细胞分化与基因表达调控

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1、细胞同步化的方法动粒与着丝粒的区别G1期,G/S期,G2/M期,中期到后期的调控机制1第十二章细胞分化与基因表达调控2细胞生长细胞代谢细胞增殖细胞分化细胞通讯细胞衰老细胞死亡……细胞类型形成组织器官形成个体发育基因表达调控细胞的重大生命活动：细胞分化（celldifferentiation）：经分裂形成在形态、结构和功能上不同的稳定的细胞类群的过程；是个体发育的基础和核心。3细胞分化细胞类型1细胞类型2细胞类型3……细胞衰老细胞凋亡永生细胞（癌症）去分化增殖细胞分化与机体的正常功能：细胞分化是个体行使正常功能的保证。本质：细胞的基因组相同，但表达谱不同；使细胞能行使不同的功能（分

2、工）；核心：基因是如何有序表达的？（调控）。4一细胞分化一、基本概念（一）基因的选择性表达（主线）实验证据（分子杂交）：不同的细胞类型（celltypes)中，DNA相同，mRNA种类不同，蛋白质种类不同。结论：相同的基因组在不同细胞中的选择性表达；细胞分化是基因选择性表达的结果。5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6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

3、的过程,但是在一定的条件下,细胞分化又是可逆的。7（二）管家基因和奢侈基因管家基因（housekeepinggenes)：维持细胞基本功能所必需的基因，在所有细胞类型中均表达。e.g.,肌动蛋白、微管蛋白、组蛋白、核糖体蛋白、TAC循环的关键酶，etc.组织特异性基因（tissue-specificgenes):在不同的细胞类型中特异性地表达，使细胞形成特定的形态结构，行使特定的功能。e.g.,卵清蛋白、胰岛素、血红蛋白，etc.调节基因（regulatorygenes):调节基因的表达。(?)8（三）组织特异性基因调控的基本模式细胞分化过程是由一系列基因产物（regulator

4、yproteins）调控的。i.e.,每个基因的表达都必须：在正确的细胞中；在正确的时间；对正确的信号产生正确的反应；产生正确的表达水平。问题：细胞是如何协调（coordinate）这一过程的？答案：一个关键的调控蛋白，可以调控一系列下游基因，完成细胞分化。9肾上腺（糖）皮质激素／受体的调控模式10MyoD在骨骼肌细胞分化中的关键作用比喻：关键调控蛋白－打开组合密码锁的最后一个数字。11组合调控：少数调控蛋白完成众多细胞类型的分化比喻：调控蛋白，如同单词和文章。Limitedwordsunlimitedmeaning12例子：眼形成的关键调控蛋白Ey（果蝇）ey基因早期细胞（发育

5、成腿）腿中眼细胞分化眼形成13（五）转分化和再生转分化（trans-differentiation）：由一种分化的细胞类型转化为另一种细胞类型。转分化：去分化再分化（dedifferentiation）（redifferentiation）再生：转分化重新启动细胞周期（G0－M)多能干细胞例子：植物细胞愈伤组织根芽形成植株再生动物：伤口愈合；肝再生；Wolftion晶体再生；低等生物的肢体再生；etc.（神经细胞分裂再生？）增殖去分化再分化14单细胞有机体的细胞分化●与多细胞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，而后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。●

6、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。15二、影响细胞分化的因素（一）细胞的全能性（totipotency）：单个细胞形成完整个体的能力。e.g.，受精卵、早期胚胎细胞；现已证实高度分化的细胞也具有全能性。（基础、内因）实验证据：植物体细胞胚胎发生（plantsomaticembryogenesis）;动物克隆（1997，多莉羊；……）高度分化的动植物体细胞，在遗传背景（基因组DNA)和功能上均是全能的。16植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常植株17动物细胞的全能性如蛙红细胞核移植后发育成蝌蚪Dolly羊的诞生说明高度分化的哺乳动物体细胞核也具有发育全能

7、性干细胞(Stemcell)与细胞发育潜能18干细胞的基本概念1、定义：具有自我复制的能力，在一定条件下能够分化成各种功能细胞。2、分类：（1）全能干细胞，包括：胚胎干细胞（embryonicstemcells,ES细胞）生殖干细胞（embryonicgermcells,EG细胞）具有全能性，能够分化成全身200多种细胞类型，进一步形成机体的任何组织和器官。（2）多能干细胞：具有分化成多种细胞和组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力。（3）专能干细胞：只能向一种或密切相关的两