细胞分化干细胞细胞生物学

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1、细胞分化与干细胞Humancells：Number：1014cells,>200celltypes细胞分化Question1：受精卵是如何发育成一个人的？受精卵是如何发育成具有不同功能的组织器官的？增殖增殖如果只有细胞增殖，没有细胞分化，就只能形成一细胞团，而不能形成人体。在个体发育过程中，后代细胞间在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化是多细胞有机体发育的基础与核心。组织、器官、系统个体细胞分化(celldifferentiation)（一）细胞分化表现为细胞形态结构发生稳定性差异。----稳定，与功能相适应一、细胞分化的基本特

2、征骨骼肌细胞红细胞神经细胞细胞决定(celldetermination)细胞决定是指细胞在发生可识别的形态变化之前,就已受到约束而确定了分化方向,这时细胞内部已发生了稳定的变化,基因活动模式已经开始改变，确定了未来的发育命运。（二）细胞分化的时空性。*遗传稳定性：果蝇成虫盘细胞的移植实验*决定制约着细胞分化的方向果蝇成虫盘细胞的移植实验细胞决定实验示意图细胞分化的有序性单细胞生物：时间性多细胞生物：时间性＋空间性（三）细胞分化的可逆性——去分化与转分化去分化(dedifferentiation)在特定条件的诱导下，高度分化的细胞可以失去特有的结构

3、和功能，变为具有未分化细胞的特性。这种现象叫做去分化。正常分化的细胞癌细胞射线、药物、毒物...转分化(transdifferentiation)从一种特化细胞类型转变为另一种类型的分化细胞的现象。培养基中缺乏维生素A培养基中富含维生素A人皮肤基底层细胞角化细胞粘膜上皮细胞或具有纤毛的上皮细胞（四）个体发育中细胞分化的潜能性1、细胞发育潜能在发育过程中逐渐变窄桑葚胚囊胚原肠胚单个细胞在一定条件下具有分化发育成完整个体的能力。全能细胞（totipotentcell)多能细胞（pluripotentcell)分化潜能受限，失去发育成完整个体的能力，但

4、仍具有发育成多种表型的能力。随着细胞分化，细胞的分化潜能进一步受到限制，只有分化形成某一类型细胞的能力。稳定型单能(unipotency)因此，就其分化潜能来讲，动物细胞的全能性随着细胞分化程度提高，而逐渐“变窄”，此为细胞分化的普遍规律。外胚层中胚层内胚层生殖细胞全能细胞多能细胞单能细胞在胚胎发育过程中，由全能多能单能的发育趋向，是细胞分化的一个普遍规律2、细胞生理状态随分化水平而变化细胞的分裂能力细胞对环境因子的反应性高度分化的植物细胞仍具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株。证据一：3、分化细胞细胞核的全能性1958年有人用野生胡

5、萝卜游离的韧皮部细胞进行体外培养的实验中，观察到已经高度分化的细胞可以重新分裂而回得到胚性细胞状态，这种现象叫做去分化或称脱分化，然后通过再分化形成根茎，最终发育成完整的新植株。证据二：动物细胞核移植实验爪蟾核移植实验哺乳动物核移植实验—“多莉”（Dolly）羊的诞生红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？红细胞血红蛋白基因开启合成血红蛋白肌细胞肌动蛋白基因开启合成肌动蛋白细胞分化的实质是细胞按照一定程序发生的差别基因表达二、细胞分化的调控分子杂交技术检测基因及其表达不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，其产物不仅决定细胞的形态结构，而且

6、执行各自的生理功能。细胞总DNA细胞总RNA输卵管细胞成红细胞胰岛细胞输卵管细胞成红细胞胰岛细胞卵清蛋白基因++++--β-珠蛋白基因+++-+-胰岛素基因+++--+实验方法Southern杂交Northern杂交又称组织特异性基因(tissue-specificgenes)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；如红细胞的血红蛋白基因，皮肤的角蛋白基因。管家基因(house-keepinggene)：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；如核糖体蛋白，线粒

7、体蛋白，膜蛋白、组蛋白。奢侈基因(luxurygene)（一）细胞分化与差异基因表达细胞分化的基因表达调控可以发生在转录、翻译以及蛋白质形成后活性修饰等不同水平，其中转录因子介导的转录水平调控最为重要。--顺式作用元件（包括启动子、增强子、沉默子），促进基因转录活性，调节基因的组织专一性表达。--反式作用因子（又叫转录因子或调节蛋白），结合特异的顺式作用元件而激活基因的转录。--包括转录激活和转录抑制两方面。--DNA甲基化--组蛋白的共价修饰（二）差别基因表达的转录水平调控DNA甲基化修饰主要与基因抑制有关人类胚胎红细胞中珠蛋白基因的甲基化基因

8、活化蛋白引导的染色质局部结构改变●转录后的加工调节●非编码RNA在细胞分化中的作用●基因重排和基因调控在卵裂期间，不同的细胞质组分被分配