十一章节细胞分化differentiation.ppt

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1、十一章节细胞分化differentiation Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望人类早期个体发育示意图人类早期个体发育示意图第一节第一节 细胞分化的基本概念细胞分化的基本概念一、细胞分化的概念一、细胞分化的概念 细胞分化是指从受细胞分化是指从受精卵开始的个体发育过精卵开始的个体发育过程中细胞之间逐渐产生程中细胞之间逐渐产生稳定差异的过程。细胞稳定差异的过程。细胞分化也可以说是细胞由分化也可以说是细胞由形态和功能非专一性形态和功能非专一性（非特化性）状

2、态向形（非特化性）状态向形态和功能的专一性（特态和功能的专一性（特化性）状态转变的过程。化性）状态转变的过程。完整的细胞分化概念包括时间完整的细胞分化概念包括时间和空间两方面的变化过程和空间两方面的变化过程 时时间上的分化间上的分化 v 指指不不同同的的发发育育时时间间内内细细胞胞之间的差异之间的差异。空间上的分化空间上的分化v 指指处处于于不不同同空空间间位位置置中中的的同同一一种种细细胞胞的的后后代代之之间间出出现现的差异。的差异。v分化的主要标志是细胞内开分化的主要标志是细胞内开始合成新的特异性的蛋白质；始合成新的特异性的蛋白质；浆细胞中的浆细胞中的-球蛋白球蛋白 肌细胞中的肌球蛋白和肌

3、细胞中的肌球蛋白和 肌动肌动蛋白蛋白 红细胞中的血红蛋白等红细胞中的血红蛋白等v细胞分化的分子基础是细细胞分化的分子基础是细胞固有基因的正常的、严胞固有基因的正常的、严格有序的表达；格有序的表达；v细细胞胞分分化化进进程程是是细细胞胞原原有有的的高高度度可可塑塑性性分分化化潜潜能能逐逐渐渐减减少和消失的过程；少和消失的过程；v细细胞胞分分化化和和分分裂裂有有密密切切的的关关系。系。分分 化化 进进 程程胚泡胚泡 桑椹胚桑椹胚（8 8 8 816161616个细胞的卵裂球个细胞的卵裂球个细胞的卵裂球个细胞的卵裂球 ）受精卵受精卵卵裂卵裂卵裂卵裂外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层皮肤、眼睛和皮肤

4、、眼睛和神经系统等神经系统等骨骼、血液和骨骼、血液和肌肉等组织肌肉等组织肝、肺和肠以肝、肺和肠以及一些腺体等及一些腺体等植入植入二、细胞的全能性二、细胞的全能性二、细胞的全能性二、细胞的全能性（一）细胞的全能性一）细胞的全能性单单个个细细胞胞在在一一定定条条件件下下分分化化发发育育成成为为完完整整个个体体的的能能力力称称为为细细胞胞全全能能性性。这这种种细细胞胞可可以以分分化化为为全全身身各各种种类类型型的的细细胞胞，从从而而可可以以形形成成各种器官。各种器官。v 哺乳动物和人类的受精卵；哺乳动物和人类的受精卵；v 早期的胚胎细胞早期的胚胎细胞 （受精卵（受精卵-8-8细胞期）细胞期）v 体细

5、胞的全能性体细胞的全能性v 体细胞的全能性只保留体细胞的全能性只保留在少数低等动物中，如水螅的在少数低等动物中，如水螅的细胞可以发育为一个完整的个细胞可以发育为一个完整的个体。体。v体细胞核的全能性体细胞核的全能性 克隆羊（多利克隆羊（多利）多能性细胞多能性细胞单能性细胞单能性细胞个体发育过程中细胞分化的规律个体发育过程中细胞分化的规律全能全能单能单能多能多能三、细胞决定三、细胞决定 在胚胎发育三胚层期，在细在胚胎发育三胚层期，在细胞之间出现可识别的形态和功能胞之间出现可识别的形态和功能差异之前，细胞已具备按特定的差异之前，细胞已具备按特定的方向分化，最终形成一定表型的方向分化，最终形成一定表

6、型的细胞的能力。这种细胞的发育选细胞的能力。这种细胞的发育选择叫做细胞决定。择叫做细胞决定。细胞决定是细胞潜能逐渐受细胞决定是细胞潜能逐渐受限的过程，限的过程，也是有关分化的基也是有关分化的基因选择性表达前的过渡阶段，因选择性表达前的过渡阶段，具有高度的遗传稳定性具有高度的遗传稳定性。细胞分化具有相对不可逆性细胞分化具有相对不可逆性 去分化去分化 转分化转分化如：表皮细胞在过量的维生素如：表皮细胞在过量的维生素A的作用下的作用下转分化为粘液细胞转分化为粘液细胞第二节第二节 细胞分化的分子基础细胞分化的分子基础1.1.奢侈基因奢侈基因 奢奢侈侈基基因因是是表表达达细细胞胞分分化化时时出出现现的的

7、特特异异蛋蛋白白质质的的基基因因，参参与与细细胞胞分分化化方方向向的的确确定定。如如表表达达红红细细胞胞中中血血红红蛋蛋白白的的基基因因、表达肌细胞中肌动蛋白和肌球蛋白基因表达肌细胞中肌动蛋白和肌球蛋白基因2.2.管家基因管家基因 管管家家基基因因是是表表达达维维持持细细胞胞生生存存所所必必须须的的蛋蛋白白质质的的基基因因，不不参参与与细细胞胞分分化化方方向向的的确确定定，如如表表达达染染色色体体的的组组蛋蛋白白、膜膜蛋白、细胞周期蛋白及酶蛋白的基因等。蛋白、细胞周期蛋白及酶蛋白的基因等。一、细胞分化实质是基因选择性表达的结果一、细胞分化实质是基因选择性表达的结果二二.细胞分化基因表达的调控细

8、胞分化基因表达的调控q 转录水平的调控转录水平的调控;q 翻译水平的调控翻译水平的调控;q 蛋白质合成后活性水平的蛋白质合成后活性水平的 调控。调控。转录水平的调节转录水平的调节转录水平的调节转录水平的调节顺式作用元件和反式作用因子顺式作用元件和反式作用因子顺式作用元件和反式作用因子顺式作用元件和反式作用因子顺式作用元件顺式作用元件反式作用因子反式作用因子结合结合启动奢侈启动奢侈基因表达基因表达抑制奢侈抑制奢侈基因表达基因表达调节细胞调节细胞分化分化同源框基因同源框基因同源框异同源框异形域蛋白形域蛋白转录转录因子因子启动基启动基因表达因表达抑制基抑制基因表达因表达 同源框基因（同源框基因（Ho

9、xHox基因）基因）转录因子和转转录因子和转录调控区结合录调控区结合调节细调节细胞分化胞分化DNADNA甲基化甲基化DNADNA甲基甲基化化（C CG G）抑制转录因抑制转录因子和转录调子和转录调控区结合控区结合抑制基抑制基因表达因表达调节细胞分化调节细胞分化v果蝇唾腺细胞染色体膨松区的生果蝇唾腺细胞染色体膨松区的生成和消失成和消失v 血红蛋白合成的调控血红蛋白合成的调控第三节第三节 影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素 一、细胞核和细胞质的相互作用一、细胞核和细胞质的相互作用对分化的影响。对分化的影响。1.细胞核对细胞质的作用细胞核对细胞质的作用2.2.细胞质对细胞核的影响细胞质对细胞核的影

10、响v 爪蟾的肾细胞核注如到蝾螈的卵母爪蟾的肾细胞核注如到蝾螈的卵母细胞；细胞；v HeLaHeLa细胞和鸡红细胞融合。细胞和鸡红细胞融合。二二、诱导和抑制对细胞分化的影响、诱导和抑制对细胞分化的影响在胚胎发育过程中，胚层之间相在胚胎发育过程中，胚层之间相互促进分化的正向作用称为胚胎互促进分化的正向作用称为胚胎诱导诱导或者分化诱导分化诱导。脊索脊索神经板神经板神经管神经管角膜中胚层中胚层外胚层未外胚层未分化细胞分化细胞神经褶神经褶脑泡原基脑泡原基神经系统神经系统1.1.胚胎诱导胚胎诱导晶状体晶状体2.2.分化抑制分化抑制 完成分化的细胞可以通过产完成分化的细胞可以通过产生抑素来抑制附近的细胞进行

11、同生抑素来抑制附近的细胞进行同样的分化，这就是分化抑制样的分化，这就是分化抑制三、三、激素和细胞粘合分子对分激素和细胞粘合分子对分化的影响化的影响 四、四、位置信息对分化细胞的影位置信息对分化细胞的影响响 第四节第四节 细胞分化和癌细胞细胞分化和癌细胞小小 结结第一节第一节 细胞分化的基本概念细胞分化的基本概念 细胞分化、全能性、细胞决定细胞分化、全能性、细胞决定第二节第二节 细胞分化的分子基础细胞分化的分子基础 奢侈基因、管家基因奢侈基因、管家基因第三节第三节 影响细胞分化的因素影响细胞分化的因素 胚胎诱导、分化抑制胚胎诱导、分化抑制第四节第四节 细胞分化和癌细胞细胞分化和癌细胞 癌细胞和细胞分化的关系癌细胞和细胞分化的关系正常血红蛋白的分子结构正常血红蛋白的分子结构 和发育演变和发育演变血红蛋白血红蛋白（hemoglobin,Hb)珠蛋白珠蛋白血红素血红素血红蛋白分子是由四个亚单位血红蛋白分子是由四个亚单位构成的四聚体构成的四聚体每个亚单位每个亚单位一条珠蛋白肽链一条珠蛋白肽链一条血红素辅基一条血红素辅基1.分子结构分子结构珠蛋白肽链有珠蛋白肽链有7种：种：、（G G、A A ）、）、。一对一对链和一对链和一对非非链。链。6 6类。类。2.各种血红各种血红 蛋白的发育蛋白的发育演变演变链链141AA合成合成、链链146AA合成合成、（G G、A A ）、）、