细胞生物学教程第十五章细胞分化与凋亡.pptVIP

第一节 细胞分化 细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程。 每个人的一生中都在进行着细胞分化。 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。 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、细胞分化的机理 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。 （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、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。 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、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 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表明： 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，沿胚的前后轴形成一个浓度梯度，决定了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 三、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。 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。 四、再生 指生物的器官损伤后，剩余的部分长出与原来形态功能相同的结构的现象，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：壁虎的尾、蝾螈的断肢、螃蟹的肢。 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、血细胞。构成更新组织的细胞可分为３类：① 干细胞、 ② 过渡细胞、 ③成熟细胞。 稳定组织：可补偿性增生，如：肝、肾细胞。 恒久组织：细胞不再分裂，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 3、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：超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)； 非酶