[工学]第十四章 细胞分化与基因表达调控.pptVIP

第十四章 细胞分化与基因表达调控 ◆细胞分化(cell differentiation)：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。 ◆细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心； ◆细胞癌变是正常细胞分化机制失控的表现 ●细胞分化(Cell differentiation) ●癌细胞(Cancer cell) (1)合成特异性蛋白质 如：红细胞→血红蛋白;上皮细胞→角蛋白 (2)细胞内出现新组装的亚细胞结构 如：肌细胞→肌节和肌浆网; 上皮细胞→细胞骨架；神经细胞→离子通道 (3)细胞形态结构变化 如：神经细胞→突触; 红细胞→核丢失 (1)细胞分化是细胞原有的分化潜能逐渐减少和消失的过程。 一般自然情况下，细胞一旦分化不可能再逆转到未分化状态。 (2)特殊情况下的逆转： ①人为因素：体外培养 淋巴细胞 淋巴母细胞样细胞→恢复分裂能力。 ②肿瘤细胞：已关闭的胚胎期基因重新开启，表达胚胎期蛋白，如肝癌细胞、胰腺癌细胞表达甲胎蛋白。 第一节 细胞分化(Cell differentiation) ●细胞分化的基本概念 ●影响细胞分化的因素 一、细胞分化的基本概念 ●细胞分化是基因选择性表达的结果 ●组织特异性基因与管家基因 ●组合调控引发组织特异性基因的表达 ●单细胞有机体的细胞分化 ●转分化与再生 （一）细胞分化是基因选择性表达的结果 （二）组织特异性基因与当家基因 ◆管家基因(house-keeping genes)： 是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的； ◆组织特异性基因(tissue-specific genes)，或称奢侈基因(luxury genes)：是指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，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； ◆调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达，起激活或者起阻遏作用。 （三）组合调控引发组织特异性基因的表达 ?组合调控（combinational control）概念： 有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化的调控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。 ?生物学作用： 借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的 细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。 ?分化启动机制： 靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动。 （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： 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。 ●多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复杂。 （五）转分化与再生 ●一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象称转分化。 ●转分化经历去分化和再分化的过程。 ●生物界普遍存在再生现象，再生是指生物体缺失部分后重建过程，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。 ●不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异。 二、 影响细胞分化的因素 ●细胞的全能性(totipotency) ●影响细胞分化的因素 （一）细胞的全能性(totipotency) ◆概念：细胞全能性是指细胞经分裂和分化后 仍具有产生完整有机体的潜能或特性。 ◆植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培 育成正常的植株 ◆动物细胞核移植实验证明细胞核具有发育全能性 ◆干细胞(Stem cell)与细胞发育潜能 ·如蛙细胞核移植后发育成蝌蚪 ·Dolly羊的诞生说明高度分化的哺 乳动物体细胞核也具有发育全能性 ·胚胎干细胞(embryo stem cell)：具有分化成多种细胞类型及构建组织的潜能。 ·造血干细胞 ·单能干细胞（monopotential cell） （二）影响细胞分化的因素 ◆胞外信号分子对细胞分化的影响, 如眼的发生 ◆细胞记忆与决定 果蝇成虫盘(imaginal disc) ◆受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响 ◆细胞间的相互作用与位置效应 ◆环境对性别决定的影响 ◆染色质变化与基因重排对细胞分化的影响 第二节 癌细胞(Cancer cell) ●癌细胞的基本特征 ●癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果 一、癌细胞的基本特征 癌症是一种严重威胁人类生命健康的疾病。动物体内