细胞生物学细胞分化

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1、第十二章细胞分化Human:1014cells,>200celltypes由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化。细胞分化Celldifferentiation上皮组织肌肉组织神经组织结缔组织细胞分化在胚胎时期达到最大限度（一）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如鸡的输卵管细胞合成卵清蛋白，成红细胞合成β-珠蛋白，胰岛细胞合成胰岛素，这些细胞都是在个体发育中逐渐产生的。用上述三种蛋白的基因分别作探针，对三种细胞中提取的总DNA的限制性酶切片段进行So

2、uthern杂交实验。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（分工）；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。（二）组织特异性基因与管家基因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；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.管家基因(house-keepinggenes)：或称奢侈基因(luxurygenes)，是指不同的细胞

3、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。e.g.,卵清蛋白、胰岛素、血红蛋白，etc.组织特异性基因(tissue-specificgenes)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。调节基因：细胞分化过程是由一系列基因产物（regulatoryproteins）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？（三）组织特异性基因调控的基本模式调控蛋白，如同单词和

4、文章Limitedwordsunlimitedmeaning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组合调控引发组织特异性基因的表达分化启动机制：在启动细胞分化的各类调节蛋白组合中，其中往往是只有一两种调控蛋白是起决定性的因子。这样，单一调控蛋白就有可能启动整个的细胞分化过程。体外培养的来自皮肤结缔组织的成纤维细胞转入关键性调控蛋白MyoD皮肤结缔组织的成纤维细胞表现出骨骼肌细胞的特征:如表达大量的肌动蛋白和肌球蛋白构成收缩器，并融合成肌细胞样的多核细胞等。借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它调控蛋白形成适

5、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。例子：果蝇眼形成的关键调控蛋白eyEy蛋白除了能启动细胞某些特异基因的表达，诱导某类分化外，其启动的某些基因本身可能又是另一些基因调节蛋白，它们进一步启动其他特异基因表达，诱导分化更多的细胞类型，形成由多种不同类型细胞组成的有序三维群体即导致器官形成。果蝇ey基因转入第三节影响细胞分化的因素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。细胞的全能性(totipotency)：e.g.，受精卵、早期胚胎细胞；植物体细胞胚胎

6、发生（plantsomaticembryogenesis）（基础、内因）动物细胞的全能性如蛙skin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性Dolly:Alambwithnofather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。多莉羊的克隆细胞核始终保持其分化的全能胚胎干细胞（embryonicstemcell,ES细胞）指从原始生殖细胞或着床前的内细胞团获得的一种具有多潜能性、可发育成为各种细胞、同时可保持不分化状态而持续生长的克隆细胞系。(胚胎)滋养层a.取自终止妊

7、娠的胎儿的性器官组织。人胚胎干细胞的来源b.取自体外受精胚胎囊胚期内层细胞。c.通过体细胞核转移技术获得胚泡用于制造转基因动物受精后第3.5天的囊胚骨髓多能造血干细胞，它可分化出十二种血细胞，但不能分化出造血系统以外的其它细胞。多能干细胞（stemcell）动物细胞随着胚胎的发育，细胞丧失了发育成个体的能力，仅具有分化成有限细胞类型及构建组织的潜能，这种潜能称为多潜能性。具有多潜能性的细胞称为多能干细胞。单能干细胞Monopotentialstemcell终末分化:由定向干细胞最终形成特化细胞类型的过程。只能向一种类型或密切相关的两种类型的细

8、胞分化。如上皮组织基底层的干细胞。从全能性到多能性，再到单能性，最后失去分化潜能成为成熟定型的细胞。干细胞来源胚胎干细胞（embryonicstemcells,ES