医学细胞生学细胞分化.ppt

第十四章 细胞分化 一、细胞分化的基本概念※(一) 细胞分化(cell differentiation) 是指从受精卵开始的个体发育过程中，细胞之间逐渐产生稳定性差异的过程。 (二) 细胞分化的特征 1. 细胞分化具有高度的稳定性 在一般情况下，经过分化形成的某种稳定类型细胞（形态结构和功能上保持稳定的细胞），不能逆转到未分化状态。如，神经元细胞。 2.细胞决定先于细胞分化并制约着分化的方向 ※ 细胞决定（cell determination）: 在个体发育过程中，在细胞发生可识别的分化特征之前就已经确定了未来的命运，即只能向特定的方向分化，这种预先做出的选择称细胞决定。 细胞决定发生以后，分化方向一般不会改变。 3.细胞生理状态随着细胞分化水平的提高而变化 （1）细胞分化水平越高，细胞的分裂能力越低。 （2）细胞分化水平越高，细胞对环境因素的反应能力越低。 4. 细胞分化具有时间性和空间性 （1）时间性：一个细胞，在发育的不同时间阶段，其形态 　　　　　　　结构和功能不同。 （2）空间性：同一细胞的后代，由于所处空间位置不同， 其环境也不同，其形态结构也不同。 ※ 二、细胞的分化潜能 全能性(totipotency)： 细胞在一定条件下具有发育成完整个体的潜能，称为细胞的全能性 (totipotency blastocyst)。 全能性细胞：受精卵细胞，8细胞期之前的卵裂球 ※ 二、细胞的分化潜能 多能性(pluripotency) 随着胚胎发育进行，细胞逐渐丧失了发育成个体的能力，仅具有分化成有限细胞类型的潜能，这种潜能称为细胞的多能性，这种细胞称为多能性细胞。 　如：三胚层细胞 ※ 二、细胞的分化潜能 单能性(unipotency) 细胞只具有向特定细胞系分化的能力，这种细胞分化的潜能是单能性。 体细胞与受精卵细胞核相比 （1）分化细胞的DNA含量没有发生变化 （2）分化细胞中染色体的数量没有发生变化 （3）分化细胞的基因数目没有变化　 2.分化细胞的细胞核具有全能性 1952年, R. Briggs等人的核移植实验。 （1）去除爪蟾卵的细胞核。 （2）将爪蟾蝌蚪小肠上皮细胞核移植到去除细胞核的卵细胞中。 （３）接受小肠上皮细胞核和去核卵可以发育为具有生殖能力的爪蟾。 1996年，在苏格兰，由罗斯林研究所的伊恩·威尔穆特教授等人通过体细胞克隆法培育的克隆羊-”多利”问世，是世界上首只成年体细胞克隆动物。 三、细胞分化与基因表达 ※管家基因(house keeping gene) 是维持细胞生存所必需的，在各种细胞中处于活性表达状态，这类基因称为管家基因。 如，细胞骨架蛋白、膜蛋白、染色质组蛋白、核糖体蛋白以及参与能量代谢的糖酵解酶。这类基因与细胞分化的关系不大。 ※奢侈基因(luxury gene) 在不同组织中进行选择性的表达，用来维持组织的特异性功能，又称组织特异基因 。 这类基因是细胞分化的基础。如，红细胞中的血红蛋白、皮肤表皮细胞的角蛋白、肌细胞中的肌动蛋白和肌球蛋白等。 细胞分化的实质：基因选择性表达 细胞分化的标志：细胞内合成新的特异性蛋白质 在真核细胞，基因表达的调控可以发生在不同的水平上，主要发生在三个彼此相对独立的水平上： （一）转录水平的调控 （二）转录后的加工调节 （三）翻译水平的调控 　 （四） 蛋白质形成后活性调节水平等 四、影响细胞分化的因素 细胞核对细胞分化的影响 细胞质对细胞分化的影响 细胞间的相互作用 激素和细胞粘合分子对分化的作用 激素 （1）甾类激素：脂溶性，分子小，能够通过细胞膜扩散到靶细胞内，与靶蛋白结合后进入细胞核，激活特定基因的表达。 （2）多肽类激素：水溶性的，分子大，与细胞膜表面受体结合，通过胞内信号通路激活靶蛋白，靶蛋白与基因调控点结合，激活特定基因的转录。 当鸡的红细胞与培养的人Hela细胞(去分化的癌细胞)融合后,核的体积增大20倍,染色质松散,出现RNA和DNA合成。 结果说明： Hela细胞质重新激活鸡红细胞核。 ? 将培养的爪蟾肾细胞核注入蝾螈的卵母细胞内,分析蛋白质合成情况发现,原来在肾细胞中表达的基因,这时不表达,而原来不表达的基因, 这时却被激活。 卵细胞质的母体效应 ?母体效应( maternal-effect) 卵母细胞中贮存的mRNA和蛋白质的分布是不均匀的,各种mRNA在细胞中都有定位分布,并随卵裂进入不同的子细胞中。 细胞