14细胞分化、凋亡要点.ppt

第一节 细胞分化 细胞后代在结构和功能上发生差异的过程； 细胞分化的实质是基因的差别表达； 每个人的一生中都在进行着细胞分化。 一、细胞的分化潜能 细胞分化能力的强弱称为发育潜能。 全能性：如受精卵。 多能性：如原始外胚层细胞 。 单能性：只能分化出一种细胞。单能干细胞也称为祖细胞 。 二、细胞分化的特点 时空性：差别基因表达——管家基因、组织特异性基因（奢侈基因）； 定向性：细胞从分化命运确定到出现特定的形态的过程称为决定。 稳定性：如，果蝇的成虫盘； 条件可逆性：去分化，如植物愈伤组织。 普遍性：不仅存在于胚胎发育。 三、细胞分化和增殖的关系 增殖信号和分化信号同时作用于干细胞，表现为边分化边增殖（反之亦然）； 增殖和分化分别独立进行，一些干细胞只增殖不分化，另一些同类干细胞进入终末分化； 细胞分化与分裂平行进行，干细胞进行不对称分裂，产生的子细胞一个保持原有干细胞特性，一个则进入终末分化。 四、细胞分化的机理 自发机制： 诱导机制： 细胞的分化命运主要取决于两个方面：一是细胞的内部特性，二是细胞的外部环境。 （二）细胞间的相互作用 1、胚胎诱导：一部分胚胎细胞影响相邻细胞向一定方向分化的作用。 诱导者：对其它细胞起诱导作用的细胞。 如：脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板，神经沟和神经管； 再如：视胞可诱导其外面的外胚层形成晶体，而晶体又可诱导外胚层形成角膜。 2、分化抑制：分化成熟的细胞可以产生抑素，抑制相邻细胞发生同样的分化。 如含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚，则蛙胚不能发育出正常的心脏。 研究表明，抑素实际上就是TGF-β家族的成员 3、细胞数量效应 小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时，可发育成具有功能的胰腺组织，但如果把胰原基切成8小块分别培养，则都不能形成胰腺组织，如果再把分开的小块合起来，又可形成胰腺组织。 4、细胞外基质的影响 干细胞在IV型胶原和层粘连蛋白上形成上皮细胞；在I型胶原和纤粘连蛋白上分化为成纤维细胞；在II型胶原及软骨粘连蛋白上发育为软骨细胞。 5、激素的作用 如昆虫的保幼激素和脱皮激素。 （三）细胞核与细胞分化 1、染色体结构的变化 1）基因删除：原生动物、节肢动物。 2）基因扩增：果蝇多线染色体。 3）基因重排：如Ig基因(106~108种抗体)。 4）DNA甲基化与异染色质化：基因失活。 2、基因与细胞分化 根据对果蝇、家蚕等实验动物的研究发现： 卵受精后，首先表达的是母体基因；母体基因的产物是转录因子，沿胚的前后轴形成浓度梯度，决定胚的前后位置和头尾区域；控制其它基因的表达： 母体基因→ 间隙基因→ 成对基因→体节极性基因→同源异形基因（homeotic gene，Hox） Gene and Development 五、成体中的细胞分化 ①已存在的细胞功能由弱、强、减退到丧失。经历了新生→成熟→衰老→死亡的过程，如表皮细胞。 ②已有的分化细胞通过分裂产生两个功能相同的细胞，如血管内皮细胞。 ③干细胞的分裂与分化，如多能造血干细胞。 六、再生 广义来看再生是生命的普遍现象，从分子、细胞到组织器官都具有再生现象。 1.?生理性再生：即细胞更新，如人的红细胞。 2.? 修复性再生：如壁虎、蝾螈、螃蟹、海参。 3.? 无性繁殖。 第二节　细胞的衰老 又称老化，指细胞随着年龄的增加，机能和结构发生退行性变化，趋向死亡的不可逆的现象。 衰老和死亡是生命的基本现象，衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以及分子水平等不同的层次。 一、人体细胞的动态分类 更新组织：如上皮细胞。其细胞可分为３类：干细胞、过渡细胞、成熟细胞。 稳定组织：如：肝、肾细胞。 恒久组织：如神经、骨骼、心肌细胞。 可耗尽组织：如人类的卵巢实质细胞。 二、细胞衰老的特征（一）形态变化 （二）分子水平的变化 1.?DNA：复制与转录受阻，端粒DNA、mtDNA缺失。DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。 2.? RNA：含量降低。 3.?蛋白质：含成下降，发生修饰、交联。 4.? 酶分子：活性中心被氧化，金属离子丢失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改变，酶失活。 5.?脂类：不饱和脂肪酸被氧化。 三、细胞衰老的分子机理 （一）差错学派 1、代谢废物积累：如：脂褐质 2、自由基攻击：导致DNA、蛋白质变异，正常细胞内存在清除自由基的防御系统： 酶系统：SOD，CAT，GSH-PX； 非酶系统：VE，醌类等电子受体。 （二）遗传论学派 1、复制性衰老 L.Hayflick (1961)报道，人的成纤维细胞在体外培养时增殖次数是有限的（60~70代）。“Hayflick”极限，即细胞最大分裂次数。细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。 2、程序性衰老 如在小鼠肝中，胚胎早期表达的胞质丙氨酸转氨酶为