細(xì)胞生物學(xué)-18細(xì)胞分化課件

1、細(xì) 胞 分 化 DIFFERENTIATION 黃 辰生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中心遺傳學(xué)與分子生物學(xué)系細(xì)胞分化細(xì)胞分化的概念細(xì)胞分化的基本過程細(xì)胞分化的基本機(jī)制細(xì)胞的全能性細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化與再生細(xì)胞分化細(xì)胞分化的概念： 在個(gè)體發(fā)育中，由相同的細(xì)胞類型經(jīng)細(xì)胞分裂后，逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定差異，產(chǎn)生不同細(xì)胞類型的過程。細(xì)胞分化的本質(zhì) - 基因選擇性表達(dá)的結(jié)果現(xiàn)代分子生物學(xué)表明： 細(xì)胞分化由于基因選擇性地表達(dá)各自特有的蛋白質(zhì)而導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能的差異。 細(xì)胞分化細(xì)胞分化 管家基因 在所有細(xì)胞中均要表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物是 對(duì)維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需。 組織特異性基因 指不同的細(xì)胞類型進(jìn)行特異性

2、表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)與特異的生理功能組織特異性基因（奢侈基因）與管家基因細(xì)胞分化細(xì)胞分化的兩個(gè)基本機(jī)制 細(xì)胞分裂的不對(duì)稱性 細(xì)胞間的相互作用細(xì)胞分化細(xì)胞分化細(xì)胞分裂的不對(duì)稱性卵細(xì)胞具有極性，細(xì)胞核靠近北極。北極或動(dòng)物極：極體釋放的部位南極或植物極：母體物質(zhì)儲(chǔ)存部位細(xì)胞分化動(dòng)物卵細(xì)胞中貯存有大量mRNA，呈非均勻分布； 用轉(zhuǎn)錄抑制劑放線菌素D處理海膽受精卵，胚胎發(fā)育仍能進(jìn)行至囊胚期 用蛋白質(zhì)翻譯抑制劑嘌呤霉素處理受精卵，受精卵停止發(fā)育。卵裂后的細(xì)胞質(zhì)的特性決定了子細(xì)胞核的分化命運(yùn)。 昆蟲以表面卵裂的方式形成胚層細(xì)胞的。遷入卵的后端極質(zhì)部的細(xì)胞發(fā)育為原始生殖細(xì)胞，用紫外

3、線照射這一區(qū)域，破壞極質(zhì)，卵將發(fā)育為無生殖細(xì)胞的不育個(gè)體。 細(xì)胞分化細(xì)胞間的相互作用1、胚胎誘導(dǎo)(embryonic induction) 胚胎發(fā)育過程中，一部分細(xì)胞影響相鄰細(xì)胞向一定方向分化的作用。 誘導(dǎo)者(inductor) ：對(duì)其它細(xì)胞起誘導(dǎo)作用的細(xì)胞。 脊索可誘導(dǎo)其頂部的外胚層發(fā)育成神經(jīng)板，神經(jīng)溝和神經(jīng)管； 視泡可誘導(dǎo)其外面的外胚層形成晶體，而晶體又可誘導(dǎo)外胚層形成角膜。細(xì)胞分化細(xì)胞分化2、分化抑制： 分化成熟的細(xì)胞可以產(chǎn)生抑素，抑制相鄰細(xì)胞發(fā)生同樣的分化。 如含有成蛙心組織的培養(yǎng)液培養(yǎng)蛙胚，則蛙胚不能發(fā)育出正常的心臟。3、細(xì)胞數(shù)量效應(yīng) 小鼠胚胎胰腺原基在體外進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，可發(fā)育成具

4、有功能的胰腺組織，但如果把胰原基切成8小塊分別培養(yǎng)，則都不能形成胰腺組織，如果再把分開的小塊合起來，又可形成胰腺組織。細(xì)胞分化細(xì)胞核與細(xì)胞分化1、染色體結(jié)構(gòu)的變化1）基因刪除：原生動(dòng)物、昆蟲、甲殼動(dòng)物。2）基因擴(kuò)增：果蠅多線染色體。3）基因重排：免疫球蛋白基因（106-108種抗體）。4）DNA的甲基化與異染色質(zhì)化：胞嘧啶的甲基化使基因失活。細(xì)胞分化2、基因與細(xì)胞分化 無論是母體mRNA的作用還是細(xì)胞間的相互作用，其結(jié)果是啟動(dòng)特定基因的表達(dá)。 根據(jù)對(duì)果蠅、家蠶等實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的研究表明： 卵受精后，首先表達(dá)的是母體基因；母體基因的產(chǎn)物是轉(zhuǎn)錄因子，沿胚的前后軸形成一個(gè)濃度梯度，決定了胚的前后位置和頭尾區(qū)域；控制其它基因的表達(dá)： 母體基因 間隙基因 成對(duì)基因體節(jié)極性基因同源異形基因（homeotic gene，Hox）細(xì)胞分化Gene and Development細(xì)胞分化HOX mutantAntennaleg細(xì)胞分化Bithorax mutant細(xì)胞分化細(xì)胞的全能性全能性：一個(gè)細(xì)胞可分化為機(jī)體的所有細(xì)胞，如受精卵、植物細(xì)胞。干細(xì)胞 多能干細(xì)胞 單能干細(xì)胞（祖細(xì)胞） 成熟動(dòng)物細(xì)胞不具備全能性。 60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移殖，90年代末多利羊的誕生都證明了分化細(xì)胞具有完整的DNA。 細(xì)胞分化細(xì)胞分化成體中的細(xì)胞分化已存在的細(xì)胞功能由弱、