第十五章细胞分化与胚胎发育.pdf

第十五章细胞分化 多细胞有机体是由各种不同类型的细胞组成的。 在个体发育中，由一种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构 和功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化 （cell differentiation ） 细胞分化的关键在与不同类型细胞中特异性蛋白质的合成 基因在特定的时间和 空间中选择性的表达 细胞分化是多细胞有机体发育的基础，也是目前干细胞（stem cell ）研究 中所面临的核心问题。 第一节细胞分化 一、细胞分化的基本概念 （一）细胞分化是基因选择性表达的结果 细胞总DNA 细胞总RNA 输卵管细胞 成红细胞 胰岛β细胞 输卵管细胞 成红细胞 胰岛β细胞 卵清蛋白基因探针 + + + + - - Β-珠蛋白基因探针 + + + - + - 胰岛素基因探针 + + + - - + 实验方法 Southern杂交 Northern 杂交 分子杂交技术检测基因及其mRNA的表达 不同类型的细胞各自表达一套特异的基因，其产物不仅决定细胞的形态结构， 而且执行特定的生理功能。 基因芯片：检测mRNA及其丰度 双向电泳和质谱技术等：分析蛋白质表达谱 （二）管家基因与组织特异性基因 分化细胞基因组所表达的基因大致分为两种基因类型： ①管家基因(house-keeping gene) 细胞均表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的。 糖酵解酶系基因等，细胞基础代谢所需酶类，核糖体蛋白，膜转运蛋 白等 ②组织特异性基因(tissue-specific gene) 不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的 形态结构特征与特异的功能。 卵清蛋白基因、上皮细胞的角质蛋白基因和胰岛素基因等。 与细胞分化相关的基因在时间与空间上的差异表达，不仅涉及基因转录水平 和转录后加工水平上的调控，而且涉及染色体和DNA水平 （如DNA与组蛋白 的修饰）以及蛋白质翻译和翻译后加工与修饰等复杂而严格的调控过程。 （三）组合调控引发组织特异性基因的表达 组合调控 （combinational control ） 有限的少量调控蛋白启动了为数众多的特异细胞类型的分化程序。 在启动细胞分化的各类调节蛋白中，存在一两种起决定作用的调控蛋白， 编码这种蛋白的基因称为主导基因 （master gene ）。 Fibroblasts （四）单细胞有机体的细胞分化 与多细胞有机体细胞分化的不同之处是：前者多为适应不同的生活环境， 而后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。 （五）转分化与再生 转分化（transdifferentiation ）：一种类型的分化细胞转变成另一种类型 的分化细胞的现象 如水母横纹肌细胞经转分化可形成神经细胞、平滑肌细胞、上皮细胞， 甚至可形成刺细胞。 去分化→再分化 去分化：指分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有未分化细胞特 征的过程。 【重编程（reprogramming）】 再生（regeneration）：指生物体缺失部分后重建的过程。 - 再生现象从另一个侧面反映了细胞的全能性。 - 在不同物种中，细胞分化状态的可塑性有很大不同。 - DNA复制有利于重新编程和获得新的分化状态 - 在再生过程中，有些细胞不涉及转分化 （肝细胞） - 再生过程往往需要干细