第十四章细胞分化与基因表达调控要点分析.ppt

1. 细胞分化的概念 细胞分化(cell differentiation)：在个体发育中，由一种相同的细胞类型经过细胞分裂逐渐产生在形态、结构和功能上具有稳定性差异的不同细胞类群的过程。 细胞分化是基因选择性表达的结果：不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，并且表达产物决定细胞的形态结构和功能。 不同细胞中基因表达的检测结果 ?分化细胞的特点 分化细胞具有以下四个特点： ? 个体中所有不同种类的细胞的遗传背景完全一样。 ? 分化细胞彼此之间在形态、结构、功能方面的不同是由于其拥有不同的蛋白质所致。 ? 细胞分化中最显著的特点是分化状态的稳定性。 ? 虽然细胞分化是一种相对稳定和持久的过程, 但是在一定的条件下, 细胞分化又是可逆的。 ２.　细胞的全能性 细胞的全能性：细胞（包括分化细胞和未分化细胞）都具有产生完整有机体的潜能和特性。 植物细胞的全能性 动物细胞的全能性（核移植） 植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常植株 ３.影响细胞分化的因素 细胞分化是基因选择性表达的结果，每个基因的表达都必须： 在正确的时间、在正确的细胞中、产生正确的表达水平。 问题：细胞是如何协调（coordinate）这一过程？ ３.影响细胞分化的因素 细胞的全能性 核质互作 细胞间的互作 环境的影响 干细胞的基本概念 骨髓干细胞的分化 转分化与再生 转分化（Transdifferentiation）：一种类型的分化细胞转化为另一种分化类型的细胞的现象。如：水母，其横纹肌细胞可转变成神经细胞。 再生（Regeneration）：指生物体缺失一部分后发生重建的过程，广义的再生可包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。如：水螅，从中部切断后能再生完整躯体；壁虎，尾巴断后能重新长出。 ②、细胞核与细胞质的相互作用 （1）细胞核对细胞质的作用：主导作用 特例：染色质变化与基因重排 染色质变化：草履虫（大、小两个核），小核为生殖核，大核为营养核，但小核基因完整，大核发生了基因丢失。马蛔虫早期卵裂阶段，如发生染色质丢失就发育为生殖细胞，不丢失发育为体细胞。 基因重排：浆细胞（抗体） （2）细胞质对细胞分化的影响 卵细胞中存在决定细胞分化的原始信息，随卵裂分配到子细胞中，决定细胞的分化方向。例：果蝇卵细胞中存在生殖质，决定生殖细胞的分化，由此提出了决定子概念。 决定子：影响卵裂细胞向不同方向分化的细胞质成分。 动物卵细胞中贮存有大量mRNA，呈非均匀分布。昆虫以表面卵裂的方式形成胚层细胞，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。(遗传，母性影响） 卵细胞中的决定子 上图：受精卵细胞的不均一性和不均等卵裂。决定子一般认为是mRNA。 下图：细胞分裂后环境的影响也可影响细胞性质。 （2）细胞质对细胞分化的影响 由细胞器基因组引起或非细胞器引起。 例:叶绿体遗传，紫茉莉的花斑植株 线粒体遗传：酿酒酵母小菌落突变型，胞质不育基因 （2）细胞质对细胞分化的影响 细胞质可影响遗传性状：童第周　细胞质注射实验 将单尾旁皮鱼细胞质注射到双尾金鱼的卵细胞中，金鱼（单尾） 将双尾金鱼细胞核取出转移到单尾旁皮鱼卵细胞中，金鱼（单尾）　　 ③、细胞间的相互作用 短距离相互作用：只作用于周围细胞 通过旁分泌、自分泌、细胞接触、间隙连接等起作用 长距离相互作用：作用于不同部位的细胞 通过内分泌即激素起作用 ③、细胞间的相互作用 （1）短距离相互作用包括诱导、抑制和识别。 诱导： 眼睛的发育：早期视泡会诱导与之接触的外胚层上皮细胞发育成晶状体，然后二者共同诱导外面的表皮形成角膜，即分化中的逐级诱导现象。 囊胚腔期出现背腹分化：背部形成神经管，但把背部细胞移到腹部后，腹部也会形成神经管，从而出现双头怪物。 抑制：在蛙胚中移入成体蛙的心脏细胞，则胚胎其他部位正常发育，但心脏细胞不能正常发育。 识别：将鸡胚细胞分散后放在一起，则细胞按分化方向聚合。 ③、细胞间的相互作用 长距离相互作用： 蝌蚪变态发育是由甲状腺素的升高调控的。 细胞记忆：信号分子作用时间短暂，但细胞可形成对这种作用的记忆，影响并决定以后的分化，即细胞分化中的决定早于分化概念。 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、环境对细胞分化的影响 环境对性别分化的影响： 蜥蜴：低温（２４℃）发育为雌性，高温（３２℃）发育为 　　　　雄性。 蜗牛：个体间位置关系决定性别发育。 　群体中，位于下方的个体发育为雌性，上方的个体发育为雄性。 ４.　细胞分化