译放线菌素放线菌素D处理受精卵处理受精卵抑制抑制RNA转录转录早期发育无需胚早期发育无需胚胎基因组转录胎基因组转录卵完全卵完全不发育不发育卵发育卵发育到囊胚到囊胚需要需要mRNAmRNA无需转录无需转录mRNAmRNA果蝇早期胚胎发育依赖的果蝇早期胚胎发育依赖的mRNA从何而来？从何而来？卵母细胞成熟过程中，由滋养卵母细胞成熟过程中，由滋养细胞合成后迁移进卵子。细胞合成后迁移进卵子。a滋养细胞滋养细胞卵细胞卵细胞滤泡滤泡细胞细胞 第十四章 细胞分化与基因表达调控母体效应基因母体效应基因 Maternaleffectgene在卵母细胞成熟过程中，转录在卵母细胞成熟过程中，转录mRNA，定位于卵母，定位于卵母细胞的不同区域，在早期胚胎发育中起调控作用。细胞的不同区域，在早期胚胎发育中起调控作用。第十四章 细胞分化与基因表达调控mRNA（隐蔽）（隐蔽）蛋白质蛋白质5决定子作用机制决定子作用机制受受精精激激活活A 受精激活受精激活 第十四章 细胞分化与基因表达调控mRNA（隐蔽（隐蔽蛋白质蛋白质特定部位特定部位浓度梯度浓度梯度卵质不均一性卵质不均一性决决定定子子作作用用机机制制受精激活受精激活渗透、扩散渗透、扩散梯梯度度分分布布B 第十四章 细胞分化与基因表达调控作作用用阈阈值值bicoid基因蛋白梯度基因蛋白梯度nanos基因蛋白梯度基因蛋白梯度卵子发生期卵子发生期成熟卵成熟卵合胞体胚胎合胞体胚胎细胞化胚胎细胞化胚胎CAUDAL蛋白蛋白BCD蛋白蛋白未成熟卵未成熟卵bcd mRNA滋养滋养细胞细胞bcd mRNA体细胞体细胞askar mRNAnos mRNAHB蛋白浓度蛋白浓度缺口基因缺口基因RNA极细胞极细胞BAknirps RNAgiant mRNANOS蛋白蛋白hb mRNASTAUFEN蛋白蛋白nos mRNAHB蛋白蛋白卵子发生期卵子发生期vv 第十四章 细胞分化与基因表达调控举例举例决定子作用机制决定子作用机制C 梯度组合梯度组合前前-后梯后梯度度背背-腹梯腹梯度度侧侧-中梯度中梯度众多基因产物梯度分布的结果？众多基因产物梯度分布的结果？组合调控成为可能组合调控成为可能 第十四章 细胞分化与基因表达调控决定子作用机制决定子作用机制D 接力：接力：级联调控级联调控母体效应基因母体效应基因母母体体基基因因合合子子基基因因 第十四章 细胞分化与基因表达调控（Gap gene）缺口基因缺口基因（Pair-rule gene）成对控制基因成对控制基因(segment polarity gene)体节极性基因体节极性基因(homeotic gene)同源异型基因同源异型基因果果蝇蝇胚胚胎胎发发育育中中细细胞胞分分化化级级联联调调控控体节极性基因将体节分成体节极性基因将体节分成前、后两部分前、后两部分成对控制基因将胚胎分成成对控制基因将胚胎分成约约2个体节宽的个体节宽的stripes缺口基因将胚胎划分宽的缺口基因将胚胎划分宽的regions母体效应基因形成前母体效应基因形成前-后梯后梯度度同源异型基因特化每个体同源异型基因特化每个体节特征节特征腹胸节基因腹胸节基因基因突变将基因突变将第三胸节转第三胸节转变成第二胸变成第二胸节，平衡器节，平衡器转变成多余转变成多余的翅膀的翅膀(3个个编码基因）编码基因）果蝇幼虫、成虫结构果蝇幼虫、成虫结构复胸节基因使平衡器转变成一对翅膀复胸节基因使平衡器转变成一对翅膀复胸节基因使平衡器转变成一对翅膀复胸节基因使平衡器转变成一对翅膀 第十四章 细胞分化与基因表达调控同源异型基因：同源异型基因：触角足基因触角足基因 基因突变使头上的触基因突变使头上的触角变成一对足（角变成一对足（5个编码基因）个编码基因）第十四章 细胞分化与基因表达调控同源异型基因：同源异型基因：果蝇细胞分化研究离人类自身很远吗果蝇细胞分化研究离人类自身很远吗同源异型基因突变：同源异型基因突变：器官形态与正常相同，但生长的位置却完全不同器官形态与正常相同，但生长的位置却完全不同 第十四章 细胞分化与基因表达调控得克萨斯大学研究人员，在鼠胚胎中发现了控制胚胎长出头部的基因，他们将这些基因从老鼠胚胎中敲除，将处理后的1000多个鼠胚胎植入鼠子宫中，最后有4只“无头鼠”生了出来。由“无头鼠”，到“无头人”同源异型基因突变：同源异型基因突变：无头鼠无头鼠 第十四章 细胞分化与基因表达调控1 1 细胞间的相互作用对细胞分化的影响细胞间的相互作用对细胞分化的影响视胞移植实验在胚胎发育在胚胎发育过程中，一过程中，一部分细胞影部分细胞影响相邻细胞响相邻细胞向一定方向向一定方向分化的作用分化的作用。四、细胞分化的影响因素四、细胞分化的影响因素 第十四章 细胞分化与基因表达调控视胞外的视胞外的外胚层外胚层晶体晶体角膜角膜晶体外的晶体外的外胚层外胚层视胞视胞胚胎诱导胚胎诱导分化成熟的细胞可以产生抑素物质，分化成熟的细胞可以产生抑素物质，抑制相邻细胞发生同样的分化作用抑制相邻细胞发生同样的分化作用 第十四章 细胞分化与基因表达调控分化抑制分化抑制蛙胚蛙胚正常培养液正常培养液正常心脏正常心脏加成蛙心组加成蛙心组织培养液织培养液小鼠胚胎胰腺原基体外组织培养实验细胞数量效应细胞数量效应 第十四章 细胞分化与基因表达调控小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时，可发育成具有功能的胰腺组织，养时，可发育成具有功能的胰腺组织，但如果把胰原基切成但如果把胰原基切成8小块分别培养，小块分别培养，则都不能形成胰腺组织，如果再把分则都不能形成胰腺组织，如果再把分开的小块合起来，又可形成胰腺组织，开的小块合起来，又可形成胰腺组织，可见细胞数量对诱导组织形成是必要可见细胞数量对诱导组织形成是必要的的 细胞外基质影响细胞外基质影响在在IV型胶原和层粘连蛋白上演变为型胶原和层粘连蛋白上演变为上皮细胞上皮细胞在在I型胶原和纤粘连蛋白上形成型胶原和纤粘连蛋白上形成纤维细胞纤维细胞在在II型胶原及软骨粘连蛋白上发育为型胶原及软骨粘连蛋白上发育为软骨细胞软骨细胞干细胞培养实验 第十四章 细胞分化与基因表达调控干细胞干细胞激素的作用激素的作用远距离细胞间的相互作用远距离细胞间的相互作用 第十四章 细胞分化与基因表达调控蛹蛹幼虫幼虫幼虫幼虫保幼激素保幼激素脱皮激素脱皮激素保幼激素保幼激素脱皮激素脱皮激素2 2 环境因素对细胞分化的影响环境因素对细胞分化的影响 第十四章 细胞分化与基因表达调控进一步阅读材料进一步阅读材料细胞分化的实质：细胞分化的实质：关于细胞分化，你能总结出哪些？关于细胞分化，你能总结出哪些？GenesVIIIBenjaminLewin基因差异表达基因差异表达奢侈基因奢侈基因 （luxury gene luxury gene）管家基因管家基因 （house-keeping genehouse-keeping gene）第十四章 细胞分化与基因表达调控THE CANCER CELLBreastEpithelialTumorCell第二节第二节 癌细胞癌细胞肿瘤肿瘤（tumor）机体在各种致瘤因素作用下，细胞在基因水平上去分机体在各种致瘤因素作用下，细胞在基因水平上去分化，并且失去对其生长的正常调控，导致异常增生。化，并且失去对其生长的正常调控，导致异常增生。分为良性和恶性肿瘤两大类。分为良性和恶性肿瘤两大类。恶性肿瘤也叫癌症恶性肿瘤也叫癌症（cancer）。第十四章 细胞分化与基因表达调控一、癌细胞的主要特征一、癌细胞的主要特征HeLa cancer cells不死性不死性normalcarcinoma in situ 第十四章 细胞分化与基因表达调控迁移性迁移性 第十四章 细胞分化与基因表达调控失失去去接接触触抑抑制制 第十四章 细胞分化与基因表达调控去分化现象去分化现象肿瘤细胞中表达的胎儿肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达同功酶达2020余种。余种。胎儿甲种球蛋白是胎儿胎儿甲种球蛋白是胎儿所特有的，但在肝癌细所特有的，但在肝癌细胞中表达胞中表达 第十四章 细胞分化与基因表达调控代谢旺盛代谢旺盛端粒酶活性高端粒酶活性高生化特征生化特征 第十四章 细胞分化与基因表达调控Huebmer和和Todaro，1972，提出了提出了癌基因学说癌基因学说，主张细胞癌变是，主张细胞癌变是由于病毒基因组中的癌基因引起的。由于病毒基因组中的癌基因引起的。二、肿瘤形成的内因二、肿瘤形成的内因Rous肉瘤病毒与癌基因学说肉瘤病毒与癌基因学说Rous，1911发现、后来证实鸡肉瘤致病因子为病毒，获发现、后来证实鸡肉瘤致病因子为病毒，获1966年年诺贝尔生理医学奖。诺贝尔生理医学奖。Temin和和Batimore，1970，证实证实RSV为反转录病毒，获为反转录病毒，获1975年诺年诺贝尔奖。贝尔奖。后来又证明后来又证明RSV中的致瘤基因就是中的致瘤基因就是src 基因。基因。第十四章 细胞分化与基因表达调控细胞癌基因细胞癌基因病毒癌基因病毒癌基因原原癌癌基基因因(protooncogene)癌基因癌基因(oncogene)现在对癌基因的认识：细胞内的原癌基因是维持细胞正常生命活动现在对癌基因的认识：细胞内的原癌基因是维持细胞正常生命活动所必须的，通常与细胞增殖有关，当原癌基因在结构或其调控系统所必须的，通常与细胞增殖有关，当原癌基因在结构或其调控系统发生变异或抑癌基因突变缺失后，导致细胞发生转化，发生癌症。发生变异或抑癌基因突变缺失后，导致细胞发生转化，发生癌症。从结构上看，细胞癌基因是间断的，有内含子因，基因的跨度较大；病毒是连续的，没有内含子，基因跨度较小。1 原癌基因原癌基因 第十四章 细胞分化与基因表达调控原癌基因的类型原癌基因的类型原癌基因的类型原癌基因的类型 第十四章 细胞分化与基因表达调控2 2 抑癌基因抑癌基因抑制肿瘤发生的基因，其丢失、突变或失去功抑制肿瘤发生的基因，其丢失、突变或失去功能，使原癌基因激活而致癌。能，使原癌基因激活而致癌。抑癌基因的产物是抑制细胞增殖，促进细胞分抑癌基因的产物是抑制细胞增殖，促进细胞分化，抑制细胞迁移，因此起负调控作用。化，抑制细胞迁移，因此起负调控作用。抑癌基因的突变是隐性的。抑癌基因的突变是隐性的。第十四章 细胞分化与基因表达调控抑癌基因的类型抑癌基因的类型 第十四章 细胞分化与基因表达调控Rb（人类视网膜细胞瘤）基因（人类视网膜细胞瘤）基因散发性散发性Rb发生较晚，一般只危及一眼，发生较晚，一般只危及一眼，遗传性遗传性Rb往往危及双眼，往往危及双眼，3岁左右发病岁左右发病形成多个肿瘤。（如成骨肉瘤，乳癌结形成多个肿瘤。（如成骨肉瘤，乳癌结肠癌等）肠癌等）第一个被克隆的抑癌基因第一个被克隆的抑癌基因Rb的突变导致视网膜瘤的突变导致视网膜瘤 第十四章 细胞分化与基因表达调控导致细胞内导致细胞内E2F的组成的组成性活性，促进转录。性活性，促进转录。E2F为转录因子为转录因子G1期期Rb与与E2F结合，结合，抑制抑制E2F的活性。的活性。Rb突变失活，失去突变失活，失去对对E2F的抑制。的抑制。Rb作用机制作用机制 第十四章 细胞分化与基因表达调控3 原癌基因的激活原癌基因的激活基因本身或其调控区发生了变异，导致基因的过表达，基因本身或其调控区发生了变异，导致基因的过表达，或产物蛋白活性增强，使细胞过度增殖，形成肿瘤。或产物蛋白活性增强，使细胞过度增殖，形成肿瘤。A 点突变点突变ras基因家族以点突变为主，如膀胱癌中克隆出来的基因家族以点突变为主，如膀胱癌中克隆出来的c-Ha-ras基因与正常细胞的相比仅有一个核苷酸的差异。基因与正常细胞的相比仅有一个核苷酸的差异。第十四章 细胞分化与基因表达调控B DNA重排重排当发生染色体的易位时，原癌基因处于活跃转录基当发生染色体的易位时，原癌基因处于活跃转录基因强启动子的下游，将产生过度表达。因强启动子的下游，将产生过度表达。如如Burkitt淋巴瘤细胞的染色体易位，使淋巴瘤细胞的染色体易位，使c-myc与与IG重链基因的调控区为邻，其启动子为强启动子，重链基因的调控区为邻，其启动子为强启动子，致使致使c-myc过表达。过表达。第十四章 细胞分化与基因表达调控C 插入激活插入激活某些不含某些不含v-onc的弱转化逆转录病毒，其前病毒的弱转化逆转录病毒，其前病毒DNA插入宿主插入宿主DNA中，引起插入突变。中，引起插入突变。D D 基因扩增基因扩增存在于某些造血系统恶性肿瘤中，如前髓细胞存在于某些造血系统恶性肿瘤中，如前髓细胞性白血病中，性白血病中，c-myc扩增扩增832倍。倍。第十四章 细胞分化与基因表达调控Pathways leading to cancer三、肿瘤形成的外因三、肿瘤形成的外因人类肿瘤约人类肿瘤约80是由于与外界致癌物质接触而引起的。是由于与外界致癌物质接触而引起的。化学致癌物化学致癌物物理致癌物物理致癌物生物致癌物生物致癌物 第十四章 细胞分化与基因表达调控据致癌过程中的作用分：据致癌过程中的作用分：促进剂促进剂启动剂启动剂完全致癌物完全致癌物启动剂启动剂 可直接改变可直接改变DNA的成分或结构，一般一次接触即可完的成分或结构，一般一次接触即可完成作用，引起的细胞改变一般是不可逆的。成作用，引起的细胞改变一般是不可逆的。促进剂促进剂 本身不能诱发肿瘤，但有促进作用。如糖精可促进膀本身不能诱发肿瘤，但有促进作用。如糖精可促进膀胱癌的发生，苯巴比妥促进肝癌的发生。胱癌的发生，苯巴比妥促进肝癌的发生。完全致癌物完全致癌物 兼具启动和促进两种作用，单独作用即可致癌，兼具启动和促进两种作用，单独作用即可致癌，如多环芳香烃、芳香胺、亚硝胺、致癌病毒等。如多环芳香烃、芳香胺、亚硝胺、致癌病毒等。第十四章 细胞分化与基因表达调控1 1 化学致癌物化学致癌物 亚硝胺类，变质蔬菜食品中含量较高，能引起消化系统肿瘤；亚硝胺类，变质蔬菜食品中含量较高，能引起消化系统肿瘤；多环芳香烃类，如苯并芘。多环芳香烃类，如苯并芘。芳香胺类，如乙萘胺、联苯胺等，可诱发泌尿系统的癌症；芳香胺类，如乙萘胺、联苯胺等，可诱发泌尿系统的癌症；烷化剂类，如芥子气、环磷酰胺等，可引起白血病、肺癌、乳烷化剂类，如芥子气、环磷酰胺等，可引起白血病、肺癌、乳 腺癌等；腺癌等；氨基偶氮类，如二甲基氨基偶氮苯（奶油黄），可引起肝癌；氨基偶氮类，如二甲基氨基偶氮苯（奶油黄），可引起肝癌；碱基类似物，如碱基类似物，如5-溴尿嘧啶、溴尿嘧啶、5-氟尿嘧啶；氟尿嘧啶；氯乙烯，与塑料工人的肝血管肉瘤有关。氯乙烯，与塑料工人的肝血管肉瘤有关。某些元素，如铬、镍、砷等也可致癌。某些元素，如铬、镍、砷等也可致癌。第十四章 细胞分化与基因表达调控2 生物性致癌因素生物性致癌因素A 肿瘤病毒肿瘤病毒逆转录病毒，如：人逆转录病毒，如：人T淋巴细胞白血病病毒（淋巴细胞白血病病毒（HTLV）、成人）、成人 T 细胞白血病病毒、爱滋病病毒（细胞白血病病毒、爱滋病病毒（HIV）。）。乙型肝炎病毒（乙型肝炎病毒（HBV）：原发性肝癌。）：原发性肝癌。人乳头瘤状病毒：生殖道肿瘤。人乳头瘤状病毒：生殖道肿瘤。Epstein-Bars病毒：一种疱疹病毒，与儿童的病毒：一种疱疹病毒，与儿童的 Burkitt淋巴淋巴瘤和成人的鼻咽癌发生有关。瘤和成人的鼻咽癌发生有关。后三类都是后三类都是DNA病毒。病毒。第十四章 细胞分化与基因表达调控HIVHerpes VirusAdenovirusMouse Leukemia Virus 第十四章 细胞分化与基因表达调控 B 霉菌霉菌 黄曲霉毒素黄曲霉毒素（aflatoxin）霉变的花生、玉米及谷类含量最多。霉变的花生、玉米及谷类含量最多。黄黄曲曲霉霉毒毒素素B1是是已已知知最最强强的的化化学学致致癌癌物物之之一一，可可引引起人和啮齿类、鱼类、鸟类等多种动物的肝癌。起人和啮齿类、鱼类、鸟类等多种动物的肝癌。第十四章 细胞分化与基因表达调控3 物理因素物理因素诱发皮肤癌、基底细胞癌和黑色素瘤。诱发皮肤癌、基底细胞癌和黑色素瘤。大气臭氧减少大气臭氧减少1%，皮肤癌就要增加，皮肤癌就要增加2%6。A 电离辐射电离辐射B 紫外线紫外线居里夫人居里夫人日本原子弹爆炸后引起白血病的发病率增高日本原子弹爆炸后引起白血病的发病率增高 第十四章 细胞分化与基因表达调控四、生活中防癌四、生活中防癌你打算在今后的生活中注意哪些方面？你打算在今后的生活中注意哪些方面？第十四章 细胞分化与基因表达调控思考：细胞增殖、细胞分化和细胞癌变之间的关系。思考：细胞增殖、细胞分化和细胞癌变之间的关系。英文：英文：celldifferentiation,cancercell,tumorcell 第十四章 细胞分化与基因表达调控THANK YOUTHANK YOUTHE ENDTHE END 第十四章 细胞分化与基因表达调控发育过程中，这些基因按照时间、空间顺序启动和关闭，互发育过程中，这些基因按照时间、空间顺序启动和关闭，互相协调，对胚胎细胞的生长和分化进行调节。相协调，对胚胎细胞的生长和分化进行调节。母体基因，这些基因在在滋养细胞中转录，然后被输入卵细母体基因，这些基因在在滋养细胞中转录，然后被输入卵细胞，如胞，如bcd、hb、nos、cdl等基因。等基因。这些基因产物在胚形成时，沿前后轴形成一个浓度梯度，决这些基因产物在胚形成时，沿前后轴形成一个浓度梯度，决定了胚的前后位置和头尾区域。定了胚的前后位置和头尾区域。Bicoid（bcd）和）和Hunchback（hb）决定胚胎前端的形态，）决定胚胎前端的形态，bcd基因失活会引起头胸部缺失，并使头区变为尾节的特征。基因失活会引起头胸部缺失，并使头区变为尾节的特征。第十四章 细胞分化与基因表达调控分节基因的功能是把胚胎分为划分为体节，分为三类：分节基因的功能是把胚胎分为划分为体节，分为三类：间隙基因（间隙基因（gap genes），成对基因（），成对基因（pair-rule genes）和体节极性基因（）和体节极性基因（segment polarity gene）。）。Torso（tor）决定胚胎末端的形态，这些基因共同决定胚胎）决定胚胎末端的形态，这些基因共同决定胚胎的前后轴。的前后轴。胚胎的背腹轴由胚胎的背腹轴由20多个基因决定，其中多个基因决定，其中Dorsal（dl）突变会）突变会引起胚胎背部化，胚胎只有背部结构而没有腹部结构，而引起胚胎背部化，胚胎只有背部结构而没有腹部结构，而cactus（cat）突变会引起胚胎腹部化。）突变会引起胚胎腹部化。第十四章 细胞分化与基因表达调控Nanos（nos）和）和Caudal（cdl）等决定后端的形态。）等决定后端的形态。间隙基因。如间隙基因。如kr、kni等的基因产物将胚分为相当于等的基因产物将胚分为相当于3个个体节的区域。间隙基因产物在它们各自的表达区内形成体节的区域。间隙基因产物在它们各自的表达区内形成浓度梯度，这些梯度提供位置信息给成对基因。浓度梯度，这些梯度提供位置信息给成对基因。成对基因的功能是把将间隙基因分成的区域进一步划成对基因的功能是把将间隙基因分成的区域进一步划分为体节，是胚胎分节的前奏。分为体节，是胚胎分节的前奏。第十四章 细胞分化与基因表达调控这三组基因也是等级关系，间隙基因控制成对基因，这三组基因也是等级关系，间隙基因控制成对基因，成对基因控制体节极性基因。成对基因控制体节极性基因。体节极性基因如体节极性基因如en、wg被成对基因激活，分别在每个体被成对基因激活，分别在每个体节的前、后部细胞中表达，以形成和维持体节结构。节的前、后部细胞中表达，以形成和维持体节结构。体节极性基因又激活同源异形基因（体节极性基因又激活同源异形基因（homeotic gene，hox）。决定每一体节的性质与形态特征，即选择体节向某）。决定每一体节的性质与形态特征，即选择体节向某个方向发育、分化。同源异形基因的突变导致发育的异常，个方向发育、分化。同源异形基因的突变导致发育的异常，如在本来该长触角的地方长出腿来，而在该形成平衡棒的如在本来该长触角的地方长出腿来，而在该形成平衡棒的部位长出第二对翅。部位长出第二对翅。第十四章 细胞分化与基因表达调控