细胞分化（cell differentiation）.docVIP

细胞分化（cell differentiation） 概念 生物从一个受精卵发育成一个个体的过程，主要包括细胞增殖，它包括细胞生长和细胞分裂两个方面的活动；还包括一种重要活动就是细胞间产生稳定差异的过程，也就是细胞分化。 所谓细胞分化就是指细胞间产生稳定差异的过程，即多细胞生物体在个体发育中，细胞间在形态结构，生理功能和生化特征等方面产生稳定差异的过程，其结果是产生了多种多样不同的细胞，形成个体的不同组织、器官和系统。其过程包括分化的决定阶段，分化阶段和组织、器官形成阶段。 细胞分化是一种普遍的生命现象。虽在整个生命过程中都有，但以胚胎期最为频繁和典型。细胞分化是发育生物学的核心问题。 多细胞生物体的各种组织、器官的细胞都是从受精卵衍生出来的。因此，在发育潜能上，受精卵是“全能细胞”，它最初分裂出的细胞都一样，后来才逐渐分化成三个胚层，未来的组织器官全由不同的胚层的细胞分化出来，而各胚层细胞只能限定在它们所能分化的范围，如表皮、神经细胞由外胚层分化而来，消化、呼吸系统有内胚层分化而来，肌肉、骨骼系统有中胚层分化而来；所以，每一胚层具备“演变”成某些种类细胞的能力，它们则属于“多能细胞”，最后趋向于某一特定方向的分化能力即为“专能”细胞，是细胞分化过程中的一个普遍规律，这种规律一直保持到成体。 全能 多能 专能 8－16细胞时任一细胞 外、中、内胚层， 神经细胞 均能发育成为小动物 如干细胞 胶原细胞 红细胞 骨髓干细胞 白细胞 粒细胞 淋巴细胞 细胞分化的基础和特点 基础 细胞内某些特异性蛋白的优先合成，细胞分化的基础就是细胞稳定产生特异蛋白质的过程。 细胞之所以表现出新的性状，必须有新的蛋白质作为基础，新的蛋白质是细胞结构和功能具有不同的特点，或者这些心得蛋白质就是某些同功酶，酶的催化反应又能是细胞增加结构与功能的特殊性。如： 血红蛋白 红细胞 中胚层 肌动、肌球蛋白 肌细胞 γ－球蛋白 浆细胞 特点 预定性 认为受精卵的细胞质中已发生分化，即细胞质的各区域组分不同，分别决定这不同的形态分化，它们的位置固定，受精卵分裂后，就被分配到不同的子细胞中去，所以，哪些细胞将分化成哪个胚层、哪些器官，哪些组织都已预定了，这样支配着细胞分化的途径，这样就直接决定一个胚胎发育的过程。 不可逆性 细胞分化一般来说是不可逆的过程，由于分化而产生的细胞差异，一旦发生，既使引起的因素和诱导因素已不存在，分化的进程也将要进行下去，它不像激素，物理化学因素引起的细胞变化，当这些因素消失后，变化就不再持续下去。一个细胞一旦分化成稳定类型以后，就不能逆转到未分化状态。 如哺乳动物高度分化的成熟红细胞不会再返回到有核的前体细胞，所以，随分化的发展，往往是细胞失去可逆性，高分化的细胞丧失了分裂能力，完全不可逆转。 但有机体常保留一部分未分化的多能性干细胞，可用来弥补失去的可逆性，一旦需要，干细胞即进行分裂，新细胞按发育途径产生专一的分化细胞。 稳定性 已分化的细胞所具有的结构和功能特征是稳定的，包括已分化的细胞在体内的位置也是不能轻易改变。 4、时空性 “时”，一个细胞在不同的发育阶段上可有不同的形态和功能； “空”，同一细胞的后代，由于所处的环境不同，而产生不同的形态和功能。 细胞分化和基因表达 刚才谈到细胞分化是以新的蛋白质的合成为基础的，但蛋白质是基因提供的遗传密码决定的，所以，归根结底是特定基因表达的结果。 基因的差次表达（differential expression） 身体内所有的体细胞都含有与受精卵相同的染色体，相等量的DNA，分化的细胞都保留着全套的基因组，从理论上来讲，每个细胞都具有表达它的基因库中任何一种基因的能力，即全能性（每个细胞含有全套的基因组，具有表达它的基因库中任何一种基因的能力。细胞分化不是基因的丢失，有实验为证，去除爪蟾卵的细胞核或使其失活，然后将爪蟾皮肤表皮细胞植入去核的卵中，或移入小肠上皮细胞的核，这个卵细胞可以分裂发育成正常爪蟾）。但实际上，在个体发育中，细胞内基因并非都同时进行表达。据统计分析估计，在分化细胞中，整个基因组大约不超过10％的基因有活性，能表达，在某一时间内有的基因有活性，有的基因处于关闭状态，而在另一时间里，原来有活性的基因可能关闭，而原来关闭的基因有可能开放。在胚胎发育过程中，所以能出现新的细胞类型，是由于有关的特定基因相继活化的结果。 这种在个体发育进程中，基因按照一定程序相继活化的现象称基因的差次表