第十四章 細胞分化與基因表達調(diào)控

1、細胞凋亡外源和內(nèi)源信號途徑凋亡誘導(dǎo)因子凋亡誘導(dǎo)因子(apoptosis inducing factor，AIF)限制性內(nèi)切核酸酶限制性內(nèi)切核酸酶G(endonuclease G，Endo G)caspase 全稱為全稱為天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶 (三三) 細胞衰老的分子機制細胞衰老的分子機制 1. 端粒與衰老端粒與衰老 2. 脅迫誘導(dǎo)的早熟性衰老脅迫誘導(dǎo)的早熟性衰老, 即氧化性損傷學說即氧化性損傷學說. 3. 單細胞生物的衰老單細胞生物的衰老, 即即rDNA與衰老與衰老.第十四章第十四章 細胞分化與基因表達調(diào)空細胞分化與基因表達調(diào)空細胞分化（細胞分化

2、（cell differentiation）：在個體發(fā)育中由一種相同細胞類型經(jīng)細胞分）：在個體發(fā)育中由一種相同細胞類型經(jīng)細胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同細胞類群的過程。裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生不同細胞類群的過程。 從本質(zhì)上講，細胞分化是從化學分化到形態(tài)、功能分化的過程，其特點：從本質(zhì)上講，細胞分化是從化學分化到形態(tài)、功能分化的過程，其特點：（1）個體中所有不同種類的細胞都是來自共同的母細胞）個體中所有不同種類的細胞都是來自共同的母細胞受精卵，他們的受精卵，他們的遺傳物質(zhì)完全相同，也就是說它們的遺傳背景完全一樣。（基因組保持相同）遺傳物質(zhì)完全相同

3、，也就是說它們的遺傳背景完全一樣。（基因組保持相同）（2）分化細胞彼此之間在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能方面的不同是由于其擁有不同的）分化細胞彼此之間在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能方面的不同是由于其擁有不同的蛋白質(zhì)所致，即分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)的合成，而特異性蛋白質(zhì)合成的蛋白質(zhì)所致，即分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)的合成，而特異性蛋白質(zhì)合成的實質(zhì)在于基因選擇性表達。如平滑肌細胞呈菱形，功能是收縮，其原因是肌細實質(zhì)在于基因選擇性表達。如平滑肌細胞呈菱形，功能是收縮，其原因是肌細胞合成了肌動蛋白、肌球蛋白。（紅細胞，合成了血紅蛋白，運輸氧和胞合成了肌動蛋白、肌球蛋白。（紅細胞，合成了血紅蛋白，運輸氧和CO2）（表達基因有

4、所不同）。（表達基因有所不同）。（3）穩(wěn)定性。分化細胞最顯著的特點是分化狀態(tài)的穩(wěn)定性。特別是高等真核）穩(wěn)定性。分化細胞最顯著的特點是分化狀態(tài)的穩(wěn)定性。特別是高等真核細胞生物中，分化狀態(tài)一旦建立，其分化狀態(tài)是十分穩(wěn)定的。細胞分化不同于細胞生物中，分化狀態(tài)一旦建立，其分化狀態(tài)是十分穩(wěn)定的。細胞分化不同于一般的細胞生理活動引起的變化，如激素所引起的變化，當激素作用消失后，一般的細胞生理活動引起的變化，如激素所引起的變化，當激素作用消失后，細胞又恢復(fù)到原來狀態(tài)，細胞分化不同，它不會自動逆轉(zhuǎn)。細胞又恢復(fù)到原來狀態(tài)，細胞分化不同，它不會自動逆轉(zhuǎn)。（4）可逆性。雖然細胞分化是一種相對穩(wěn)定和持久的過程，但在一

5、定的條件）可逆性。雖然細胞分化是一種相對穩(wěn)定和持久的過程，但在一定的條件下，細胞分化又是可逆的，這是因為分化細胞保持有全部的基因，在適當?shù)臈l下，細胞分化又是可逆的，這是因為分化細胞保持有全部的基因，在適當?shù)臈l件下去分化，如植物的全能性。去分化的條件：件下去分化，如植物的全能性。去分化的條件：1）細胞核處在有利于分化細）細胞核處在有利于分化細胞逆轉(zhuǎn)的特定環(huán)境。胞逆轉(zhuǎn)的特定環(huán)境。2）只發(fā)生在具有增殖能力的組織中。）只發(fā)生在具有增殖能力的組織中。3）具備相應(yīng)的遺傳）具備相應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)?；A(chǔ)。P469表14-1第一節(jié)第一節(jié) 細胞分化細胞分化細胞分化的基本概念細胞分化的基本概念(一一)細胞分化是基因選擇

6、性表達的結(jié)果細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果 細胞分化是由于基因選擇性的表達各自特有的專一性蛋白質(zhì)而導(dǎo)致細胞形態(tài)，細胞分化是由于基因選擇性的表達各自特有的專一性蛋白質(zhì)而導(dǎo)致細胞形態(tài)，結(jié)構(gòu)與功能的差異。結(jié)構(gòu)與功能的差異。Blotting(印跡印跡)：泛指通過毛細作用或電場作用，將蛋白、：泛指通過毛細作用或電場作用，將蛋白、RNA、DNA分子從一分子從一個相對厚的丙烯酰胺或瓊脂糖凝膠轉(zhuǎn)移到一個紙狀膜（通常為尼龍或硝化纖維）個相對厚的丙烯酰胺或瓊脂糖凝膠轉(zhuǎn)移到一個紙狀膜（通常為尼龍或硝化纖維）而保持分子原有構(gòu)型的過程。一旦轉(zhuǎn)移到膜上，分子便不能再移動（最典型的是而保持分子原有構(gòu)型的過程。一旦轉(zhuǎn)移到膜上

7、，分子便不能再移動（最典型的是通過烘烤或紫外線照射），隨后通過高敏感性雜交（對于通過烘烤或紫外線照射），隨后通過高敏感性雜交（對于RNA和和DNA）或抗體）或抗體標記（對于蛋白質(zhì)），可對這些分子進行檢驗。（標記（對于蛋白質(zhì)），可對這些分子進行檢驗。（1）RNA印跡稱為印跡稱為Northern印印跡；（跡；（2）DNA印跡稱為印跡稱為Southern印跡；（印跡；（3）蛋白質(zhì)印跡稱為）蛋白質(zhì)印跡稱為Western印跡。印跡。(二二)組織特異性基因與管家基因組織特異性基因與管家基因 細胞分化是通過嚴格而精密調(diào)控的基因表達實現(xiàn)的。分化細胞基因組中所細胞分化是通過嚴格而精密調(diào)控的基因表達實現(xiàn)的。分化細

8、胞基因組中所表達的基因大致可分為兩種基本類型：表達的基因大致可分為兩種基本類型：（1）管家基因）管家基因(house-keeping genes)：管家基因是指所有細胞中均要表達的一類：管家基因是指所有細胞中均要表達的一類基因，其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶基因，其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因與核糖體蛋白基因等。系基因與核糖體蛋白基因等。（2）組織特異性基因）組織特異性基因(tissue-specific genes)，或稱奢侈基因，或稱奢侈基因(1uxury genes)：組織：組織特異性基因是指不同的細胞類型進行特異

9、性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細特異性基因是指不同的細胞類型進行特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的生理功能。如卵清蛋白基因、上皮細胞的角質(zhì)蛋胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的生理功能。如卵清蛋白基因、上皮細胞的角質(zhì)蛋白基因和胰島素基因等。白基因和胰島素基因等。 有人還進一步分出一類調(diào)節(jié)基因有人還進一步分出一類調(diào)節(jié)基因(regulatory gene)。（3）調(diào)節(jié)基因：其產(chǎn)物用于調(diào)節(jié)組織特異性基因的表達，或者起激活作用，或）調(diào)節(jié)基因：其產(chǎn)物用于調(diào)節(jié)組織特異性基因的表達，或者起激活作用，或者起阻抑作用。者起阻抑作用。 細胞分化的實質(zhì)是組織特異性基因在時間與空間上的差異表

10、達。這種差異表細胞分化的實質(zhì)是組織特異性基因在時間與空間上的差異表達。這種差異表達不僅涉及：達不僅涉及：1）基因轉(zhuǎn)錄水平）基因轉(zhuǎn)錄水平 ；2）轉(zhuǎn)錄后加工水平；）轉(zhuǎn)錄后加工水平； 3）染色體和）染色體和DNA水平；水平； 4）翻譯水平；）翻譯水平； 5）翻譯后加工與修飾水平。在不同水平上的復(fù)雜而嚴格的調(diào)控）翻譯后加工與修飾水平。在不同水平上的復(fù)雜而嚴格的調(diào)控過程。過程。 應(yīng)用生物芯片技術(shù)可在不同程度上分析分化細胞中的組織特異性基因及其相應(yīng)用生物芯片技術(shù)可在不同程度上分析分化細胞中的組織特異性基因及其相關(guān)蛋白。這也是功能基因組學研究的主要手段與內(nèi)容之一。關(guān)蛋白。這也是功能基因組學研究的主要手段與內(nèi)

11、容之一。(三三)組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達組合調(diào)控引發(fā)組織特異性基因的表達 人體至少有人體至少有200種不同類型種不同類型(有的學者認為有有的學者認為有500種以上種以上)的細胞。如果每的細胞。如果每種類型的細胞分化都需要一種調(diào)控蛋白種類型的細胞分化都需要一種調(diào)控蛋白(調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物調(diào)節(jié)基因的產(chǎn)物)的話，那么至少需的話，那么至少需要要200種的調(diào)控蛋白，然而實際上啟動為數(shù)眾多的特異細胞類型分化程序的是種的調(diào)控蛋白，然而實際上啟動為數(shù)眾多的特異細胞類型分化程序的是有限的少量有限的少量調(diào)控蛋白調(diào)控蛋白，其機制就是，其機制就是組合調(diào)控組合調(diào)控(combinational control)，即每

12、種，即每種類型的細胞分化是由多種調(diào)控蛋白共同調(diào)控完成的。這樣，如果調(diào)控蛋白的類型的細胞分化是由多種調(diào)控蛋白共同調(diào)控完成的。這樣，如果調(diào)控蛋白的數(shù)目是數(shù)目是n，則其調(diào)控的組合在理論上可以啟動分化的細胞類型為，則其調(diào)控的組合在理論上可以啟動分化的細胞類型為2n(P471圖圖14-1)。當有當有3種調(diào)控蛋白存在時，則不同的組合就可能啟動種調(diào)控蛋白存在時，則不同的組合就可能啟動8種不同細胞類型的分化。種不同細胞類型的分化。在啟動細胞分化的各類調(diào)節(jié)蛋白中，往往存在一兩種起決定作用的調(diào)控蛋白，在啟動細胞分化的各類調(diào)節(jié)蛋白中，往往存在一兩種起決定作用的調(diào)控蛋白，編碼這種蛋白的基因稱為編碼這種蛋白的基因稱為主

13、導(dǎo)基因主導(dǎo)基因(master gene)。因此，有時單一調(diào)控蛋白。因此，有時單一調(diào)控蛋白表達就有可能啟動整個細胞分化過程。例如表達就有可能啟動整個細胞分化過程。例如MyoD是一種在成肌細胞分化為是一種在成肌細胞分化為骨骼肌細胞過程中的關(guān)鍵性調(diào)控蛋白。如將其轉(zhuǎn)人體外培養(yǎng)的成纖維細胞中骨骼肌細胞過程中的關(guān)鍵性調(diào)控蛋白。如將其轉(zhuǎn)人體外培養(yǎng)的成纖維細胞中表達，結(jié)果使來自皮膚結(jié)締組織的成纖維細胞表現(xiàn)出骨骼肌細胞的特征，例表達，結(jié)果使來自皮膚結(jié)締組織的成纖維細胞表現(xiàn)出骨骼肌細胞的特征，例如表達大量的肌球蛋白并形成收縮裝置，在質(zhì)膜上產(chǎn)生對神經(jīng)刺激敏感的受如表達大量的肌球蛋白并形成收縮裝置，在質(zhì)膜上產(chǎn)生對神經(jīng)

14、刺激敏感的受體蛋白和離子通道蛋白，并融合成肌細胞樣的多核細胞等。顯然，在成纖維體蛋白和離子通道蛋白，并融合成肌細胞樣的多核細胞等。顯然，在成纖維細胞中已經(jīng)具備了肌細胞特異性基因表達所需要的其他必要調(diào)控蛋白，一旦細胞中已經(jīng)具備了肌細胞特異性基因表達所需要的其他必要調(diào)控蛋白，一旦加入加入MyoD后，即形成了啟動肌細胞分化的特異調(diào)控蛋白組合。后，即形成了啟動肌細胞分化的特異調(diào)控蛋白組合。 在眼器官的發(fā)育中，有一種關(guān)鍵性調(diào)控蛋白稱在眼器官的發(fā)育中，有一種關(guān)鍵性調(diào)控蛋白稱Ey(Ey(果蠅果蠅) )或或Pax6(Pax6(脊椎動物脊椎動物) )。如把果蠅。如把果蠅eyey基因轉(zhuǎn)入基因轉(zhuǎn)入到將成腿的早期發(fā)育

15、細胞中表達，結(jié)果到將成腿的早期發(fā)育細胞中表達，結(jié)果eyey基因的異位基因的異位表達，誘導(dǎo)產(chǎn)生構(gòu)成眼的不同類型細胞的有序三維組表達，誘導(dǎo)產(chǎn)生構(gòu)成眼的不同類型細胞的有序三維組合，最終在腿的中部形成眼。顯然合，最終在腿的中部形成眼。顯然EyEy蛋白除了能啟動蛋白除了能啟動細胞某些特異基因的表達，誘導(dǎo)某種類型細胞分化外，細胞某些特異基因的表達，誘導(dǎo)某種類型細胞分化外，其啟動的某些基因本身的表達產(chǎn)物可能又是另一些基其啟動的某些基因本身的表達產(chǎn)物可能又是另一些基因的調(diào)節(jié)蛋白，它們進一步啟動其他特異基因表達，因的調(diào)節(jié)蛋白，它們進一步啟動其他特異基因表達，誘導(dǎo)分化更多的細胞類型，形成由多種不同類型細胞誘導(dǎo)分化

16、更多的細胞類型，形成由多種不同類型細胞組成的有序三維群體，即導(dǎo)致器官形成。組成的有序三維群體，即導(dǎo)致器官形成。 這類通過一種關(guān)鍵性調(diào)節(jié)蛋白對其他調(diào)節(jié)蛋白的這類通過一種關(guān)鍵性調(diào)節(jié)蛋白對其他調(diào)節(jié)蛋白的級聯(lián)啟動，是一種令人驚奇的高效而經(jīng)濟的細胞分化級聯(lián)啟動，是一種令人驚奇的高效而經(jīng)濟的細胞分化啟動機制。復(fù)雜的有機體正是通過這一機制的重復(fù)運啟動機制。復(fù)雜的有機體正是通過這一機制的重復(fù)運行逐漸完成形態(tài)建成的。行逐漸完成形態(tài)建成的。 1995年，瑞士科學家年，瑞士科學家Walter Gehring及其同事建及其同事建立了異位表達（立了異位表達（ectopic expression）果蠅的）果蠅的eyele

17、ss基因或小鼠的基因或小鼠的Pax6基因的轉(zhuǎn)基因果蠅?；虻霓D(zhuǎn)基因果蠅。 上述基因異位表達的結(jié)果導(dǎo)致在轉(zhuǎn)基因果蠅眼睛上述基因異位表達的結(jié)果導(dǎo)致在轉(zhuǎn)基因果蠅眼睛以外的組織中（如觸角、腿上）誘導(dǎo)長出了完整的以外的組織中（如觸角、腿上）誘導(dǎo)長出了完整的果蠅復(fù)眼。果蠅復(fù)眼。 上述結(jié)果證明了無脊椎和脊椎動物的眼形成基因上述結(jié)果證明了無脊椎和脊椎動物的眼形成基因在分子水平上是同源的。在分子水平上是同源的。發(fā)育調(diào)控基因在功能上的保守性發(fā)育調(diào)控基因在功能上的保守性eyelesseyeless and and Pax-6Pax-6Ectopic expression of eyeless or Pax6 (四四

18、)單細胞有機體的細胞分化單細胞有機體的細胞分化 單細胞生物分化多為適應(yīng)不同的生活環(huán)境，而多細單細胞生物分化多為適應(yīng)不同的生活環(huán)境，而多細胞有機體細胞是通過細胞分化構(gòu)建執(zhí)行不同功能的組織胞有機體細胞是通過細胞分化構(gòu)建執(zhí)行不同功能的組織與器官。與器官。(1)如枯草桿菌芽孢的形成；如枯草桿菌芽孢的形成；(2)啤酒酵母單倍體孢子的形成及萌發(fā)形成的啤酒酵母單倍體孢子的形成及萌發(fā)形成的和和a兩種交兩種交配型。配型。(3)黏菌黏菌(如盤形網(wǎng)柱黏菌如盤形網(wǎng)柱黏菌Dictyostelium discoideum)在孢在孢子形成過程中，由單細胞變形體形成的蛞蝓形假原質(zhì)團子形成過程中，由單細胞變形體形成的蛞蝓形假原

19、質(zhì)團(pseudoplasmodium)，并進一步分化成為柄和孢子的過，并進一步分化成為柄和孢子的過程，均涉及一系列特異基因的表達。這也是研究低等生程，均涉及一系列特異基因的表達。這也是研究低等生物體細胞分化很好的材料。物體細胞分化很好的材料。 去分化（去分化（dedifferentiation）：）：或脫分化，細胞改變原來的分化狀態(tài)，失去原來的結(jié)構(gòu)和功能，成為一個具有未分化細胞特性的細胞的過程。如植物的愈傷組織。 轉(zhuǎn)分化（轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）：）：一種類型的分化細胞轉(zhuǎn)化成另一種類型的分化細胞的現(xiàn)象。轉(zhuǎn)分化往往經(jīng)歷去分化和再分化（redifferentiation

20、）。 再生再生(regeneration):指生物體缺失部分后的重建部分。二、影響細胞分化的因素二、影響細胞分化的因素 通過組合調(diào)控的方式啟動組織特異性基因的表達是細胞分化的基本機制。通過組合調(diào)控的方式啟動組織特異性基因的表達是細胞分化的基本機制。(一一)細胞的全能性細胞的全能性細胞全能性細胞全能性(totipotency)：是指細胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機體的：是指細胞經(jīng)分裂和分化后仍具有產(chǎn)生完整有機體的潛能或特性，稱為細胞的全能性。如受精卵及早期的胚胎細胞都是具有全能潛能或特性，稱為細胞的全能性。如受精卵及早期的胚胎細胞都是具有全能性的細胞。植物的體細胞在適宜的條件下可培育成正常的

21、植株，這不僅是細性的細胞。植物的體細胞在適宜的條件下可培育成正常的植株，這不僅是細胞全能性的有力證據(jù)，而且也廣泛地應(yīng)用在植物基因工程的實踐中。胞全能性的有力證據(jù)，而且也廣泛地應(yīng)用在植物基因工程的實踐中。多潛能性多潛能性(pluripotency)：細胞隨著胚胎的發(fā)育，細胞逐漸喪失了發(fā)育成個體：細胞隨著胚胎的發(fā)育，細胞逐漸喪失了發(fā)育成個體的能力，僅具有分化成有限細胞類型及構(gòu)建組織的潛能，這種潛能稱為多潛的能力，僅具有分化成有限細胞類型及構(gòu)建組織的潛能，這種潛能稱為多潛能性能性(pluripotency)。具有多潛能性的細胞稱為干細胞。具有多潛能性的細胞稱為干細胞(stem cell)，如小鼠胚胎

22、，如小鼠胚胎發(fā)育的囊胚期的原始內(nèi)層細胞稱為胚胎干細胞發(fā)育的囊胚期的原始內(nèi)層細胞稱為胚胎干細胞(embryostemcell)；成體中具有；成體中具有分化成多種血細胞能力的細胞稱多能造血干細胞分化成多種血細胞能力的細胞稱多能造血干細胞(圖圖)，它在造血器官骨髓中僅，它在造血器官骨髓中僅占細胞數(shù)的萬分之一；占細胞數(shù)的萬分之一；單能性單能性：僅具有分化形成某一種類型能力的細胞，稱為單能干細胞：僅具有分化形成某一種類型能力的細胞，稱為單能干細胞(monopotential cell)或稱定向干細胞或稱定向干細胞(directionalstem cell)。由定向干細胞最終。由定向干細胞最終形成特化細胞

23、類型的過程稱為終末分化形成特化細胞類型的過程稱為終末分化(terminaldifferentiation)。 一般情況下，在整個發(fā)育過程中，細胞分化潛能逐漸受到限制而變窄，即一般情況下，在整個發(fā)育過程中，細胞分化潛能逐漸受到限制而變窄，即有全能性有全能性多能性多能性單能干細胞單能干細胞終末分化。終末分化。 但對細胞核而言，始終保持分化的全能性。但對細胞核而言，始終保持分化的全能性。 克隆羊的誕生 1997年2月27日，Nature 385期發(fā)表了英國愛丁堡Roslin研究所Wilmut和Cambell小組的論文，稱他們利用羊的乳腺細胞，成功克隆了一只名叫Dolly的羊。人ES細胞系的建立199

24、8年年Thomson 建立人胚胎干細胞系建立人胚胎干細胞系（hES細胞）開啟了干細胞研究細胞）開啟了干細胞研究新的一頁新的一頁 組織工程與修復(fù)醫(yī)學組織工程與修復(fù)醫(yī)學2001年年Haseltine提出了再生醫(yī)學提出了再生醫(yī)學(regenerative medicine)的概念，的概念，這一旨在利用體外構(gòu)建的自身組這一旨在利用體外構(gòu)建的自身組織與器官來使患者得以康復(fù)的新織與器官來使患者得以康復(fù)的新的治療理念，將會進一步促進細的治療理念，將會進一步促進細胞分化及其相關(guān)領(lǐng)域的研究。胞分化及其相關(guān)領(lǐng)域的研究。 高等動物體細胞，根據(jù)其分化程度和高等動物體細胞，根據(jù)其分化程度和增殖潛能，大體上可分為兩類：增

25、殖潛能，大體上可分為兩類： (1)干細胞干細胞(stem cells)：處于相對未分化狀：處于相對未分化狀態(tài)，一直保持著分裂能力的細胞，它通過態(tài)，一直保持著分裂能力的細胞，它通過分裂不斷補充消耗的細胞。如造血干細胞、分裂不斷補充消耗的細胞。如造血干細胞、小腸隱窩干細胞。小腸隱窩干細胞。 (2)功能細胞：高度特化不再分裂的細胞，功能細胞：高度特化不再分裂的細胞，執(zhí)行一定時間的功能之后即被清除，如成執(zhí)行一定時間的功能之后即被清除，如成熟的紅細胞、腸絨毛上皮細胞。熟的紅細胞、腸絨毛上皮細胞。干細胞干細胞(stem cell)(stem cell)：成體的許多組織中都保留一些未分化的細胞，當機體需：成

26、體的許多組織中都保留一些未分化的細胞，當機體需要時這些細胞便可按發(fā)育的途徑分裂分化產(chǎn)生特定的細胞，機體組織中這種要時這些細胞便可按發(fā)育的途徑分裂分化產(chǎn)生特定的細胞，機體組織中這種未分化細胞稱為干細胞。未分化細胞稱為干細胞。干細胞有兩種分類方法：干細胞有兩種分類方法：第一種分類方法是根據(jù)干細胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細胞和成體干細胞。第一種分類方法是根據(jù)干細胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細胞和成體干細胞。胚胎干細胞包括胚胎干細胞包括ESES細胞（細胞（Embryonic Stem CellEmbryonic Stem Cell）、）、EG EG 細胞（細胞（Embryonic Embryonic G

27、erm CellGerm Cell）；成體干細胞包括神經(jīng)干細胞（）；成體干細胞包括神經(jīng)干細胞（Neural Stem Ce11Neural Stem Ce11， NSCNSC）、血）、血液干細胞（液干細胞（Hematopoietic Stem CellHematopoietic Stem Cell，HSCHSC）、骨髓間充質(zhì)干細胞（）、骨髓間充質(zhì)干細胞（Mesen Mesen chymal Stem Cellchymal Stem Cell，MSCMSC），表皮干細胞（），表皮干細胞（EPidexmis Stem CellEPidexmis Stem Cell）等。）等。第二種分類方法是根據(jù)干

28、細胞的發(fā)育潛能分為三類：全能干細胞第二種分類方法是根據(jù)干細胞的發(fā)育潛能分為三類：全能干細胞 、多能干細、多能干細胞和單能干細胞。胞和單能干細胞。干細胞具有幾個顯著的特點：干細胞具有幾個顯著的特點：(1)(1)干細胞本身不是終末分化細胞干細胞本身不是終末分化細胞( (即干細胞不是處于分化途徑的終端即干細胞不是處于分化途徑的終端) )；(2)(2)干細胞能無限地分裂；干細胞能無限地分裂；(3)(3)干細胞分裂產(chǎn)生的子細胞只能在兩種途徑中選擇其一，或保持親代特征，干細胞分裂產(chǎn)生的子細胞只能在兩種途徑中選擇其一，或保持親代特征，仍作為干細胞，或不可逆地向終末分化。從功能上來講，干細胞不是執(zhí)行已仍作為干

29、細胞，或不可逆地向終末分化。從功能上來講，干細胞不是執(zhí)行已分化細胞的功能，而是產(chǎn)生具有分化功能的細胞。分化細胞的功能，而是產(chǎn)生具有分化功能的細胞。 影響細胞分化的因素：影響細胞分化的因素： 細胞外信號分子對細胞分化的影響細胞外信號分子對細胞分化的影響胚胎誘導(dǎo)（胚胎誘導(dǎo)（embryonic inductionembryonic induction）: :在胚胎發(fā)育過程中，一部分細胞會影響在胚胎發(fā)育過程中，一部分細胞會影響周圍細胞使其向一定方向分化，這種作用稱近端組織的相互作用周圍細胞使其向一定方向分化，這種作用稱近端組織的相互作用(promixate (promixate tissue inte

30、raction)tissue interaction)，也稱為胚胎誘導(dǎo)，也稱為胚胎誘導(dǎo)(embryonic induction)(embryonic induction)。 近端組織的相互作用主要通過細胞（近端組織的相互作用主要通過細胞（1 1）旁分泌產(chǎn)生的信號分子旁分泌產(chǎn)生的信號分子旁泌素旁泌素( (又稱細胞生長分化因子又稱細胞生長分化因子) )來實現(xiàn)的。已知的這類因子包括成纖維細胞生長因來實現(xiàn)的。已知的這類因子包括成纖維細胞生長因子子(fibroblast growthfactor(fibroblast growthfactor，F(xiàn)GF)FGF)、轉(zhuǎn)化生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子(transfo

31、rming growth (transforming growth factorfactor，TGF)TGF)以及以及hedgehoghedgehog家族、家族、WntWnt家族和家族和JuxtacrineJuxtacrine等五大家族因子。與等五大家族因子。與激素一樣，它們都是影響細胞分化的重要的信號分子。激素一樣，它們都是影響細胞分化的重要的信號分子。 另一種遠距離細胞間相互作用對細胞分化的影響主要是通過（另一種遠距離細胞間相互作用對細胞分化的影響主要是通過（2 2）激素激素來來調(diào)節(jié)的。如無尾兩棲類的蝌蚪變態(tài)過程中，尾部退化及前后肢形成等變化是調(diào)節(jié)的。如無尾兩棲類的蝌蚪變態(tài)過程中，尾部退化

32、及前后肢形成等變化是由甲狀腺分泌的甲狀腺素和三碘甲狀腺原氨酸增加所致，昆蟲變態(tài)過程主要由甲狀腺分泌的甲狀腺素和三碘甲狀腺原氨酸增加所致，昆蟲變態(tài)過程主要是由是由2020羥蛻皮素和保幼素共同調(diào)控的。人體血細胞定向分化也受到多種細羥蛻皮素和保幼素共同調(diào)控的。人體血細胞定向分化也受到多種細胞因子的調(diào)控。胞因子的調(diào)控。2. 細胞的記憶與決定細胞的記憶與決定細胞決定細胞決定(cell determination):細胞分化具有嚴格的方向性，細胞在未出現(xiàn)分化細胞分化具有嚴格的方向性，細胞在未出現(xiàn)分化 細胞的特征之前，分化的方向就已由細胞內(nèi)部的變化及受周圍環(huán)境細胞的特征之前，分化的方向就已由細胞內(nèi)部的變化及

33、受周圍環(huán)境 的影響而決定，這一現(xiàn)象稱為細胞決定。的影響而決定，這一現(xiàn)象稱為細胞決定。 細胞決定在發(fā)生可識別的形態(tài)變化之前，就已受到約束而向特定方細胞決定在發(fā)生可識別的形態(tài)變化之前，就已受到約束而向特定方 向分化。這時細胞內(nèi)部已發(fā)生變化，確定了未來的發(fā)育命運，這就向分化。這時細胞內(nèi)部已發(fā)生變化，確定了未來的發(fā)育命運，這就 是決定。細胞在這種決定狀態(tài)下，沿特定類型分化的能力已經(jīng)穩(wěn)定是決定。細胞在這種決定狀態(tài)下，沿特定類型分化的能力已經(jīng)穩(wěn)定 下來，一般不會中途改變。下來，一般不會中途改變。 細胞的決定與細胞的記憶有關(guān)，而細胞記憶可能通過兩種方式實現(xiàn)：一是細胞的決定與細胞的記憶有關(guān)，而細胞記憶可能通過

34、兩種方式實現(xiàn)：一是正反饋途徑正反饋途徑(positivefeedback loop)，即細胞接受信號刺激后，活化轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因，即細胞接受信號刺激后，活化轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，該因子不僅誘導(dǎo)自身基因的表達，還誘導(dǎo)其他組織特異性基因的表達；子，該因子不僅誘導(dǎo)自身基因的表達，還誘導(dǎo)其他組織特異性基因的表達；二是二是染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化染色質(zhì)結(jié)構(gòu)變化(DNA與蛋白相互作用及其修飾與蛋白相互作用及其修飾)的信息傳到子代細胞，的信息傳到子代細胞，如如同兩條同兩條X染色體中，其中一條始終保持凝集失活狀態(tài)并可在細胞世代間穩(wěn)定遺染色體中，其中一條始終保持凝集失活狀態(tài)并可在細胞世代間穩(wěn)定遺傳一樣。上述細胞記憶的機制也可以用來解釋

35、某些能夠繼續(xù)增殖的終末分化傳一樣。上述細胞記憶的機制也可以用來解釋某些能夠繼續(xù)增殖的終末分化細胞，如平滑肌細胞和肝細胞，分裂后只能產(chǎn)生與親代相同的細胞類型。細胞，如平滑肌細胞和肝細胞，分裂后只能產(chǎn)生與親代相同的細胞類型。3受精卵細胞質(zhì)的不均一性對細胞分化的影響受精卵細胞質(zhì)的不均一性對細胞分化的影響 由于細胞具有記憶能力，隨著分化信息不斷地積累使之成為已由于細胞具有記憶能力，隨著分化信息不斷地積累使之成為已“決定決定”的的細胞，這種與細胞分化相關(guān)的信息在很多動物中可以上溯至受精卵。在卵母細胞，這種與細胞分化相關(guān)的信息在很多動物中可以上溯至受精卵。在卵母細胞的細胞質(zhì)中除了儲存有營養(yǎng)物質(zhì)和多種蛋白外

36、，還含有多種細胞的細胞質(zhì)中除了儲存有營養(yǎng)物質(zhì)和多種蛋白外，還含有多種mRNA，其中，其中多數(shù)多數(shù)mRNA與蛋白質(zhì)結(jié)合處于非活性狀態(tài)，成為與蛋白質(zhì)結(jié)合處于非活性狀態(tài)，成為隱蔽隱蔽mRNA，不能被核糖體識，不能被核糖體識別。然而它們在卵細胞質(zhì)中呈不均勻分布，特別是某些動物如柄海鞘、兩棲別。然而它們在卵細胞質(zhì)中呈不均勻分布，特別是某些動物如柄海鞘、兩棲動物等動物等，在受精后卵細胞質(zhì)重新定位，少數(shù)母體，在受精后卵細胞質(zhì)重新定位，少數(shù)母體mRNA被激活，合成早期胚被激活，合成早期胚胎發(fā)育所需要的蛋白質(zhì)。隨著受精卵早期細胞分裂，隱蔽胎發(fā)育所需要的蛋白質(zhì)。隨著受精卵早期細胞分裂，隱蔽mRNA不均一地分配不均

37、一地分配到子細胞中。通過對角貝和海膽受精卵發(fā)育的研究證明，在卵裂過程中不同到子細胞中。通過對角貝和海膽受精卵發(fā)育的研究證明，在卵裂過程中不同的細胞質(zhì)分配到不同的子細胞中，從而決定未來細胞分化的命運，產(chǎn)生分化的細胞質(zhì)分配到不同的子細胞中，從而決定未來細胞分化的命運，產(chǎn)生分化方向的差異。根據(jù)這一現(xiàn)象，人們提出了方向的差異。根據(jù)這一現(xiàn)象，人們提出了決定子決定子(determinant)的概念，即指影的概念，即指影響卵裂細胞向不同方向分化的細胞質(zhì)成分響卵裂細胞向不同方向分化的細胞質(zhì)成分。通過對果蠅生殖細胞和體細胞分。通過對果蠅生殖細胞和體細胞分化過程的比較研究，證明了果蠅卵細胞后端存在決定生殖細胞分化

38、的細胞質(zhì)化過程的比較研究，證明了果蠅卵細胞后端存在決定生殖細胞分化的細胞質(zhì)成分即生殖質(zhì)成分即生殖質(zhì)(germ plasm)，它是種質(zhì)細胞的決定子，這一現(xiàn)象普遍存在于動，它是種質(zhì)細胞的決定子，這一現(xiàn)象普遍存在于動物界。物界。 顯然決定細胞向某一方向分化的初始信息儲存于卵細胞中，在很多物種中，顯然決定細胞向某一方向分化的初始信息儲存于卵細胞中，在很多物種中，卵裂后的細胞所攜帶的信息已開始有所不同，這種區(qū)別又通過信號分子影響卵裂后的細胞所攜帶的信息已開始有所不同，這種區(qū)別又通過信號分子影響其他細胞產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng)。這樣最初儲存的信息不斷被修飾并逐漸形成更為精其他細胞產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng)。這樣最初儲存的信息不斷被

39、修飾并逐漸形成更為精細更為復(fù)雜的指令，最終產(chǎn)生分化各異的細胞類型。細更為復(fù)雜的指令，最終產(chǎn)生分化各異的細胞類型。4. 細胞間的相互作用與位置效應(yīng)細胞間的相互作用與位置效應(yīng) 在胚胎學研究中，人們已注意到細胞間的相互作用對細胞分化與器官構(gòu)建在胚胎學研究中，人們已注意到細胞間的相互作用對細胞分化與器官構(gòu)建的影響，并稱這種作用為的影響，并稱這種作用為胚胎誘導(dǎo)胚胎誘導(dǎo)。胚胎誘導(dǎo)作用不斷強化并可分成不同的。胚胎誘導(dǎo)作用不斷強化并可分成不同的層次。雖然人們對胚胎誘導(dǎo)作用的機制還不清楚，但包括旁泌素等信號分子層次。雖然人們對胚胎誘導(dǎo)作用的機制還不清楚，但包括旁泌素等信號分子的作用顯然是其重要原因之一。的作用顯

40、然是其重要原因之一。 細胞所處的位置不同對細胞分化的命運有明顯的影響。實驗證明，改變細細胞所處的位置不同對細胞分化的命運有明顯的影響。實驗證明，改變細胞所處的位置可導(dǎo)致細胞分化方向的改變，這種現(xiàn)象稱胞所處的位置可導(dǎo)致細胞分化方向的改變，這種現(xiàn)象稱位置效應(yīng)位置效應(yīng)(position effect)?！拔恢眯畔⑽恢眯畔ⅰ笔钱a(chǎn)生效應(yīng)的主要原因。如在雞胚發(fā)育的原腸胚期，是產(chǎn)生效應(yīng)的主要原因。如在雞胚發(fā)育的原腸胚期，在由脊索細胞分泌的由在由脊索細胞分泌的由Sonichedgehog(Shh)的基因編碼的信號蛋白的作的基因編碼的信號蛋白的作用下，靠近脊索的細胞分化形成底板用下，靠近脊索的細胞分化形成底板(

41、floorplate)，而遠離脊索的細胞分化成，而遠離脊索的細胞分化成運動神經(jīng)元，如將另一個脊索植入雞胚中線一側(cè)，則會以同樣方式誘導(dǎo)底板運動神經(jīng)元，如將另一個脊索植入雞胚中線一側(cè)，則會以同樣方式誘導(dǎo)底板和運動神經(jīng)元的發(fā)育。和運動神經(jīng)元的發(fā)育。 如果如果Sonic hedgehog的基因發(fā)生突變，則會導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常，的基因發(fā)生突變，則會導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育異常，甚至可出現(xiàn)面部僅有一眼和一個鼻孔的畸胎。同樣，甚至可出現(xiàn)面部僅有一眼和一個鼻孔的畸胎。同樣，Sonichedgehog蛋白也蛋白也通過位置效應(yīng)調(diào)節(jié)肢體的發(fā)育。趾的長度、形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，均受控于細胞通過位置效應(yīng)調(diào)節(jié)肢體的發(fā)育。趾的

42、長度、形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，均受控于細胞與這一蛋白信號分子源的距離。與這一蛋白信號分子源的距離。Sonic hedgehog蛋白的濃度或某些由它調(diào)控的其他因子的濃度，賦予肢芽分蛋白的濃度或某些由它調(diào)控的其他因子的濃度，賦予肢芽分化的位置信息，最終發(fā)育形成由骨、軟骨和皮膚等構(gòu)成的不同的趾。化的位置信息，最終發(fā)育形成由骨、軟骨和皮膚等構(gòu)成的不同的趾。 5環(huán)境對性別決定的影響環(huán)境對性別決定的影響性別決定是細胞分化和生物個體發(fā)育研究領(lǐng)域的重要課題之一。環(huán)境對性別決定是細胞分化和生物個體發(fā)育研究領(lǐng)域的重要課題之一。環(huán)境對性別決定的影響早已被人們發(fā)現(xiàn)和研究，其中典型的例子是許多爬行動物，性別決定的影響早已被人們

43、發(fā)現(xiàn)和研究，其中典型的例子是許多爬行動物，如如蜥蜴類蜥蜴類的的agama和和Emacularius，它們在較低溫度條件下，它們在較低溫度條件下(24)全部全部發(fā)育為雌性，而溫度提高發(fā)育為雌性，而溫度提高(32 )則全部發(fā)育為雄性。則全部發(fā)育為雄性。龜類龜類的的T. graetta, C. caretta又出現(xiàn)相反的情況，即在較低溫度條件下全部發(fā)育為雄性，而溫度提又出現(xiàn)相反的情況，即在較低溫度條件下全部發(fā)育為雄性，而溫度提高則全部發(fā)育為雌性。另外，有一種高則全部發(fā)育為雌性。另外，有一種蝸牛類蝸牛類的軟體動物的軟體動物Crepidula，它們的性，它們的性別決定取決于個體間的相互位置關(guān)系，在它們形

44、成的上下相互疊壓的群體中，別決定取決于個體間的相互位置關(guān)系，在它們形成的上下相互疊壓的群體中，位于下方的個體發(fā)育為雌性，而位于上方的個體發(fā)育為雄性。人們對于環(huán)境位于下方的個體發(fā)育為雌性，而位于上方的個體發(fā)育為雄性。人們對于環(huán)境影響性別的機制還不清楚，但是它無疑表明，環(huán)境因素對細胞分化可產(chǎn)生影影響性別的機制還不清楚，但是它無疑表明，環(huán)境因素對細胞分化可產(chǎn)生影響，并進而影響到生物的個體發(fā)育。但是，這些影響因素又都是通過細胞自響，并進而影響到生物的個體發(fā)育。但是，這些影響因素又都是通過細胞自身的遺傳機構(gòu)發(fā)揮作用的。因此總的來說，個體發(fā)育中細胞分化的基礎(chǔ)是建身的遺傳機構(gòu)發(fā)揮作用的。因此總的來說，個體發(fā)

45、育中細胞分化的基礎(chǔ)是建立在細胞的內(nèi)部，而環(huán)境因素只是條件。立在細胞的內(nèi)部，而環(huán)境因素只是條件。6染色質(zhì)變化與基因重排對細胞分化的影響染色質(zhì)變化與基因重排對細胞分化的影響 100多年前人們就發(fā)現(xiàn)多年前人們就發(fā)現(xiàn)馬蛔蟲馬蛔蟲在卵裂過程中，染色體出現(xiàn)消減現(xiàn)象，追蹤至在卵裂過程中，染色體出現(xiàn)消減現(xiàn)象，追蹤至32個細胞的分裂球階段，發(fā)現(xiàn)除一個細胞保留正常的染色體外個細胞的分裂球階段，發(fā)現(xiàn)除一個細胞保留正常的染色體外(將分化成生殖將分化成生殖細胞細胞)，其余將分化成體細胞的細胞中，全部出現(xiàn)染色體丟失，顯然這是細胞，其余將分化成體細胞的細胞中，全部出現(xiàn)染色體丟失，顯然這是細胞分化的一個特例。但在當時成為分化

46、的一個特例。但在當時成為種質(zhì)學說種質(zhì)學說的重要依據(jù)。的重要依據(jù)。 人們還發(fā)現(xiàn)原生動物人們還發(fā)現(xiàn)原生動物纖毛蟲纖毛蟲營養(yǎng)核中染色體營養(yǎng)核中染色體DNA大量缺失的現(xiàn)象。纖毛大量缺失的現(xiàn)象。纖毛蟲類蟲類(如草履蟲、四膜蟲如草履蟲、四膜蟲)的細胞內(nèi)存在兩個細胞核，小核稱為生殖核，包含的細胞內(nèi)存在兩個細胞核，小核稱為生殖核，包含完整的基因組；大核稱為營養(yǎng)核，丟失完整的基因組；大核稱為營養(yǎng)核，丟失1090的的DNA，剩余的，剩余的DNA經(jīng)重經(jīng)重排與擴增后形成多倍體，其基因活躍地轉(zhuǎn)錄并決定一切表型特征。大核是在排與擴增后形成多倍體，其基因活躍地轉(zhuǎn)錄并決定一切表型特征。大核是在有性生殖過程中，由小核發(fā)育而來，

47、細胞雖未分化但細胞核有性生殖過程中，由小核發(fā)育而來，細胞雖未分化但細胞核“分化分化”成兩種成兩種不同的類型。不同的類型。 基因重排是細胞分化的另一種特殊方式?？贵w是由漿細胞分泌的，而漿細基因重排是細胞分化的另一種特殊方式?？贵w是由漿細胞分泌的，而漿細胞是由胞是由B淋巴細胞分化而來。在這一過程中，淋巴細胞分化而來。在這一過程中，B淋巴細胞中的淋巴細胞中的DNA經(jīng)過斷裂丟經(jīng)過斷裂丟失與重排的復(fù)雜變化，從而利用有限的免疫球蛋白基因，在理論上可表達出失與重排的復(fù)雜變化，從而利用有限的免疫球蛋白基因，在理論上可表達出數(shù)十億種抗體。數(shù)十億種抗體。T淋巴細胞在分化過程中也存在類似的基因重排現(xiàn)象。淋巴細胞在分

48、化過程中也存在類似的基因重排現(xiàn)象。種質(zhì)學說種質(zhì)學說 germ plasm theory(1892)的提出者德國動物學家魏斯曼Weismann，August第二節(jié)第二節(jié) 癌癌 細細 胞胞 細胞分化的過程往往伴隨細胞的分裂，即使細胞分化的過程往往伴隨細胞的分裂，即使DNA精確地復(fù)制與修復(fù)，其精確地復(fù)制與修復(fù)，其基因的堿基突變率也僅能達到基因的堿基突變率也僅能達到10-6，從進化的角度看突變是選擇的源泉，具有，從進化的角度看突變是選擇的源泉，具有積極的意義。但如果在人的一生中，體細胞要分裂積極的意義。但如果在人的一生中，體細胞要分裂1016次，那么推斷在基因組次，那么推斷在基因組中每個基因都可能發(fā)生

49、突變?；蛲蛔兊慕Y(jié)果有可能招致某些分化細胞的生長中每個基因都可能發(fā)生突變。基因突變的結(jié)果有可能招致某些分化細胞的生長與分裂失控，脫離了衰老和死亡的正常途徑而成為癌細胞與分裂失控，脫離了衰老和死亡的正常途徑而成為癌細胞(cancer cell)。細胞通。細胞通過分裂與分化過程，形成不同的細胞類型并由此構(gòu)建有機體的組織和器官。而過分裂與分化過程，形成不同的細胞類型并由此構(gòu)建有機體的組織和器官。而癌細胞的細胞類型趨于一致，破壞有機體的組織器官。癌細胞與正常分化細胞癌細胞的細胞類型趨于一致，破壞有機體的組織器官。癌細胞與正常分化細胞不同的一點是，不同類型的分化細胞都具有相同的基因組；而癌細胞的細胞類不

50、同的一點是，不同類型的分化細胞都具有相同的基因組；而癌細胞的細胞類型與特征相近，但基因組卻發(fā)生不同形式的突變。隨著環(huán)境因素的影響，基因型與特征相近，但基因組卻發(fā)生不同形式的突變。隨著環(huán)境因素的影響，基因突變率提高，細胞癌變的幾率也隨之增加。因此，對癌細胞形成與特征的了解突變率提高，細胞癌變的幾率也隨之增加。因此，對癌細胞形成與特征的了解不僅有助于了解細胞增殖、分化與死亡的調(diào)節(jié)機制的細節(jié)，而且也為徹底治療不僅有助于了解細胞增殖、分化與死亡的調(diào)節(jié)機制的細節(jié)，而且也為徹底治療癌癥癌癥這一維護人類健康所面臨的十分嚴峻的問題提供線索和希望。這一維護人類健康所面臨的十分嚴峻的問題提供線索和希望。癌細胞癌細

51、胞：某些分化細胞的生長與分裂失控，脫離了衰老和死亡的正常途徑，成：某些分化細胞的生長與分裂失控，脫離了衰老和死亡的正常途徑，成為轉(zhuǎn)化細胞，或無限增殖細胞，而非接觸抑制。為轉(zhuǎn)化細胞，或無限增殖細胞，而非接觸抑制。腫瘤細胞腫瘤細胞（tumor cell）：動物體內(nèi)細胞分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細胞。）：動物體內(nèi)細胞分裂調(diào)節(jié)失控而無限增殖的細胞。惡性腫瘤惡性腫瘤（malignancy）：具有轉(zhuǎn)移能力的腫瘤稱為惡性腫瘤，上皮組織的惡）：具有轉(zhuǎn)移能力的腫瘤稱為惡性腫瘤，上皮組織的惡性腫瘤稱為癌。目前癌細胞已作為惡性腫瘤細胞的通用名稱。性腫瘤稱為癌。目前癌細胞已作為惡性腫瘤細胞的通用名稱。 。P481一、癌

52、細胞的基本特征一、癌細胞的基本特征 1細胞生長與分裂失去控制，無限增殖細胞生長與分裂失去控制，無限增殖 在正常機體中細胞或處于生長與分裂狀態(tài)，或處于靜止狀態(tài)，執(zhí)行其特定在正常機體中細胞或處于生長與分裂狀態(tài)，或處于靜止狀態(tài)，執(zhí)行其特定的生理功能的生理功能(如肝細胞和神經(jīng)細胞如肝細胞和神經(jīng)細胞)。在成體的一些組織中，會有新生細胞的增。在成體的一些組織中，會有新生細胞的增殖，衰老細胞的死亡，在動態(tài)平衡中維持組織與器官的穩(wěn)定，這是一種嚴格殖，衰老細胞的死亡，在動態(tài)平衡中維持組織與器官的穩(wěn)定，這是一種嚴格受控的過程。而癌細胞失去控制，成為受控的過程。而癌細胞失去控制，成為“不死不死”的永生細胞，核質(zhì)比例

53、增大的永生細胞，核質(zhì)比例增大,分裂速度加快，結(jié)果破壞了正常組織的結(jié)構(gòu)與功能。分裂速度加快，結(jié)果破壞了正常組織的結(jié)構(gòu)與功能。 2具有侵潤性和擴散性具有侵潤性和擴散性 動物體內(nèi)特別是衰老的動物體內(nèi)常常出現(xiàn)腫瘤，這些腫瘤細胞僅位于某些動物體內(nèi)特別是衰老的動物體內(nèi)常常出現(xiàn)腫瘤，這些腫瘤細胞僅位于某些組織特定部位，稱之為良性腫瘤，如疣和息肉。如果腫瘤細胞具有浸潤性和組織特定部位，稱之為良性腫瘤，如疣和息肉。如果腫瘤細胞具有浸潤性和擴散性，則稱之為惡性腫瘤，即癌癥發(fā)生。擴散性，則稱之為惡性腫瘤，即癌癥發(fā)生。 良性腫瘤與惡性腫瘤細胞的最主要區(qū)別是：良性腫瘤與惡性腫瘤細胞的最主要區(qū)別是：（1）惡性腫瘤細胞）惡

54、性腫瘤細胞(癌細胞癌細胞)的細胞間粘著性下降，具有浸潤性和擴散性，易的細胞間粘著性下降，具有浸潤性和擴散性，易于浸潤周圍健康組織，或通過血液循環(huán)或通過淋巴途徑轉(zhuǎn)移并在其他部位粘于浸潤周圍健康組織，或通過血液循環(huán)或通過淋巴途徑轉(zhuǎn)移并在其他部位粘著和增殖。經(jīng)轉(zhuǎn)移并在身體其他部位增殖產(chǎn)生的次級腫瘤稱為轉(zhuǎn)移灶著和增殖。經(jīng)轉(zhuǎn)移并在身體其他部位增殖產(chǎn)生的次級腫瘤稱為轉(zhuǎn)移灶(metastasis)。這是癌細胞的基本特征。這是癌細胞的基本特征。（2）在分化程度上癌細胞低于良性腫瘤細胞，且失去了許多原組織細胞的結(jié)）在分化程度上癌細胞低于良性腫瘤細胞，且失去了許多原組織細胞的結(jié)構(gòu)和功能。構(gòu)和功能。 3細胞間相互作

55、用改變細胞間相互作用改變 正常細胞之間的識別主要是通過細胞表面特異性蛋白的相互作用實現(xiàn)的，正常細胞之間的識別主要是通過細胞表面特異性蛋白的相互作用實現(xiàn)的，進而形成特定的組織與器官。癌細胞沖破了細胞識別作用的束縛，在轉(zhuǎn)移過程進而形成特定的組織與器官。癌細胞沖破了細胞識別作用的束縛，在轉(zhuǎn)移過程中，除了要產(chǎn)生水解酶類中，除了要產(chǎn)生水解酶類(如用于水解基底膜成分的酶類如用于水解基底膜成分的酶類)，而且要異常表達某，而且要異常表達某些膜受體蛋白，以便與別處的細胞粘著并生長。同時借此逃避免疫監(jiān)視作用，些膜受體蛋白，以便與別處的細胞粘著并生長。同時借此逃避免疫監(jiān)視作用，防止天然殺傷細胞等的識別和攻擊。防止天

56、然殺傷細胞等的識別和攻擊。 4mRNA蛋白表達譜系或蛋白活性改變蛋白表達譜系或蛋白活性改變 癌細胞的蛋白表達譜系中，往往出現(xiàn)一些在胚胎細胞中所表達的蛋白，如癌細胞的蛋白表達譜系中，往往出現(xiàn)一些在胚胎細胞中所表達的蛋白，如在肝癌細胞中表達胚肝細胞中的多種蛋白。多數(shù)癌細胞中具有較高的端粒酶活在肝癌細胞中表達胚肝細胞中的多種蛋白。多數(shù)癌細胞中具有較高的端粒酶活性。此外癌細胞還異常表達與其惡性增殖、擴散等過程相關(guān)的蛋白成分，如纖性。此外癌細胞還異常表達與其惡性增殖、擴散等過程相關(guān)的蛋白成分，如纖連蛋白減少，某些癌蛋白過度表達。連蛋白減少，某些癌蛋白過度表達。 5mRNA轉(zhuǎn)錄譜系的改變轉(zhuǎn)錄譜系的改變 癌

57、細胞的種種生物學特征主要歸結(jié)于其基因表達及調(diào)控方向的改變。人們癌細胞的種種生物學特征主要歸結(jié)于其基因表達及調(diào)控方向的改變。人們曾用基因表達譜分析技術(shù)曾用基因表達譜分析技術(shù)(serial analysis of gene expression，SAGE)對乳腺癌和對乳腺癌和直腸癌細胞與正常細胞中基因表達譜進行了比較。在檢測的直腸癌細胞與正常細胞中基因表達譜進行了比較。在檢測的30萬個轉(zhuǎn)錄片段萬個轉(zhuǎn)錄片段(transeripts)，至少相當于，至少相當于45萬個所表達的基因中約有萬個所表達的基因中約有500個轉(zhuǎn)錄片段個轉(zhuǎn)錄片段(相當于相當于75個基因個基因)有明顯不同，僅占整個基因表達譜中的很少一

58、部分。有明顯不同，僅占整個基因表達譜中的很少一部分。 此外，由于癌細胞突變位點不同，同一種癌甚至同一癌灶中的不同癌細胞此外，由于癌細胞突變位點不同，同一種癌甚至同一癌灶中的不同癌細胞之間也可能具有不同的表型，而且其表型不穩(wěn)定，特別是具有高轉(zhuǎn)移潛能的癌之間也可能具有不同的表型，而且其表型不穩(wěn)定，特別是具有高轉(zhuǎn)移潛能的癌細胞其表型更不穩(wěn)定，這就決定了癌細胞異質(zhì)性的特征。細胞其表型更不穩(wěn)定，這就決定了癌細胞異質(zhì)性的特征。6體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細胞的特征體外培養(yǎng)的惡性轉(zhuǎn)化細胞的特征（1）惡性轉(zhuǎn)化細胞同癌細胞一樣具有無限增殖）惡性轉(zhuǎn)化細胞同癌細胞一樣具有無限增殖的潛能。的潛能。（2）在體外培養(yǎng)時貼壁性下降

59、，可不依附在培）在體外培養(yǎng)時貼壁性下降，可不依附在培養(yǎng)器皿壁上生長，有些還可進行懸浮式培養(yǎng)；養(yǎng)器皿壁上生長，有些還可進行懸浮式培養(yǎng)；（3）正常細胞生長到彼此相互接觸時，其運動）正常細胞生長到彼此相互接觸時，其運動和分裂活動將會停止，即所謂接觸抑制和分裂活動將會停止，即所謂接觸抑制(contact inhibition)。癌細胞失去運動和分裂的接觸抑制，。癌細胞失去運動和分裂的接觸抑制，在瓊脂培養(yǎng)基中可形成細胞克隆，這也是細胞惡在瓊脂培養(yǎng)基中可形成細胞克隆，這也是細胞惡性程度的標志之一。性程度的標志之一。二、癌基因與抑癌基因二、癌基因與抑癌基因 癌癥是由攜帶遺傳信息的癌癥是由攜帶遺傳信息的DNA

60、的病理變化而引起的疾病。與遺傳病不同，的病理變化而引起的疾病。與遺傳病不同，癌癥主要是體細胞癌癥主要是體細胞DNA突變，而不是生殖細胞突變，而不是生殖細胞DNA突變。突變。癌基因癌基因(oncogenes)：是控制細胞生長和分裂的正常基因（又稱原癌基因或細胞：是控制細胞生長和分裂的正?；颍ㄓ址Q原癌基因或細胞癌基因）的一種突變形式，能引起正常細胞癌變。癌基因）的一種突變形式，能引起正常細胞癌變。 對多種致癌的逆轉(zhuǎn)錄病毒中存在的癌基因?qū)Χ喾N致癌的逆轉(zhuǎn)錄病毒中存在的癌基因(voncogene)的研究，均導(dǎo)致正的研究，均導(dǎo)致正常細胞中原癌基因的發(fā)現(xiàn)，其中很多原癌基因的產(chǎn)物都是細胞生長分裂的調(diào)常細胞中