第十二章 细胞分化与基因表达调控

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1、第十二章细胞分化与基因表达调控教学目的：1掌握细胞分化的本质及影响因素2了解基因表达调控的种类及机理教学重点：细胞分化的本质及影响因素教学难点：转录水平的基因调控讲授法引言上面我们介绍了细胞分裂的有关问题，较为普遍的细胞分裂方式为有丝分裂和减数分裂，在生物的个体发生中，这两种分裂方式交替发生，以保证生物种族的延续。第一节细胞分化一、细胞分化（celldifferentiation）的概念及特点概念简单说细胞分化（celldifferentiation）是个体发育过程中细胞之间产生稳定差异的过程。所以，细胞分化是指同源细胞通过分裂，发生形态、结构与功能特征稳

2、定差异的过程。二、细胞分化的实质1细胞分化是基因选择性表达的结果在个体发育过程中基因按照一定程序相继活化的现象，称为基因的差次表达（differentialexpression）或顺序表达（Sequentialexpression）。即在同一时间内不是所有的基因都具活性，而是有的有活性，有的无活性，有些细胞是这部分基因有活性，有些细胞则是另外一些基因有活性。2组织特异性基因和管家基因一类是维持细胞最基本生命活动的基因，是所有一切细胞都需具备的，由此译制基本生命活动所必需的结构和功能蛋白。这类基因称“House-keepinggene”，译为“管家基因”，它

3、们与细胞分化关系不大。如编码与细胞分裂、能量代谢、细胞基本建成有关的蛋白质的基因属此类。另一类是译制特异蛋白质的基因，与细胞的基本生存无直接关系，但与细胞分化关系密切，被称为“Luxurygene”，译为奢侈基因。3组合调控引发组织特异性基因的表达三、影响细胞分化的因素弄清了细胞分化的实质，研究者们便把注意力集中到基因选择表达的控制机理方面。除细胞核与细胞质的相互作用对细胞分化的影响外，包括环境在内的诸多因素均对细胞分化有重要的影响。（一）细胞的全能性（二）影响细胞分化的因素1胞外信号分子2细胞记忆与决定3受精卵细胞质的不均一性4细胞间的相互作用与位置效应

4、5环境对性别决定的影响6染色质变化与基因重排7细胞核对细胞分化的作用8细胞质对细胞分化的作用四、细胞分化与胚胎发育第二节癌细胞（cancercell）是生物体内由正常细胞转变成的不受控制地恶性增殖细胞，细胞一旦发生癌变，其生物学属性则发生一系列变化。可认为是不正常的细胞分化过程。一、主要特征二、致癌因素三、癌基因（Oncogene，onc）与抑癌基因60年代末发现癌基因的存在。本世纪初（1908）发现多种病毒可引起肿瘤的发生，称这些病毒为肿瘤病毒或致癌病毒（Oncogenicvirus），有DNA肿瘤病毒和RNA肿瘤病毒，主要的是RNA肿瘤病毒，被称为逆转

5、录病毒（retrovirus）。其中含有病毒癌基因（V-oncogne）RNA肿瘤病毒↓侵染寄主细胞RNA↓反转录cDNA（互补DNA）↓DNA双螺旋↓整合到寄主染色体一同复制，此时称细胞癌基因（C-oncogene）或原癌基因（proto—oncogene）指存在于细胞中的与V-oncogene相对应的同源序列。原癌基因（细胞癌基因）存在于正常的细胞中，处于被阻遏状态或许还参与细胞正常活动。但是Proto-oncogene（C-oncogene）↓致癌因子oncogene（癌基因）↓导致细胞发生癌变第三节真核细胞基因表达的调控一、复制水平上对基因表达的调

6、控主要包括：染色体消减和失活，以及基因扩增。意义：基因扩增是一种通过改变基因数量来调节基因表达的方式，以便在短期内产生出某一基因拷贝，以调节基因表达。二、转录水平上对基因表达的调节通过某种机制，在一定时间控制mRNA的转录。如果是这样，那么细胞分化的本质就是不同类型的细胞专门活化某种特定的基因，转录形成特定的mRNA的过程。真核细胞没有象原核细胞那样的操纵子及其紧密连锁的基因，其特点在于既受基因调控的顺式作用元件影响，同时又受反式作用因子的影响，二者的相互作用实现真核转录调控。顺式作用元件（cis-actingelements）。指与特定蛋白质编码区连锁在

7、一起的对转录起调控作用的DNA序列结构，包括启动子、增强子和近来发现的抑制子（沉寂子silencer）。○1启动子（promotor）○2增强子（enhancer）反式作用因子（trans-actingfactors）指能直接或间接地识别或结合各顺式调控元件核心序列（8-12bp）上，参与调控靶基因转录效率的一组蛋白质。目前已分离纯化或鉴定的有几百之多，主要包括各种基因调控蛋白。其功能都是通过与特异DNA序列相互作用而实现的，因此反式作用因子必须具备两种能力：一是它们必需识别定位在影响特殊靶基因的增强子、启动子和其它调控元件中的特异性靶序列；二是对于一个转

8、录因子或正调控蛋白还要求它们能够通过与RNA聚合酶或其它转录因子结