第十四章细胞分化.pptVIP

2009-10 细胞生物学与遗传学教研室陈贤均制 第十四章 细胞分化 Cell Differentiation 在个体发育过程中，细胞的生长、增殖和分化是相互关联的三个极为重要的细胞生命活动 。 教学基本要求 1. 掌握细胞分化、细胞决定和细胞全能性的基本概念； 2. 熟悉细胞分化的细胞生物学基础； 3. 熟悉细胞分化的分子基础和细胞分化基因表达的调节； 4.了解激素、环境因素对细胞分化的影响；了解细胞分化的医学意义；了解再生的现象与本质 第十四章 细胞分化 第一节 细胞分化的基本概念 第二节 细胞分化的分子基础 第三节 细胞分化的调节因素 第四节 细胞分化与肿瘤细胞 第五节 细胞分化与再生 第一节 细胞分化的基本概念 一、多细胞生物个体发育的一般过程与细胞分化潜能 二、细胞决定与细胞分化 三、细胞的去分化与转分化 四、细胞分化的时空性 五、细胞分裂与细胞分化 第一节 细胞分化的基本概念 细胞分化(Cell differentiation )是个体发育过程中，细胞通过生长和增殖，相互之间在生化特性、形态结构及生理功能方面产生明显而稳定差异的过程。 一、脊椎动物个体发育的一般过程与细胞分化潜能 脊椎动物个体发育主要阶段： 胚胎发育：卵裂，囊胚（胚泡），原肠胚，神经胚，器官发生 从原肠胚期开始胚层分化形成三个胚层； 细胞分化开始于原肠胚形成之后。 胚后发育 （一）三胚层的分化方向 1.外胚层分化为皮肤上皮(包括上皮各种衍生物如皮肤腺、毛、角、爪等)、神经组织、感觉器官、消化管的两端。 2.中胚层分化为肌肉、结缔组织(包括骨路、血液等)、生殖与排泄器官的大部分。 3.内胚层分化为消化管的大部分上皮、肝、胰、呼吸器官，排泄与生殖器官的小部分。 （二）细胞分化的一般规律 细胞分化的一般规律：在胚胎发育过程中，细胞逐渐由全能到多能，最后到单能的趋向。 在此过程中，细胞的增殖和分化能力逐渐降低，特化功能逐渐增强。 1.全能（干）细胞：单个细胞在一定条件下，能分化发育成为完整生物个体的性能称为细胞的全能性(totipotency) 。（如哺乳动物桑椹胚的8细胞期之前的细胞。） 2.多能（干）细胞：三胚层形成后，仅能向本胚层组织和器官方向分化发育的细胞。（如骨髓的多能造血干细胞能形成多种血细胞。） 3.单能（干）细胞：也称专能干细胞，只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如上皮基底层干细胞、肌肉中的成肌细胞、精小管中的精原细胞。 （三）分化细胞的全能性 1.动物终末分化细胞无全能性，核有全能性。 2.植物终末分化细胞有全能性。 用核移植方法进行动物克隆说明终末分化细胞的核具有全能性。 二、细胞决定与细胞分化 （一）细胞决定制约细胞分化方向 1.细胞决定(cell determination)是细胞预先作作出的分化选择，是确定分化方向的过程。 （二）细胞决定具有严格的程序性和高度的遗传稳定性（其分子本质尚不了解）。 三、细胞的去分化和转分化 1.细胞分化有高度稳定性 在正常情况下，已分化的细胞一般不逆转到位分化状态或成为其他类型的分化细胞，即分化的稳定性。 终末分化细胞在形态结构与生理功能的稳定性是个体生命活动的基础。 2.去分化 已分化的细胞在某种特定条件下逆转到未分化状态的现象或过程称去分化(dedifferentiation) 3.转分化 从一种分化细胞转变为另一种分化细胞的现象或过程称为转分化(transdifferentiation)。 细胞分化的稳定性是普遍存在的、具有主导性的特征；去分化和转分化是不稳定的表现，实在特殊条件下发生的事件，使基因选择性表达的结果。 四、细胞分化的时-空性 1.细胞分化的时间性 在不同的时间有不同的发育程度，有时间顺序，受时间制约。 如红细胞的分化要经历：原红细胞，早幼红细胞，中幼红细胞，晚幼红细胞，网织红细胞和成熟红细胞几个阶段。 2.细胞分化的空间性 同一细胞的后代，在不同的空间位置分化成不同类型的细胞，受空间制约。 如同是外胚层的细胞有的分化成表皮细胞，有的分化成神经细胞。 五、细胞分裂与分化的关系 1.细胞增殖产生细胞分化的主体，并在增殖的基础上分化； 2.分化发生于细胞分裂的G1期； 3. 快速增殖的细胞（G1期短暂或无G1期）不发生分化或分化不明显； 4.高度分化的细胞增殖缓慢或丧失增殖能力。 第二节 细胞分化的分子基础 一、基因组的活动模式 二、细胞质中分化决定因子的不均匀分布和不均等分配 三、基因选择性表达的调控 四、小RNA在细胞分化中的作用 一、基因组的活动模式 (一)基因选择性表达 1.基因选择性表达的概念 在个体发育过程中不同的发育时间和胚胎的不同细胞，只选择性地表达基因组中特定的部分（5~10%）基因，这种基因表达方式称为基因差异表达