[理学]第十三章 细胞分化.ppt

第一节 细胞分化的概念及其特点 一、细胞分化的概念 二、细胞分化的特点 三、细胞分化与生物进化 第二节 全能细胞与全能细胞核 一、全能细胞 二、全能细胞核 三、再生与全能性 第三节 胚胎细胞分化 一、胚胎细胞分化潜能的决定 二、影响细胞分化的因素 第四节 细胞分化的机制 一、基因的选择性表达 二、基因表达的调节 细胞分化是指细胞特化为独特细胞类型的过程，即由受精卵产生的同源后代细胞在形态、结构、功能和蛋白质合成方面发生稳定性差异的过程，也就是在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐产生不同细胞类群的过程。 细胞分化使未定型的细胞在形态结构、生化组成和生理功能上朝专一性和特异性方向发展，由原来较简单具有可塑性的状态向异样化稳定状态发展（图1） 细胞分化的主要特点是细胞出现不同的形态结构和生化、生理功能，演变成特定表型的细胞类型。 （一）方向性和稳定性 在高等生物中，细胞总是由一个受精卵开始朝着特定的方向分化，而且这种分化状态能够遗传给许多细胞世代（图2、图3） 。 （二）可逆性和可诱导性 已经分化的细胞在外界条件诱导下可失去特有结构和功能而变得具有未分化细胞的特性，使细胞分化过程发生逆转（图4、图5）。这种可回复 到胚性状态的现象称为去分化或脱分化，这种特 性叫做细胞分化的可逆性，这种在外界条件诱导下出现去分化的特性叫做细胞分化的可诱导性。 细胞分化的可逆性的条件：第一，只有具备增殖能力的组织细胞才有发生分化逆转的潜力；第二，必须提供有利于细胞核分化逆转的环境；第三，遗传物质是分化逆转所必须的物质基础。 （三）时空性 由于生物体各种细胞所处空间位置和环境均不相同，同源细胞一旦出现分化，便表现出形态 上的差异和机能上的分工，形成不同的细胞类型，这一过程称为空间分化。 （四）普遍性 细胞分化一种普遍的生命现象，主要表现在两个方面：一是各种生物特别是高等生物均有细胞分化现象；二是在整个个体发育过程中均有细胞分化活动。 （五）不对称性 细胞分化过程中伴有不对称性，这种不对称性主要表现在以下三个方面。一是细胞质分配的不对称性；二是组织器官分化发育的不对称性；三是性别决定和分化上的不对称性 。 生物进化则是指生物在与其生存环境相互作用过程中，其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变，并导致相应的表型改变，在大多数情况下这种改变导致生物总体对其生存环境的适应。 细胞分化和生物进化彼此相辅相成,细胞分化是生物进化的表现,生物进化为细胞分化奠定了物质基础.从时间进程范畴上讲，生物进化贯穿于生命产生和发展的全过程，而细胞分化只存在于生命发展的特定阶段（图6）。 二者的共同点在于：都是生物在形态、结构和功能上产生稳定性差异的过程，都有生物表型特征的改变；都是生物与其生存环境相适应的表现形式；都是生命形式从低级到高级的发展过程。 二者的主要区别是：细胞分化没有遗传系统（遗传物质）的改变，并在一定条件下具有可逆性，生物进化具有遗传系统的明显改变，而且是不可逆的过程；细胞分化的结果是同一生物的不同细胞产生稳定性差异，而生物进化则是产生生物种间的稳定性差异。 一、 全 能 细 胞 （一）细胞的全能性 细胞的全能性：细胞经分裂和分化后仍保留着来源细胞的全套基因组，携带生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息，能够表达自身基因库中的任何一种基因，具有发育成完整个体的潜能或特性。 细胞的多能性：能够产生胚胎发育所需要的多种但不是全部细胞类型的特性。 单能性：能够产生只具有一种特定功能细胞的特性。 终末分化：由定向干细胞最终形成特化细胞类型的过程。 （二）全能细胞 全能细胞：具有发育全能性的细胞,它具有产生胚胎发育所需要的任何细胞类型的潜能，即能够表达其基因组中任何一种基因，并能分化出该生物体内任何一种类型细胞，进而发育成为与该生物体相同的一个完整个体能力的细胞。 受精卵和动物早期胚胎发育细胞就是全能细胞。 二、 全 能 细 胞 核 在整个个体发育过程中，随着细胞分化程度的提高，细胞分化潜能逐渐受到限制而变窄，由全能性细胞转化为多能和单能干细胞，但是对于细胞核而言，却始终保持其分化的全能性，细胞核中始终保有与受精卵完全相同的、保持物种遗传性所必需的全套基因，并未因细胞分化而发生基因丢失。因此从理论上讲，高度分化细胞的细胞核仍具有全能性，叫做全