第十五章_细胞分化与基因表达调控

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1、第十五章细胞分化与胚胎发育第一节细胞分化第二节胚胎发育中的细胞分化1第一节细胞分化在个体发育中,细胞的后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化(differentiation)，其本质是基因选择性表达的结果，即基因表达调控的结果。细胞分化的关键在于组织特异性基因在时间、空间上的选择性表达，导致特异性蛋白质的合成一、细胞分化的基本概念23Human:1014cells,>200celltypes4分化细胞的特点分化细胞具有以下四个特点：个体中所有不同种类的细胞的遗传背景完全一样。分化细胞彼此之间在形态、结构、功能方面的不同是由于其拥有不同的蛋白质所致。细胞分化中

2、最显著的特点是分化状态的稳定性。虽然细胞分化是一种相对稳定和持久的过程,但是在一定的条件下,细胞分化又是可逆的。51、细胞分化是基因选择性表达的结果分子杂交技术检测基因及其表达62、组织特异性基因与管家基因管家基因(house-keepinggenes)，或管家基因：是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的；组织特异性基因(tissue-specificgenes)，或称奢侈基因(luxurygenes)：是指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与特异的功能调节基因（regulatorygene）：

3、产物用于调节组织特异性基因的表达，起激活或者起阻遏作用73、组合调控引发组织特异性基因的表达组合调控概念：有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。生物学作用：借助于组合调控，一旦某种关键性基因（主导基因）调控蛋白与其它调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至可以诱发整个器官的形成。如启动骨骼肌细胞分化的调控蛋白ＭyoD和眼发育的Ey基因。分化启动机制：靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动。894、单细胞有机体的细胞分化单细胞与多细胞

4、有机体细胞分化的不同之处：前者多为适应不同的生活环境，如黏菌的细胞分化，而后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复杂。10115、转分化与再生●一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞现象称转分化（transdifferentiation）。●转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化（Redifferentiation）的过程。●生物界普遍存在再生现象（regeneration），再生是指生物体缺失部分后重建过程，广义的再生可包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。●不同的

5、细胞有机体，其再生能力有明显的差异。包括生理性再生和修复性再生12二、细胞的全能性与多能干细胞1、细胞的全能性(totipotency)全能性概念：是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性。受精卵、早期胚胎细胞、植物细胞具有全能性。随着分化程度提高，动物细胞的全能性逐渐变窄，丧失了发育成为个体的能力。但细胞核方面，它包含有保持物种遗传性所需的全套基因，因此在理论上高度分化细胞的细胞核仍具有全能性。13植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常植株1415动物细胞的全能性16172、干细胞（Stemcell）具有多潜能性的细胞称为干细胞，在一定条件下，可

6、以分化为多种功能细胞。具有自我更新和多向分化潜能两个特征。多潜能性（pluripotency）：高等动物的细胞随胚胎的发育，细胞逐渐丧失发育成个体的能力，仅具有分化成为有限细胞类群及构建组织的潜能，这种潜能称为多潜能性。18胚胎干细胞（Embryonicstemcells)19成体干细胞（adultstemcells）-组织干细胞20干细胞类型有分化潜能(1)单能干细胞（Monopotentialstemcell）21（2）多能干细胞（Pluripotentstemcells）2223（3）全能干细胞胚胎干细胞（Embryonicstemcells）2425263、影

7、响细胞分化的因素（A）受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响（B）胞外信号分子对细胞分化的影响(如眼的发生)（C）细胞间的相互作用与位置效应（D）细胞记忆与决定（E）环境对性别决定的影响（F）染色质变化与基因重排对细胞分化的影响27（A）受精卵细胞质的不均一性动物受精卵并不是均一结构，而是具有高度的异质性。卵细胞具有极性，可分为动物极（核靠近的一极）和植物极。其次，卵细胞中的蛋白质、mRNA并非均匀分布的，而是定位于特定的空间。多数mRNA和蛋白质结合处于非活性状态，成为隐蔽mRNA（maskedmRNA）。在卵裂过程中，不同的细胞质被分