细胞分化与癌细胞.ppt

第一节 细胞分化 细胞后代在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。 细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心。 细胞分裂的不对称性和细胞间的相互作用是细胞分化的两个基本机制。 奢侈基因的选择性表达是细胞分化的分子基础。 基因的选择性表达受到调节基因蛋白产物的组合调控影响。 一、细胞全能性 全能性：一个细胞可分化为机体的所有细胞，如受精卵、植物细胞。 干细胞 多能干细胞 单能干细胞（祖细胞） 成熟动物细胞不具备全能性。 60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移殖，90年代末多利羊的诞生都证明了分化细胞具有完整的DNA。 二、细胞分化的影响因素 卵细胞具有极性，细胞核靠近北极。 北极或动物极：极体释放的部位； 南极或植物极：相对北极而言，母体物质主要储存在于植物极。 动物卵细胞中贮存有大量mRNA，呈非均匀分布； 用转录抑制剂放线菌素D处理海胆受精卵，胚胎发育仍能进行至囊胚期 用蛋白质翻译抑制剂嘌呤霉素处理受精卵，受精卵停止发育。 卵裂后的细胞质的特性决定了子细胞核的分化命运。 昆虫以表面卵裂的方式形成胚层细胞的。迁入卵的后端极质部的细胞发育为原始生殖细胞，用紫外线照射这一区域，破坏极质，卵将发育为无生殖细胞的不育个体。 果蝇的卵在受精后的2小时内只进行核分裂, 细胞质不分裂, 形成合胞体胚胎。随后核向卵边缘迁移, 每个细胞核周围包上了细胞膜, 结果在卵周边形成了细胞胚层,共约3500个细胞。每一个核都具有全能性, 既可分化成体细胞, 又可分化成性细胞。细胞的分化命运决定于核迁入不同的细胞质区域。 迁入卵后端极质中的形成极细胞, 最后分化为生殖细胞。 （二）细胞间的相互作用 1、胚胎诱导(embryonic induction) ：胚胎发育过程中，一部分细胞影响相邻细胞向一定方向分化的作用。 诱导者(inductor) ：对其它细胞起诱导作用的细胞： 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； 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。 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、位置信息对细胞分化的影响 - 位置信息：不断分裂和移动中的细胞通过感知自己的瞬间空间位置并依此决定分化方向或调整移动路径，此即位置信息对发育分化的影响。 - 位置信息对分化的作用包括多个层次：DNA提供的位置信息；细胞质成分提供的位置信息；细胞所在空间提供的位置信息 - 如将白色品系小鼠8细胞期卵裂球去除透明带后，置于同期黑色胚鼠的4个卵裂球中央形成嵌合体后，培养至胚泡期，移入寄母子宫中，结果新生小鼠为白色品系。 - 位置信息在鸡的肢芽（limb buds）发育中的作用。 鸡胚胎的腿和翅开始是由一小团中胚层发育形成肢芽，肢芽早期为舌形突起, 内部为中胚层来源的间叶组织, 表面覆盖着外胚层表皮。当肢芽逐渐长长时，肢芽就会发育成适当的骨组织，并在肢芽的末端形成指。 指导肢芽形成的位置信息是由中胚层组织的一小块区域发出的，该区域称为极性激活带(zone of polarizing activity, ZAP),它位于肢芽的后端附近。 如果将此处的组织移植到另一个肢芽的前端，其结果会发育成正常个体的两倍数量的指（图E13-2），这就是位置信息对发育的影响。 5、细胞外基质的影响 干细胞在IV型胶原和层粘连蛋白上分化为上皮细胞； 在I型胶原和纤粘连蛋白上形成纤维细胞； 在II型胶原及软骨粘连蛋白上发育为软骨细胞。 6、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、昆虫、甲壳动物。 2）基因扩增：果蝇多线染色体。 3）基因重排：免疫球蛋白基因（106~108种抗体）。 4）DNA的甲基化与异染色质化：胞嘧啶的甲基化使基因失活。 2、基因与细胞分化 管家基因：如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因等 奢侈基因：如卵清蛋白基因、珠蛋白基因、角蛋白基因等 调节基因：其产物可选择性调节奢侈基因的表达。 组合调控作用： 主导基因：调控蛋白中其关键作用的少数蛋白的基因。 如eye基因 调控结果：细胞分化类型数目=2n（n为调控蛋白数目） 细胞分化与胚胎发育 无论是母体mRNA的作用还是细胞间的相互作用，其结果是启动特定基因的表达。 根据对果蝇、家蚕等实验动物的研究