第十五章 节 --细胞分化与胚胎发育.pptVIP

生长发育中的细胞活动? （1）细胞增殖 （2）细胞凋亡/死亡 （3）细胞分化 第十五章 细胞分化 重点： 细胞分化的实质；影响细胞分化的因素； 难点：细胞的全能性与多能干细胞。 一、细胞分化（cell differentiation）的基本概念 是指在个体发育中，由一种相同的细胞类型经分裂后逐渐在形态、结构与功能上形成稳定性差异，产生不同的细胞类群的过程。 细胞分化的实质： 基因在特定的时间和空间中选择性的表达特异性蛋白质。 分化过程涉及到的变化： 形态结构、基因活性状态、细胞物质组成、细胞功能。 分子杂交技术检测基因及其mRNA的表达 +：阳性结果；-：阴性结果 （一）细胞分化是基因选择性表达的结果 （二）管家基因与组织特异性基因 管家基因（house-keeping gene）： 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；如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因、核糖体蛋白基因等 组织特异性基因（tissue-specific gene）： 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；如卵清蛋白基因、胰岛素基因等 调节基因(regulatory genes)： 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 主导基因（master gene）：在启动细胞分化的各类调节蛋白中，编码起决定作用的调控蛋白的基因 关键调控蛋白与其它调控蛋白形成适当的组合，不仅可以使一种类型细胞转化成另一类型细胞，甚至可以诱发整个器官的形成 如：果蝇ey基因转入到将发育成腿的幼虫细胞中表达，诱导产生构成眼的不同类型细胞的有序三维组合，最终在腿的中部形成眼 （四）单细胞有机体的细胞分化 枯草杆菌芽孢的形成 鱼腥藻：正常增殖的营养细胞；固氮作用的异形胞 黏菌的繁殖 蛞蝓型假原质团 （五）转分化和再生 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现象。 转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化（redifferentiation）的过程。 去分化：指分化细胞失去其特有的结构和功能变成具有未分化细胞特征的过程。 再生 Regeneration： 指生物体缺失部分后重建的过程：生物体的的整体或器官受外力作用发生创伤而部分丢失，在剩余部分的基础上又生长出与丢失部分在形态和功能上相同的结构。 一般情况下，植物强于动物，低等动物强于高等动物，幼体强于成体。再生往往涉及去分化和再分化的过程，但有些细胞只是从G0期细胞进入细胞周期（如肝细胞）。 再生的形式： 生理性再生：即细胞更新，如人体内每秒中约有600 万个新生的红细胞替代相同数量死亡的红细胞。 修复性再生：许多无脊椎动物用这种方式来形成失去的器官，如壁虎的尾和螃蟹的肢。 重建：是人工实验条件下的特殊现象。如人为将水螅的一片组织分散成单个细胞。在悬液中，这些细胞重新聚集，在几天至几周以后，形成一条新的水螅。 二、细胞的全能性与多能干细胞 已分化细胞具有产生完整有机体的潜能或特性，称为全能性。受精卵、早期胚胎细胞、植物细胞具有全能性。 多能性：随着分化程度提高，动物细胞的全能性逐渐变窄，丧失了发育成为个体的能力，仅具有分化成多种细胞类型及构建组织的能力。 但细胞核方面，它包含有保持物种遗传性所需的全套基因，因此在理论上高度分化细胞的细胞核仍具有全能性。 （一）细胞全能性 totipotency： 植物组织培养/植株再生 A new organism created by the process of nuclear transplantation 动物克隆 Animal cloning— 动物克隆 Dolly and her foster mother 细胞分化可以看成是一个细胞分化全能性逐渐丧失的过程。 受精卵——胚胎干细胞——组织特异干细胞——终末分化细 胞前体细胞——终末分化细胞 机体中能进行自我更新和多向分化潜能并具有形成克隆能力的一类细胞 胚胎干细胞(embryonic stem cell, ES cell)，应该说具有多能性(pluripotency)，但实际上往往被叫作“全能”，在体外培养中能几乎无限制增殖，能分化成三个胚层的所有细胞, 成体干细胞(adult stem cell), 位于成体各组织中，能分化成多种特异组织细胞。包括造血干细胞，神经干细胞，小肠干细胞等，被叫作“具有多能性”。 （二）干细胞