醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件

醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化第十四章細(xì)胞分化一、細(xì)胞分化的基本概念

※(一)細(xì)胞分化(celldifferentiation)

是指從受精卵開(kāi)始的個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞之間逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。細(xì)胞分化是漸進(jìn)的、長(zhǎng)期變化的過(guò)程，在有機(jī)體整個(gè)生命過(guò)程中都有細(xì)胞分化活動(dòng)，但在胚胎期表現(xiàn)的最典型、最顯著。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)1醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件3.細(xì)胞生理狀態(tài)隨著細(xì)胞分化水平的提高而變化（1）細(xì)胞分化水平越高，細(xì)胞的分裂能力越低。（2）細(xì)胞分化水平越高，細(xì)胞對(duì)環(huán)境因素的反應(yīng)能力越低。4.細(xì)胞分化具有時(shí)間性和空間性

（1）時(shí)間性：一個(gè)細(xì)胞，在發(fā)育的不同時(shí)間階段，其形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同。（2）空間性：同一細(xì)胞的后代，由于所處空間位置不同，其環(huán)境也不同，其形態(tài)結(jié)構(gòu)也不同。3.細(xì)胞生理狀態(tài)隨著細(xì)胞分化水平的提高而變化※二、細(xì)胞的分化潛能

全能性(totipotency)：細(xì)胞在一定條件下具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能，稱為細(xì)胞的全能性

(totipotencyblastocyst)。

全能性細(xì)胞：受精卵細(xì)胞，8細(xì)胞期之前的卵裂球※二、細(xì)胞的分化潛能全能性(totipotenc※二、細(xì)胞的分化潛能多能性(pluripotency)

隨著胚胎發(fā)育進(jìn)行，細(xì)胞逐漸喪失了發(fā)育成個(gè)體的能力，僅具有分化成有限細(xì)胞類型的潛能，這種潛能稱為細(xì)胞的多能性，這種細(xì)胞稱為多能性細(xì)胞。如：三胚層細(xì)胞

全能性(totipotency)※二、細(xì)胞的分化潛能多能性(pluripotency)全受精卵卵裂分化外胚層神經(jīng)管表皮腺腦脊髓毛、齒甲、爪疏松結(jié)締組織致密結(jié)締組織中胚層軟骨骨肌肉形成血的組織髓樣組織淋巴組織泌尿生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層呼吸系統(tǒng)上皮消化道上皮胰肝腺甲狀腺甲狀旁腺外胚層中胚層內(nèi)胚層受精卵卵裂分化外胚層神經(jīng)管表皮腺腦脊髓毛、齒甲、爪疏松結(jié)締組※二、細(xì)胞的分化潛能單能性(unipotency)

細(xì)胞只具有向特定細(xì)胞系分化的能力，這種細(xì)胞分化的潛能是單能性。

全能性(totipotency)多能性(pluripotency)1.在發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞分化潛能逐漸變窄※二、細(xì)胞的分化潛能單能性(unipotency)全能性(體細(xì)胞與受精卵細(xì)胞核相比（1）分化細(xì)胞的DNA含量沒(méi)有發(fā)生變化（2）分化細(xì)胞中染色體的數(shù)量沒(méi)有發(fā)生變化（3）分化細(xì)胞的基因數(shù)目沒(méi)有變化體細(xì)胞與受精卵細(xì)胞核相比（1）分化細(xì)胞的DNA含量沒(méi)有發(fā)生變2.分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性1952年,R.

Briggs等人的核移植實(shí)驗(yàn)。（1）去除爪蟾卵的細(xì)胞核。（2）將爪蟾蝌蚪小腸上皮細(xì)胞核移植到去除細(xì)胞核的卵細(xì)胞中。（３）接受小腸上皮細(xì)胞核和去核卵可以發(fā)育為具有生殖能力的爪蟾。2.分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性1952年蛙紅細(xì)胞移植后發(fā)育成蝌蚪1978年，童第周成功的將黑斑蛙成體紅細(xì)胞核移植到卵細(xì)胞中，并發(fā)育成正常的蝌蚪。在1951年-1959年，朱洗用涂血針刺破萬(wàn)計(jì)的蟾蜍卵細(xì)胞，得到25只小蟾蜍，其中兩支（雌性）長(zhǎng)到成體，1960年死去一支，1961年，另一只與正常的雄體配對(duì)，產(chǎn)生800多只小蟾蜍登陸。蛙紅細(xì)胞移植后發(fā)育成蝌蚪1978年，童第周成功的將黑斑蛙1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾穆特教授等人通過(guò)體細(xì)胞克隆法培育的克隆羊-”多利”問(wèn)世，是世界上首只成年體細(xì)胞克隆動(dòng)物。1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾體細(xì)胞核全能性體細(xì)胞核全能性體細(xì)胞核全能性體細(xì)胞核全能性三、細(xì)胞分化與基因表達(dá)細(xì)胞總DNA細(xì)胞總RNA輸卵管細(xì)胞成紅細(xì)胞胰島輸卵管細(xì)胞成紅細(xì)胞胰島卵清蛋白基因＋＋＋＋－－珠蛋白基因＋＋＋－＋－胰島素基因＋＋＋－－＋實(shí)驗(yàn)方法Southern印跡Northern印跡細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果三、細(xì)胞分化與基因表達(dá)細(xì)胞總DNA細(xì)胞總RNA輸卵管成紅胰島※管家基因(housekeepinggene)

是維持細(xì)胞生存所必需的，在各種細(xì)胞中處于活性表達(dá)狀態(tài)，這類基因稱為管家基因。如，細(xì)胞骨架蛋白、膜蛋白、染色質(zhì)組蛋白、核糖體蛋白以及參與能量代謝的糖酵解酶。這類基因與細(xì)胞分化的關(guān)系不大?！莩藁?luxurygene)

在不同組織中進(jìn)行選擇性的表達(dá)，用來(lái)維持組織的特異性功能，又稱組織特異基因。這類基因是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)。如，紅細(xì)胞中的血紅蛋白、皮膚表皮細(xì)胞的角蛋白、肌細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白等?！芗一?housekeepinggene)細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：基因選擇性表達(dá)細(xì)胞分化的標(biāo)志：細(xì)胞內(nèi)合成新的特異性蛋白質(zhì)

在真核細(xì)胞，基因表達(dá)的調(diào)控可以發(fā)生在不同的水平上，主要發(fā)生在三個(gè)彼此相對(duì)獨(dú)立的水平上：

（一）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控（二）轉(zhuǎn)錄后的加工調(diào)節(jié)（三）翻譯水平的調(diào)控（四） 蛋白質(zhì)形成后活性調(diào)節(jié)水平等細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：基因選擇性表達(dá)四、影響細(xì)胞分化的因素細(xì)胞核對(duì)細(xì)胞分化的影響細(xì)胞質(zhì)對(duì)細(xì)胞分化的影響細(xì)胞間的相互作用激素和細(xì)胞粘合分子對(duì)分化的作用四、影響細(xì)胞分化的因素細(xì)胞核對(duì)細(xì)胞分化的影響激素（1）甾類激素：脂溶性，分子小，能夠通過(guò)細(xì)胞膜擴(kuò)散到靶細(xì)胞內(nèi)，與靶蛋白結(jié)合后進(jìn)入細(xì)胞核，激活特定基因的表達(dá)。（2）多肽類激素：水溶性的，分子大，與細(xì)胞膜表面受體結(jié)合，通過(guò)胞內(nèi)信號(hào)通路激活靶蛋白，靶蛋白與基因調(diào)控點(diǎn)結(jié)合，激活特定基因的轉(zhuǎn)錄。

細(xì)胞粘合(celladhension):

是指在細(xì)胞發(fā)育分化過(guò)程中，細(xì)胞間的特異親和性，包括細(xì)胞識(shí)別，細(xì)胞遷移，細(xì)胞聚集。細(xì)胞粘合依賴于細(xì)胞粘附因子(celladhensionmolecule,CAM)?！に丶?xì)胞粘合(celladhension):▲當(dāng)雞的紅細(xì)胞與培養(yǎng)的人Hela細(xì)胞(去分化的癌細(xì)胞)融合后,核的體積增大20倍,染色質(zhì)松散,出現(xiàn)RNA和DNA合成。結(jié)果說(shuō)明：Hela細(xì)胞質(zhì)重新激活雞紅細(xì)胞核。

將培養(yǎng)的爪蟾腎細(xì)胞核注入蠑螈的卵母細(xì)胞內(nèi),分析蛋白質(zhì)合成情況發(fā)現(xiàn),原來(lái)在腎細(xì)胞中表達(dá)的基因,這時(shí)不表達(dá),而原來(lái)不表達(dá)的基因,這時(shí)卻被激活。當(dāng)雞的紅細(xì)胞與培養(yǎng)的人Hela細(xì)胞(去分化的癌細(xì)胞)融合后,卵細(xì)胞質(zhì)的母體效應(yīng)

母體效應(yīng)(maternal-effect)

卵母細(xì)胞中貯存的mRNA和蛋白質(zhì)的分布是不均勻的,各種mRNA在細(xì)胞中都有定位分布,并隨卵裂進(jìn)入不同的子細(xì)胞中。卵細(xì)胞質(zhì)的母體效應(yīng)母體效應(yīng)(maternal-effe卵細(xì)胞中的母體信息卵細(xì)胞中的母體信息

細(xì)胞誘導(dǎo)(induction)胚胎發(fā)育過(guò)程中,一部分細(xì)胞對(duì)相鄰細(xì)胞產(chǎn)生影響并決定其分化方向的現(xiàn)象，稱為胚胎誘導(dǎo)。

細(xì)胞抑制（inhibition）

已分化的細(xì)胞抑制鄰近細(xì)胞進(jìn)行相同分化而產(chǎn)生的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用。作用：避免相同器官重復(fù)發(fā)生。與細(xì)胞誘導(dǎo)共同協(xié)調(diào)，維持細(xì)胞的正常分化。細(xì)胞誘導(dǎo)(induction)初級(jí)誘導(dǎo)：脊索誘導(dǎo)表面覆蓋的外胚層形成神經(jīng)板，神經(jīng)板卷曲形成神經(jīng)管。眼球發(fā)育過(guò)程中多級(jí)誘導(dǎo)作用前腦（神經(jīng)管上皮）頭部外胚層結(jié)締組織中胚層（脊索）原腦初級(jí)誘導(dǎo)：脊索誘導(dǎo)表面覆蓋的外胚層形成神經(jīng)眼球發(fā)育過(guò)程中多級(jí)胚胎誘導(dǎo)次級(jí)誘導(dǎo)：視杯誘導(dǎo)上方的外胚層表皮內(nèi)陷，形成晶狀體初級(jí)誘導(dǎo)頭部外胚層結(jié)締組織中胚層（脊索）原腦視杯視杯胚胎誘導(dǎo)次級(jí)誘導(dǎo)：視杯誘導(dǎo)上方的外胚層表皮內(nèi)陷，初級(jí)誘導(dǎo)頭部細(xì)胞誘導(dǎo)初級(jí)誘導(dǎo)次級(jí)誘導(dǎo)三級(jí)誘導(dǎo)：晶狀體誘導(dǎo)外胚層細(xì)胞，形成角膜?！?xì)胞誘導(dǎo)初級(jí)誘導(dǎo)次級(jí)誘導(dǎo)三級(jí)誘導(dǎo)：晶狀體誘導(dǎo)外胚層細(xì)胞，形成謝謝46、我們?nèi)粢呀邮茏顗牡模驮贈(zèng)]有什么損失?！突?/p>

47、書(shū)到用時(shí)方恨少、事非經(jīng)過(guò)不知難?！懹?/p>

48、書(shū)籍把我們引入最美好的社會(huì)，使我們認(rèn)識(shí)各個(gè)時(shí)代的偉大智者?！访罓査?/p>

49、熟讀唐詩(shī)三百首，不會(huì)作詩(shī)也會(huì)吟?！獙O洙

50、誰(shuí)和我一樣用功，誰(shuí)就會(huì)和我一樣成功。——莫扎特謝謝46、我們?nèi)粢呀邮茏顗牡?，就再?zèng)]有什么損失?！突?9醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化第十四章細(xì)胞分化一、細(xì)胞分化的基本概念

※(一)細(xì)胞分化(celldifferentiation)

是指從受精卵開(kāi)始的個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞之間逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。細(xì)胞分化是漸進(jìn)的、長(zhǎng)期變化的過(guò)程，在有機(jī)體整個(gè)生命過(guò)程中都有細(xì)胞分化活動(dòng)，但在胚胎期表現(xiàn)的最典型、最顯著。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)30醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞分化課件3.細(xì)胞生理狀態(tài)隨著細(xì)胞分化水平的提高而變化（1）細(xì)胞分化水平越高，細(xì)胞的分裂能力越低。（2）細(xì)胞分化水平越高，細(xì)胞對(duì)環(huán)境因素的反應(yīng)能力越低。4.細(xì)胞分化具有時(shí)間性和空間性

（1）時(shí)間性：一個(gè)細(xì)胞，在發(fā)育的不同時(shí)間階段，其形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同。（2）空間性：同一細(xì)胞的后代，由于所處空間位置不同，其環(huán)境也不同，其形態(tài)結(jié)構(gòu)也不同。3.細(xì)胞生理狀態(tài)隨著細(xì)胞分化水平的提高而變化※二、細(xì)胞的分化潛能

全能性(totipotency)：細(xì)胞在一定條件下具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能，稱為細(xì)胞的全能性

(totipotencyblastocyst)。

全能性細(xì)胞：受精卵細(xì)胞，8細(xì)胞期之前的卵裂球※二、細(xì)胞的分化潛能全能性(totipotenc※二、細(xì)胞的分化潛能多能性(pluripotency)

隨著胚胎發(fā)育進(jìn)行，細(xì)胞逐漸喪失了發(fā)育成個(gè)體的能力，僅具有分化成有限細(xì)胞類型的潛能，這種潛能稱為細(xì)胞的多能性，這種細(xì)胞稱為多能性細(xì)胞。如：三胚層細(xì)胞

全能性(totipotency)※二、細(xì)胞的分化潛能多能性(pluripotency)全受精卵卵裂分化外胚層神經(jīng)管表皮腺腦脊髓毛、齒甲、爪疏松結(jié)締組織致密結(jié)締組織中胚層軟骨骨肌肉形成血的組織髓樣組織淋巴組織泌尿生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層呼吸系統(tǒng)上皮消化道上皮胰肝腺甲狀腺甲狀旁腺外胚層中胚層內(nèi)胚層受精卵卵裂分化外胚層神經(jīng)管表皮腺腦脊髓毛、齒甲、爪疏松結(jié)締組※二、細(xì)胞的分化潛能單能性(unipotency)

細(xì)胞只具有向特定細(xì)胞系分化的能力，這種細(xì)胞分化的潛能是單能性。

全能性(totipotency)多能性(pluripotency)1.在發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞分化潛能逐漸變窄※二、細(xì)胞的分化潛能單能性(unipotency)全能性(體細(xì)胞與受精卵細(xì)胞核相比（1）分化細(xì)胞的DNA含量沒(méi)有發(fā)生變化（2）分化細(xì)胞中染色體的數(shù)量沒(méi)有發(fā)生變化（3）分化細(xì)胞的基因數(shù)目沒(méi)有變化體細(xì)胞與受精卵細(xì)胞核相比（1）分化細(xì)胞的DNA含量沒(méi)有發(fā)生變2.分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性1952年,R.

Briggs等人的核移植實(shí)驗(yàn)。（1）去除爪蟾卵的細(xì)胞核。（2）將爪蟾蝌蚪小腸上皮細(xì)胞核移植到去除細(xì)胞核的卵細(xì)胞中。（３）接受小腸上皮細(xì)胞核和去核卵可以發(fā)育為具有生殖能力的爪蟾。2.分化細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性1952年蛙紅細(xì)胞移植后發(fā)育成蝌蚪1978年，童第周成功的將黑斑蛙成體紅細(xì)胞核移植到卵細(xì)胞中，并發(fā)育成正常的蝌蚪。在1951年-1959年，朱洗用涂血針刺破萬(wàn)計(jì)的蟾蜍卵細(xì)胞，得到25只小蟾蜍，其中兩支（雌性）長(zhǎng)到成體，1960年死去一支，1961年，另一只與正常的雄體配對(duì)，產(chǎn)生800多只小蟾蜍登陸。蛙紅細(xì)胞移植后發(fā)育成蝌蚪1978年，童第周成功的將黑斑蛙1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾穆特教授等人通過(guò)體細(xì)胞克隆法培育的克隆羊-”多利”問(wèn)世，是世界上首只成年體細(xì)胞克隆動(dòng)物。1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾體細(xì)胞核全能性體細(xì)胞核全能性體細(xì)胞核全能性體細(xì)胞核全能性三、細(xì)胞分化與基因表達(dá)細(xì)胞總DNA細(xì)胞總RNA輸卵管細(xì)胞成紅細(xì)胞胰島輸卵管細(xì)胞成紅細(xì)胞胰島卵清蛋白基因＋＋＋＋－－珠蛋白基因＋＋＋－＋－胰島素基因＋＋＋－－＋實(shí)驗(yàn)方法Southern印跡Northern印跡細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果三、細(xì)胞分化與基因表達(dá)細(xì)胞總DNA細(xì)胞總RNA輸卵管成紅胰島※管家基因(housekeepinggene)

是維持細(xì)胞生存所必需的，在各種細(xì)胞中處于活性表達(dá)狀態(tài)，這類基因稱為管家基因。如，細(xì)胞骨架蛋白、膜蛋白、染色質(zhì)組蛋白、核糖體蛋白以及參與能量代謝的糖酵解酶。這類基因與細(xì)胞分化的關(guān)系不大?！莩藁?luxurygene)

在不同組織中進(jìn)行選擇性的表達(dá)，用來(lái)維持組織的特異性功能，又稱組織特異基因。這類基因是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)。如，紅細(xì)胞中的血紅蛋白、皮膚表皮細(xì)胞的角蛋白、肌細(xì)胞中的肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白等?！芗一?housekeepinggene)細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：基因選擇性表達(dá)細(xì)胞分化的標(biāo)志：細(xì)胞內(nèi)合成新的特異性蛋白質(zhì)

在真核細(xì)胞，基因表達(dá)的調(diào)控可以發(fā)生在不同的水平上，主要發(fā)生在三個(gè)彼此相對(duì)獨(dú)立的水平上：

（一）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控（二）轉(zhuǎn)錄后的加工調(diào)節(jié)（三）翻譯水平的調(diào)控（四） 蛋白質(zhì)形成后活性調(diào)節(jié)水平等細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：基因選擇性表達(dá)四、影響細(xì)胞分化的因素細(xì)胞核對(duì)細(xì)胞分化的影響細(xì)胞質(zhì)對(duì)細(xì)胞分化的影響細(xì)胞間的相互作用激素和細(xì)胞粘合分子對(duì)分化的作用四、影響細(xì)胞分化的因素細(xì)胞核對(duì)細(xì)胞分化的影響激素（1）甾類激素：脂溶性，分子小，能夠通過(guò)細(xì)胞膜擴(kuò)散到靶細(xì)胞內(nèi)，與靶蛋白結(jié)合后進(jìn)入細(xì)胞核，激活特定基因的表達(dá)。（2）多肽類激素：水溶性的，分子大，與細(xì)胞膜表面受體結(jié)合，通過(guò)胞內(nèi)信號(hào)通路激活靶蛋白，靶蛋白與基因調(diào)控點(diǎn)結(jié)合，激活特定基因的轉(zhuǎn)錄。

細(xì)胞粘合(celladhension):

是指在細(xì)胞發(fā)育分化過(guò)程中，細(xì)胞間的特異親和性，包括細(xì)胞識(shí)別，細(xì)胞遷移，細(xì)胞聚集。細(xì)胞粘合依賴于細(xì)胞粘附因子(celladhensionmolecule,CAM)。▲激素細(xì)胞粘合(celladhension):▲當(dāng)雞的紅細(xì)胞與培養(yǎng)的人Hela細(xì)胞(去分化的癌細(xì)胞)融合后,核的體積增大20倍,染色質(zhì)松散,出現(xiàn)RNA和DNA合成。結(jié)果說(shuō)明：Hela細(xì)胞質(zhì)重新激活雞紅細(xì)胞核。

將培養(yǎng)的爪蟾腎細(xì)胞核注入蠑螈的卵母細(xì)胞內(nèi),分析蛋白質(zhì)合成情況發(fā)現(xiàn),原來(lái)在腎細(xì)胞中表達(dá)的基因,這時(shí)不表達(dá),而原來(lái)不表達(dá)的基因,這時(shí)卻被激活。當(dāng)雞的紅細(xì)胞與培養(yǎng)的人Hela細(xì)胞(去分化的癌細(xì)胞)融合后,卵細(xì)胞質(zhì)的母體效應(yīng)

母體效應(yīng)(maternal-effect)

卵母細(xì)胞中貯存的mRNA和蛋白質(zhì)的分布是不均勻的,各種mRNA在細(xì)胞中都有定位分布,并隨卵裂進(jìn)入不同的子細(xì)胞中。