醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)細胞分化

1、會計學(xué)1醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)細胞分化醫(yī)學(xué)細胞生物學(xué)細胞分化 第一節(jié)第一節(jié) 細胞分化概述細胞分化概述 受精作用受精作用u多細胞生物是由形態(tài)各樣、功能迥異的組多細胞生物是由形態(tài)各樣、功能迥異的組 織和細胞組成的有機統(tǒng)一體織和細胞組成的有機統(tǒng)一體 神經(jīng)細胞：傳導(dǎo)神經(jīng)沖動神經(jīng)細胞：傳導(dǎo)神經(jīng)沖動 肌肉細胞：行使運動功能肌肉細胞：行使運動功能 血液細胞：負(fù)責(zé)物質(zhì)運輸血液細胞：負(fù)責(zé)物質(zhì)運輸 淋巴細胞：構(gòu)筑防御體系淋巴細胞：構(gòu)筑防御體系u成年人全身細胞總數(shù)約成年人全身細胞總數(shù)約 1014個，細胞種類個，細胞種類 有有200 多種多種 上述各種各樣的細胞均來源于受精卵上述各種各樣的細胞均來源于受精卵細胞的分化細胞的分

2、化繼續(xù)發(fā)育繼續(xù)發(fā)育神經(jīng)細胞神經(jīng)細胞紅細胞紅細胞肌肉細胞肌肉細胞上皮組織細胞上皮組織細胞u對象對象：相同細胞：相同細胞不同的細胞不同的細胞 u結(jié)果結(jié)果：u定義定義：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖 產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能 上發(fā)生上發(fā)生穩(wěn)定性差異穩(wěn)定性差異的過程的過程一、細胞分化的概念一、細胞分化的概念什么是穩(wěn)定性差異？什么是穩(wěn)定性差異？例如：在動物胚胎發(fā)育過程中，紅細胞和心肌細胞都是來自例如：在動物胚胎發(fā)育過程中，紅細胞和心肌細胞都是來自中胚層。但是，后來紅細胞能夠合成血紅蛋白，而心肌細胞中胚層。但是，后來紅細胞

3、能夠合成血紅蛋白，而心肌細胞則能夠合成肌動蛋白和肌球蛋白。這兩種細胞的則能夠合成肌動蛋白和肌球蛋白。這兩種細胞的穩(wěn)定性差異穩(wěn)定性差異是是不可逆轉(zhuǎn)不可逆轉(zhuǎn)的。的。二、細胞分化的特點二、細胞分化的特點 1. 1.黑色素細胞在體外培養(yǎng)黑色素細胞在體外培養(yǎng)3030多代后仍能合成黑色素；離體多代后仍能合成黑色素；離體 培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其 他類型的細胞。他類型的細胞。 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 2.2.一種類型的分化細胞可以轉(zhuǎn)化為其他種類的分化細胞稱一種類型的分化細胞可以轉(zhuǎn)化為其他種類的分化細胞稱 為橫向分化；而某些組織的成體干細胞具有分化

4、為另一為橫向分化；而某些組織的成體干細胞具有分化為另一 種組織細胞的潛能。種組織細胞的潛能。 可塑性可塑性 3.3.細胞分化是一種普遍的生命現(xiàn)象，在整個個體發(fā)生中均細胞分化是一種普遍的生命現(xiàn)象，在整個個體發(fā)生中均 有細胞分化活動有細胞分化活動 普遍性普遍性 4.4.不同發(fā)育階段，細胞出現(xiàn)不同的形態(tài)和功能；因細胞所不同發(fā)育階段，細胞出現(xiàn)不同的形態(tài)和功能；因細胞所 處空間位置不同而出現(xiàn)而出現(xiàn)形態(tài)和功能上的差異處空間位置不同而出現(xiàn)而出現(xiàn)形態(tài)和功能上的差異 時空性時空性三、細胞分化的原因三、細胞分化的原因u細胞分化的關(guān)鍵在于細胞分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)合成特異性蛋白質(zhì)合成u合成特異性蛋白質(zhì)實質(zhì)在于合

5、成特異性蛋白質(zhì)實質(zhì)在于組織特異性基因組織特異性基因 在時間和空間上的在時間和空間上的差異性表達差異性表達u差異性表達的機制是基因表達的組合調(diào)控差異性表達的機制是基因表達的組合調(diào)控胚胚 胎胎細細胞胞紅細胞紅細胞心肌心肌細胞細胞血紅蛋白基因開啟血紅蛋白基因開啟肌動蛋白基因關(guān)閉肌動蛋白基因關(guān)閉大量合成血紅蛋白大量合成血紅蛋白血紅蛋白基因關(guān)閉血紅蛋白基因關(guān)閉肌動蛋白基因開啟肌動蛋白基因開啟大量合成肌紅蛋白大量合成肌紅蛋白細胞總 DNA細胞總 RNA輸卵管細胞成紅細胞胰島細胞輸卵管細胞成紅細胞胰島細胞卵清蛋白基因 +- - -珠蛋白基因 +- -+- -胰島素基因 +- - -+實驗方法 Souther

6、n 雜交 Northern 雜交分子雜交技術(shù)檢測基因及其表達分子雜交技術(shù)檢測基因及其表達四、細胞分化的意義四、細胞分化的意義細胞分化細胞分化有絲分裂有絲分裂 受精卵受精卵小腸上小腸上皮細胞皮細胞血紅血紅細胞細胞神經(jīng)神經(jīng)細胞細胞五、細胞分裂與細胞分化五、細胞分裂與細胞分化細胞分裂細胞分裂細胞分化細胞分化不不同同點點細胞細胞數(shù)量數(shù)量形態(tài)形態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)功能功能相相同同點點聯(lián)聯(lián)系系增加增加相同相同不變不變差異差異遺傳信息都不變遺傳信息都不變共同完成生物個體發(fā)育過程共同完成生物個體發(fā)育過程六、細胞的全能性六、細胞的全能性1958年，美國植物學(xué)家斯圖爾德等人，用胡蘿年，美國植物學(xué)家斯圖爾德等人，用胡蘿卜韌皮

7、部的組織塊進行離體培養(yǎng)，得到了完整卜韌皮部的組織塊進行離體培養(yǎng)，得到了完整的植株的植株,并且能夠開花結(jié)果。并且能夠開花結(jié)果。胡蘿卜肉質(zhì)根的組織培養(yǎng)示意圖胡蘿卜肉質(zhì)根的組織培養(yǎng)示意圖成熟的胡蘿卜植株胡蘿卜肉質(zhì)根薄片胡蘿卜試管苗胚狀體發(fā)育離體培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)的基本過程植物組織培養(yǎng)的基本過程科學(xué)實驗已經(jīng)證實：植物的科學(xué)實驗已經(jīng)證實：植物的花藥、根尖花藥、根尖、莖尖、幼胚、種子、果實、莖尖、幼胚、種子、果實等都能夠在等都能夠在適宜的條件下發(fā)育成完整植株適宜的條件下發(fā)育成完整植株母綿羊母綿羊A 乳腺細胞乳腺細胞（體細胞）（體細胞） 母綿羊母綿羊B未受精的未受精的卵細胞卵細胞 母綿羊母綿羊C“多莉多莉”

8、新的卵細胞新的卵細胞 發(fā)育成胚胎發(fā)育成胚胎去核卵細胞去核卵細胞提取細胞核提取細胞核細胞融合細胞融合胚胎移植胚胎移植細胞全能性是細胞全能性是潛能，潛能，要表現(xiàn)要表現(xiàn)全能性全能性需要前提條件需要前提條件u必須是離體的細胞或組織器官必須是離體的細胞或組織器官u需要適宜的條件需要適宜的條件u個體發(fā)育同樣要經(jīng)歷細胞分裂、細胞分化個體發(fā)育同樣要經(jīng)歷細胞分裂、細胞分化 受精卵發(fā)育按嚴(yán)格的模式和時間次序發(fā)展受精卵發(fā)育按嚴(yán)格的模式和時間次序發(fā)展，發(fā)育初級的細胞發(fā)育初級的細胞并非包含成形的形體，而并非包含成形的形體，而是具備發(fā)育為完整個體的潛力。是具備發(fā)育為完整個體的潛力。 這種潛力，來自一組稱為這種潛力，來自一

9、組稱為干細胞干細胞的分化能的分化能力。在個體發(fā)育整個過程中，由于干細胞的力。在個體發(fā)育整個過程中，由于干細胞的存在使細胞分化不斷進行。存在使細胞分化不斷進行。 七、干細胞七、干細胞u 高度的增殖潛能高度的增殖潛能（自我更新能力或自我維持能力）（自我更新能力或自我維持能力）u 高度的分化潛能高度的分化潛能（可分化為多種組織）（可分化為多種組織）七、干細胞七、干細胞u胚胎干細胞，胚胎干細胞，又稱全能干細胞又稱全能干細胞，存在于存在于未發(fā)育成熟的胚胎未發(fā)育成熟的胚胎，高水平表達端粒酶，高水平表達端粒酶，可分化為除構(gòu)成臍胎盤，臍帶等之外，可分化為除構(gòu)成臍胎盤，臍帶等之外的任何一種特定類型細胞。的任何一

10、種特定類型細胞。即能長成動即能長成動物的任何組織和器官。物的任何組織和器官。精原細胞精原細胞胰腺干細胞胰腺干細胞肝臟干細胞肝臟干細胞前列腺干細胞前列腺干細胞角膜干細胞角膜干細胞氣管干細胞氣管干細胞血管內(nèi)皮干細胞血管內(nèi)皮干細胞生殖干細胞生殖干細胞腫瘤干細胞腫瘤干細胞目前已經(jīng)分離到的成體干細胞目前已經(jīng)分離到的成體干細胞全能干細胞全能干細胞多能干細胞多能干細胞 第二節(jié)第二節(jié) 細胞分化的機制細胞分化的機制 （一）細胞分裂的不對稱性（一）細胞分裂的不對稱性母系基因產(chǎn)物控制卵的不對稱分裂母系基因產(chǎn)物控制卵的不對稱分裂 細胞的不對稱分裂細胞的不對稱分裂使姐妹細胞產(chǎn)生了差異使姐妹細胞產(chǎn)生了差異在細胞分裂時一些

11、重要的分子被不均等地分配到兩個子細胞中在細胞分裂時一些重要的分子被不均等地分配到兩個子細胞中 誘導(dǎo)的相互作用可以在原本等同的細胞中建立起有序的差異誘導(dǎo)的相互作用可以在原本等同的細胞中建立起有序的差異（三）基因與細胞分化（三）基因與細胞分化 生物體細胞中含有決定生長分裂和生物體細胞中含有決定生長分裂和分化的全部基因信息，按其與細胞分化分化的全部基因信息，按其與細胞分化的關(guān)系，可將這些基因分為兩大類：的關(guān)系，可將這些基因分為兩大類：奢奢侈基因侈基因和和管家基因管家基因 奢侈基因奢侈基因(luxury gene)：編碼細胞特異性蛋白，：編碼細胞特異性蛋白，與各種分化細胞的特定性狀直接相關(guān)，這類基與各

12、種分化細胞的特定性狀直接相關(guān)，這類基因?qū)毎陨砩鏌o直接影響。因?qū)毎陨砩鏌o直接影響。 如編碼紅細胞血紅蛋白，肌細胞的肌球蛋白如編碼紅細胞血紅蛋白，肌細胞的肌球蛋白和肌動蛋白等的基因?qū)俅祟悺：图拥鞍椎鹊幕驅(qū)俅祟悺?u從分子層次看，細胞分化主要是從分子層次看，細胞分化主要是奢侈基因奢侈基因中中某種（或某些）特定基因選擇性表達某種（或某些）特定基因選擇性表達的結(jié)果的結(jié)果。u某些基因的選擇性表達合成了執(zhí)行特定功能某些基因的選擇性表達合成了執(zhí)行特定功能的蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生特定的分化細胞類型。的蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生特定的分化細胞類型。 基因表達的時空特異性基因表達的時空特異性u 階段特異性（時間）階

13、段特異性（時間）：特定基因的表達按照特定基因的表達按照 嚴(yán)格的時間順序發(fā)生嚴(yán)格的時間順序發(fā)生u組織特異性（空間）組織特異性（空間）：同一基因產(chǎn)物在不同同一基因產(chǎn)物在不同 的組織器官表達數(shù)量不同，不同的產(chǎn)物蛋白的組織器官表達數(shù)量不同，不同的產(chǎn)物蛋白 又分布于不同的細胞或組織器官又分布于不同的細胞或組織器官 在胚胎發(fā)育過程中，細胞基因組嚴(yán)格按在胚胎發(fā)育過程中，細胞基因組嚴(yán)格按時空順序相繼活化這一現(xiàn)象稱為基因的時空順序相繼活化這一現(xiàn)象稱為基因的差異差異表達表達（differential expression）或）或順序表達順序表達（sequential expression）從一個受精卵開始，在個體

14、發(fā)育的過程從一個受精卵開始，在個體發(fā)育的過程中逐步分化產(chǎn)生各種細胞類型和組織，這種中逐步分化產(chǎn)生各種細胞類型和組織，這種分化就是分化就是不同特異性基因相繼表達的結(jié)果不同特異性基因相繼表達的結(jié)果 特異蛋白的選擇性基因表達主要在轉(zhuǎn)錄水平進行特異蛋白的選擇性基因表達主要在轉(zhuǎn)錄水平進行DNAmRNA多肽多肽轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯如果蠅和其他雙翅目昆蟲唾腺染色體所如果蠅和其他雙翅目昆蟲唾腺染色體所看到的膨松區(qū)的形成。看到的膨松區(qū)的形成。膨松區(qū)是基因的活化膨松區(qū)是基因的活化區(qū)，即正轉(zhuǎn)錄區(qū)域區(qū)，即正轉(zhuǎn)錄區(qū)域。膨松區(qū)的位置和數(shù)目在。膨松區(qū)的位置和數(shù)目在相同發(fā)育階段的同一類型細胞一致，但在不相同發(fā)育階段的同一類型細胞

15、一致，但在不同類型的細胞中有區(qū)別，在不同的發(fā)育階段同類型的細胞中有區(qū)別，在不同的發(fā)育階段也有明顯變化。也有明顯變化。 用用32P磷酸鹽磷酸鹽分別摻入分別摻入前體細胞前體細胞和和原成紅細胞原成紅細胞，若，若珠蛋珠蛋白基因白基因有表達，則有表達，則DNA可轉(zhuǎn)錄有可轉(zhuǎn)錄有32P標(biāo)記的標(biāo)記的RNA。當(dāng)用。當(dāng)用克隆的胚胎型克隆的胚胎型 樣珠蛋白基因樣珠蛋白基因DNA探針與之雜交，發(fā)現(xiàn)探針與之雜交，發(fā)現(xiàn)在原成紅細胞中有在原成紅細胞中有DNA-RNA雜交反應(yīng)，而前體細胞中雜交反應(yīng)，而前體細胞中不發(fā)生雜交反應(yīng)。不發(fā)生雜交反應(yīng)。 說明前體細胞的胚胎型珠蛋白基因處于休止?fàn)顟B(tài)，直說明前體細胞的胚胎型珠蛋白基因處于休

16、止?fàn)顟B(tài)，直至發(fā)育到原成紅細胞時才被活化。表明至發(fā)育到原成紅細胞時才被活化。表明 樣珠蛋白基因樣珠蛋白基因具有嚴(yán)格的具有嚴(yán)格的紅系組織特異性紅系組織特異性和和發(fā)育階段專一性發(fā)育階段專一性特點。特點。特異基因的階段性表達特異基因的階段性表達一、一、DNA水平的調(diào)控水平的調(diào)控1基因擴增基因擴增在生活史的某一段時間臨時出現(xiàn)。在生活史的某一段時間臨時出現(xiàn)。如非洲如非洲爪蟾在成熟過程中產(chǎn)生爪蟾在成熟過程中產(chǎn)生18S、28SrRNA的的rDNA的選擇性復(fù)制，使成熟卵細胞具有的選擇性復(fù)制，使成熟卵細胞具有2 106個個DNA拷貝，與二倍體細胞（含有拷貝，與二倍體細胞（含有900個拷貝）相比，個拷貝）相比，擴增

17、擴增1000倍。由于大量合成核糖體，在一個細胞倍。由于大量合成核糖體，在一個細胞核中甚至可出現(xiàn)核中甚至可出現(xiàn)1000個以上的核仁。個以上的核仁。( (四四) )細胞分化中基因表達的調(diào)控細胞分化中基因表達的調(diào)控2. DNA序列重排序列重排:在人類基因組中，所有抗體的重鏈和在人類基因組中，所有抗體的重鏈和 輕鏈都不是由一個完整的抗體基因編碼的，而是由輕鏈都不是由一個完整的抗體基因編碼的，而是由 不同基因片段經(jīng)重組后形成的。不同基因片段經(jīng)重組后形成的。 3. 非組蛋白質(zhì)非組蛋白質(zhì):特異的非組蛋白質(zhì)可能決定相應(yīng)的特定特異的非組蛋白質(zhì)可能決定相應(yīng)的特定 基因的轉(zhuǎn)錄，基因的轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)細胞中轉(zhuǎn)錄過程的因素是

18、非組調(diào)節(jié)細胞中轉(zhuǎn)錄過程的因素是非組 蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。 恒定區(qū)可變區(qū)重鏈輕鏈 兔子胸腺和骨髓細胞的染色質(zhì)重組實驗兔子胸腺和骨髓細胞的染色質(zhì)重組實驗 未分離的胸腺染色質(zhì)合成胸腺未分離的胸腺染色質(zhì)合成胸腺mRNA。 未分離的骨髓染色質(zhì)合成骨髓未分離的骨髓染色質(zhì)合成骨髓mRNA。 骨髓染色質(zhì)的骨髓染色質(zhì)的DNA、組蛋白和非組蛋白在試管中重、組蛋白和非組蛋白在試管中重 組后合成骨髓組后合成骨髓mRNA。 胸腺染色質(zhì)的胸腺染色質(zhì)的DNA、組蛋白和非組蛋白重組后合成、組蛋白和非組蛋白重組后合成 胸腺胸腺mRNA。 骨髓骨髓DNA和組蛋白與胸腺和組蛋白與胸腺DNA和組蛋白混合在一和組蛋白混合在一 起，加入起，

19、加入胸腺非組蛋白時胸腺非組蛋白時，重組后合成，重組后合成胸腺胸腺mRNA， 若加入若加入骨髓非組蛋白骨髓非組蛋白，則重組后合成，則重組后合成骨髓骨髓mRNA。4DNA甲基化甲基化u在在DNA復(fù)制后，由甲基化酶將復(fù)制后，由甲基化酶將S-腺苷甲硫氨酸的腺苷甲硫氨酸的 甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的5-C上完成對堿基的修飾，上完成對堿基的修飾， 甲基化位置上可阻止轉(zhuǎn)錄因子與甲基化位置上可阻止轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合結(jié)合u 越是活躍的基因其甲基化程度越低，越不活躍越是活躍的基因其甲基化程度越低，越不活躍 的基因甲基化程度越高的基因甲基化程度越高u在發(fā)育過程中，當(dāng)某些在發(fā)育過程中，當(dāng)某些 基因表達完成

20、后，基因表達完成后，DNA 的甲基化可能參與了基因的甲基化可能參與了基因 的關(guān)閉過程的關(guān)閉過程。 5-氮胞苷培養(yǎng)小鼠成纖維細胞氮胞苷培養(yǎng)小鼠成纖維細胞u 處于休止?fàn)顟B(tài)的基因被重新激活而進行表達，甚至可處于休止?fàn)顟B(tài)的基因被重新激活而進行表達，甚至可觀察到一部分細胞中與肌肉細胞發(fā)育有關(guān)的激活而表觀察到一部分細胞中與肌肉細胞發(fā)育有關(guān)的激活而表達，細胞彼此發(fā)生融合而發(fā)育成肌肉細胞達，細胞彼此發(fā)生融合而發(fā)育成肌肉細胞。u 5-氮胞苷進入細胞內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槿姿岬者M入細胞內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槿姿?-氮胞苷，這種氮胞苷，這種5-氮氮胞苷化的胞苷化的DNA由于不能被甲基化，結(jié)果使相關(guān)基因被由于不能被甲基化，結(jié)果使相關(guān)基因

21、被重新激活重新激活RNA多肽多肽轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯DNA（去甲基化）（去甲基化）（5-5-氮胞苷）氮胞苷）甲基化甲基化1核內(nèi)核內(nèi)RNA的選擇加工的選擇加工如用海膽囊胚的如用海膽囊胚的mRNA制成的制成的cDNA探針，分別與原探針，分別與原腸胚、腸和體腔細胞腸胚、腸和體腔細胞hnRNA雜交，結(jié)合率高達雜交，結(jié)合率高達80，而與囊胚和腸細胞而與囊胚和腸細胞mRNA結(jié)合率則不同，前者為結(jié)合率則不同，前者為28，后者僅為，后者僅為10，說明不同組織中轉(zhuǎn)錄的，說明不同組織中轉(zhuǎn)錄的hnRNA可以可以一致，但一致，但mRNA卻不相同。卻不相同。 二、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控二、轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控 2轉(zhuǎn)錄后初級產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄后

22、初級產(chǎn)物RNA的加工的加工如從大鼠甲狀腺和腦下垂體細胞分離得到的同一如從大鼠甲狀腺和腦下垂體細胞分離得到的同一初級轉(zhuǎn)錄物，通過不同的剪切與加工，可產(chǎn)生初級轉(zhuǎn)錄物，通過不同的剪切與加工，可產(chǎn)生2種不同種不同的成熟的成熟mRNA。在甲狀腺。在甲狀腺C細胞中編碼細胞中編碼降鈣素降鈣素，而在，而在腦下垂體和多種神經(jīng)細胞中，則編碼腦下垂體和多種神經(jīng)細胞中，則編碼降鈣素基因相關(guān)降鈣素基因相關(guān)蛋白蛋白。 3.專一專一mRNA的降解的降解 如哺乳動物成紅細胞（如哺乳動物成紅細胞（erythroblast）的分化過程）的分化過程中，早期細胞合成若干種中，早期細胞合成若干種mRNA，其中少量的珠蛋白，其中少量的珠

23、蛋白mRNA被保留，但到后期最后幾次細胞分裂時，只有被保留，但到后期最后幾次細胞分裂時，只有珠蛋白珠蛋白mRNA保留下來，其他種類的保留下來，其他種類的mRNA均被降解均被降解。 在黏菌發(fā)育過程中，如果黏菌在某一階段停止發(fā)在黏菌發(fā)育過程中，如果黏菌在某一階段停止發(fā)育，則會把準(zhǔn)備用于下階段的新育，則會把準(zhǔn)備用于下階段的新mRNA降解。降解。 基因表達過程中，一條合成的多肽鏈經(jīng)翻譯后基因表達過程中，一條合成的多肽鏈經(jīng)翻譯后加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質(zhì)或多肽。加工產(chǎn)生多種不同活性的蛋白質(zhì)或多肽。 如鴉片促黑皮質(zhì)素如鴉片促黑皮質(zhì)素(POMC)：結(jié)構(gòu)上為：結(jié)構(gòu)上為ACTH，促黑素細胞激素促黑素細胞激素(

24、MSH)，內(nèi)啡肽內(nèi)啡肽, 脂酸動員激素脂酸動員激素(LPH)的前體。的前體。三、翻譯后水平的調(diào)控三、翻譯后水平的調(diào)控（五）影響細胞分化的因素（五）影響細胞分化的因素 一、細胞內(nèi)因素一、細胞內(nèi)因素 受精卵或動物早期胚胎細胞在分化過程受精卵或動物早期胚胎細胞在分化過程中，因不同基因表達，產(chǎn)物不斷加入中，因不同基因表達，產(chǎn)物不斷加入細胞細胞質(zhì)質(zhì)，改變細胞質(zhì)成分，使基因表達環(huán)境發(fā)，改變細胞質(zhì)成分，使基因表達環(huán)境發(fā)生改變，細胞質(zhì)反作用于生改變，細胞質(zhì)反作用于細胞核細胞核，又使核，又使核內(nèi)基因表達狀態(tài)不斷受到調(diào)節(jié)，細胞不斷內(nèi)基因表達狀態(tài)不斷受到調(diào)節(jié)，細胞不斷分化，發(fā)育，成熟，直至產(chǎn)生各種不同類分化，發(fā)育，

25、成熟，直至產(chǎn)生各種不同類型的細胞。型的細胞。 影響細胞分化的細胞外因素，包括影響細胞分化的細胞外因素，包括環(huán)境因素環(huán)境因素，胞外物質(zhì)胞外物質(zhì)（細胞的基質(zhì)，黏（細胞的基質(zhì)，黏附分子，細胞因子，激素等），以及附分子，細胞因子，激素等），以及細細胞之間的相互作用胞之間的相互作用 二、細胞外因素二、細胞外因素（一）環(huán)境因素（一）環(huán)境因素 環(huán)境多種因素對機體的發(fā)育有一定的影響，如溫環(huán)境多種因素對機體的發(fā)育有一定的影響，如溫度，光線等，這些因素可能是造成第一次不等卵裂，度，光線等，這些因素可能是造成第一次不等卵裂，從而影響細胞分化的原因之一。從而影響細胞分化的原因之一。 如豚鼠的孕期為如豚鼠的孕期為68d

26、，如果在妊娠，如果在妊娠1828d給母鼠給母鼠增溫度增溫度34 1小時，胎鼠腦重可減輕小時，胎鼠腦重可減輕10。 （二）細胞間的相互作用（二）細胞間的相互作用 1誘導(dǎo)（誘導(dǎo)（induction）：）：一部分細胞對鄰近細胞一部分細胞對鄰近細胞產(chǎn)生影響，并決定鄰近細胞分化方向及形態(tài)發(fā)生產(chǎn)生影響，并決定鄰近細胞分化方向及形態(tài)發(fā)生的過程。的過程。 2抑制抑制 （inhibition）：）：指在胚胎發(fā)育中，已分化指在胚胎發(fā)育中，已分化的細胞抑制鄰近細胞進行相同分化而產(chǎn)生的負(fù)反饋的細胞抑制鄰近細胞進行相同分化而產(chǎn)生的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用。調(diào)節(jié)作用。 如發(fā)育中的蛙胚置于含成體蛙心組織碎片的培如發(fā)育中的蛙胚置于含成

27、體蛙心組織碎片的培養(yǎng)液中，胚胎不能產(chǎn)生正常的心臟；用含成體蛙腦養(yǎng)液中，胚胎不能產(chǎn)生正常的心臟；用含成體蛙腦組織碎片的培養(yǎng)液培養(yǎng)蛙胚，也不產(chǎn)生正常的腦，組織碎片的培養(yǎng)液培養(yǎng)蛙胚，也不產(chǎn)生正常的腦，說明已分化的細胞可產(chǎn)生某種物質(zhì)，抑制鄰近細胞說明已分化的細胞可產(chǎn)生某種物質(zhì)，抑制鄰近細胞向相同方向分化。向相同方向分化。 3細胞識別與黏合：細胞識別與黏合：從受精、胚泡植入、形態(tài)從受精、胚泡植入、形態(tài)發(fā)生、器官形成都與細胞識別與黏合息息相關(guān)發(fā)生、器官形成都與細胞識別與黏合息息相關(guān)。如將蠑螈的原腸胚三個胚層的游離細胞體如將蠑螈的原腸胚三個胚層的游離細胞體外混合培養(yǎng)，各胚層細胞又將自我挑選，相互黏外混合培養(yǎng)

28、，各胚層細胞又將自我挑選，相互黏著，依然形成外胚層在外，內(nèi)胚層在內(nèi)，中胚層著，依然形成外胚層在外，內(nèi)胚層在內(nèi)，中胚層介于二者之間的胚胎。介于二者之間的胚胎。u細胞識別作用主要由位于細胞表面或嵌于質(zhì)細胞識別作用主要由位于細胞表面或嵌于質(zhì)膜之中或結(jié)合于質(zhì)膜上的膜之中或結(jié)合于質(zhì)膜上的糖復(fù)合物糖復(fù)合物（糖蛋白（糖蛋白，蛋白聚糖及糖脂）擔(dān)任。，蛋白聚糖及糖脂）擔(dān)任。u細胞間識別并黏合后，質(zhì)膜各部分就緊密結(jié)細胞間識別并黏合后，質(zhì)膜各部分就緊密結(jié)合成細胞間傳遞離子、電荷及分子的通道。合成細胞間傳遞離子、電荷及分子的通道。（三）激素（三）激素 激素由血液循環(huán)輸送到不同部位決定靶細激素由血液循環(huán)輸送到不同部位決

29、定靶細胞的分化，屬遠距離調(diào)節(jié)胞的分化，屬遠距離調(diào)節(jié)。如在昆蟲變態(tài)中，幼蟲的蛻變和化蛹受激如在昆蟲變態(tài)中，幼蟲的蛻變和化蛹受激素影響。腦激素是腦部產(chǎn)生的神經(jīng)內(nèi)分泌物質(zhì)素影響。腦激素是腦部產(chǎn)生的神經(jīng)內(nèi)分泌物質(zhì)。若從已經(jīng)成熟的幼蟲中將腦取出，就不能化。若從已經(jīng)成熟的幼蟲中將腦取出，就不能化蛹。若將腦回植到體內(nèi)，則此幼蟲又恢復(fù)化蛹蛹。若將腦回植到體內(nèi)，則此幼蟲又恢復(fù)化蛹能力，推斷腦激素實際是一種能力，推斷腦激素實際是一種促蛻皮激素促蛻皮激素。而。而保幼激素保幼激素則由咽側(cè)體產(chǎn)生，能促進幼蟲發(fā)育，則由咽側(cè)體產(chǎn)生，能促進幼蟲發(fā)育，但阻止變態(tài)。若將幼齡蟲的咽側(cè)體切除，則提但阻止變態(tài)。若將幼齡蟲的咽側(cè)體切除，

30、則提前化蛹，變?yōu)槌上x前化蛹，變?yōu)槌上x。二、細胞分化的特點二、細胞分化的特點 1. 1.黑色素細胞在體外培養(yǎng)黑色素細胞在體外培養(yǎng)3030多代后仍能合成黑色素；離體多代后仍能合成黑色素；離體 培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其 他類型的細胞。他類型的細胞。 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 2.2.一種類型的分化細胞可以轉(zhuǎn)化為其他種類的分化細胞稱一種類型的分化細胞可以轉(zhuǎn)化為其他種類的分化細胞稱 為橫向分化；而某些組織的成體干細胞具有分化為另一為橫向分化；而某些組織的成體干細胞具有分化為另一 種組織細胞的潛能。種組織細胞的潛能。 可塑性可塑性 3.3.細胞分化是一種普遍的生命現(xiàn)象，在整個個體發(fā)生中均細胞分化是一種普遍的生命現(xiàn)象，在整個個體發(fā)生中均 有細胞分化活動有細胞分化活動 普遍性普遍性 4.4.不同發(fā)育階段，細胞出現(xiàn)不同