细胞分化与基因调控王玉娟

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1、细胞分化与基因调控第十七章细胞分化与基因调控第一节细胞分化的基本概念第二节胚胎细胞的分化第三节细胞分化的外在影响因素第四节细胞分化的基因表达第五节细胞分化与癌变第一节细胞分化的基本概念细胞分化是指胚胎细胞分裂后未定型的细胞，在形态和生化组成上向专一性或特异性方向分化，或由原来较简单、具有可塑性的状态向异样化稳定状态进行分化的过程。高等生物体都是由受精卵发育而成的，在发育过程中，通过细胞增殖增加细胞的数量，通过细胞分化形成不同类型的细胞。所以，细胞分化也就是一种类型的细胞在形态结构、生理功能和生物化学特性等方面，稳定的转变成多种不同类型细胞的过程。细胞分化过程中，细胞形态结构发生变化

2、的同时，生化特性和生理功能也发生相应的变化，因此细胞的形态结构、生化特性和生理功能可作为识别细胞分化的3项指标。第一节细胞分化的基本概念例如，成熟红细胞中间凹陷，呈圆盘状，无核，产生血红蛋白，具有携带氧和二氧化碳的功能；神经细胞多突起，产生神经递质，具有传导信息的功能。这些都是典型分化细胞的标志。个体组织、器官、系统细胞分化示意图脊椎动物的发育从受精开始卵细胞含有供形成胚胎所需的营养成分，受精触发后，精子只提供小而致密的核，称为雄性原核，与雌性原核融合受精卵的早期分裂称为卵裂受精后30h，受精卵向子宫方向移动，并迅速进行卵裂约在第三天，卵裂球形成由12-16个细胞，形似桑葚的桑椹胚

3、当细胞由32-64个细胞组成时，桑椹胚内逐渐形成空隙，形成中空的球形结构，叫胚泡胚泡阶段，可以明显区分两种类型的细胞，胚极滋养层和内细胞团胚泡进入子宫内膜层的过程叫做，植入。植入中的胚泡，逐渐形成3层，其中，外胚层表皮，神经组织，中胚层真皮，骨骼，肌肉，心脏，血管，血细胞，结缔组织内胚层肺，肝，胰，消化道上皮等内脏器官脊椎动物的发育细胞分化是基因选择性表达的结果。换句话说，基因表达的差异形成形态、功能各异的细胞。从分子水平上看，细胞分化意味着机体内不同细胞中有不完全一致的基因活性，而表现为某些特异性蛋白质的合成。第一节细胞分化的基本概念第一节细胞分化的基本概念比如，红细胞的血红蛋白

4、，浆细胞的抗体和输卵管细胞的血清蛋白这是由于在特定细胞中，某些基因在一定时间内，选择性的激活，因此，基因表达的调控是研究细胞分化的核心问题。只有了解基因调控的复杂机制后，才能在分子水平上阐明细胞分化更精细的过程。第二节胚胎细胞的分化细胞分化可以出现在生物体的整个生命过程中，但分化最重要的时期是胚胎期，此时，细胞分化的表现最典型、最迅速，并且受许多因素的影响。一胚胎细胞分化的潜能与决定细胞做出的发育选择称为细胞决定。在生物体发育的早期阶段，所有细胞都有发育成不同组织或细胞类型的潜能，这种潜能称为全能性。第二节胚胎细胞的分化但事实上，并非胚胎早期细胞能随意分化成某一细胞类型或组织，细胞

5、只能按照已做出的发育选择，向决定的方向分化。第二节胚胎细胞的分化一胚胎细胞分化的潜能与决定在胚胎3胚层形成后，随着细胞空间关系和微环境的差异，各胚层细胞的发育去向就已经决定下来了。这些细胞分化潜能被局限化，只能发育成为本胚层的组织、器官。第二节胚胎细胞的分化一胚胎细胞分化的潜能与决定在发育过程中，各器官的预定区逐渐出现，细胞分化的潜能进一步局限化。此时的细胞具有演变成多种表型的能力，称为多能细胞。再进一步就是向专能稳定型分化。因此细胞决定是发育潜能逐渐局限化的过程，即选择基因表达的过渡阶段，此时细胞虽然还没有可分辨的分化特征，但已具备向某一特定方向分化的能力。第二节胚胎细胞的分化一

6、胚胎细胞分化的潜能与决定受精卵每次卵裂，细胞核内的物质，包括基因组都均匀的分配到子细胞内，所以子细胞中的遗传物质是相同的。但受精卵细胞质各区的组分并不相同，卵裂使不同的胞质组分分割进入各卵裂细胞。第二节胚胎细胞的分化二细胞质的作用从卵母细胞开始，细胞质或表面区域就是不均质的，这种不均质性，对胚胎的早期发育有很大影响，在一定程度上决定细胞的早期分化。这些特殊物质被称为决定子，决定子支配着细胞分化途径。第二节胚胎细胞的分化二细胞质的作用第二节胚胎细胞的分化二细胞质的作用决定子在卵母细胞中已经形成，受精卵在数次卵裂过程中，决定子一次次的重新改组，分配。卵裂后决定子的位置固定下来，并分配

7、到不同的细胞中，子细胞便产生差别。细胞质通过氧化磷酸化和无氧酵解为细胞提供了大部分能量，其中核糖体还含有几乎全部蛋白质合成所需要的组装。细胞核可提供mRNA和其他核酸分子（tRNA和rRNA）的合成模板。第二节胚胎细胞的分化三核质的相互作用因此，核和质的作用是相互依存不可分割的，一方面细胞核中的基因对胞质的代谢起调节作用，另一方面细胞质对核内基因的活性有控制作用。第二节胚胎细胞的分化三核质的相互作用（一）细胞质对细胞核的作用细胞分化过程中，细胞核的遗传潜力，即核基因的