1、細胞的生命活動一、細胞的發育潛能 哺乳類都是通過有性生殖來繁衍后代的。新生命開始于母體子宮內的一個受精卵細胞。所以從一個受精卵細胞發育成一個小生命，純屬正常。 實例1.草履蟲的運動和分裂 每一個多細胞生命都是由大量的各種各樣的細胞組成的。成年人全身細胞總數約1014個，總共有 200 多種不同種類型的細胞。 正是這 200 多種細胞協同配合，才使人體正常地運轉。 追根溯源，這 200 多種細胞都來自于最初的一個受精卵。 在個體發育中，細胞后代在形態結構和功能上發生差異的過程，稱為細胞分化。 細胞分化體現在個體發育中。不但從卵細胞發育成一個胎兒，包含著細胞分化。嬰兒誕生后，成長為成年人的過程也包

2、含著細胞分化。甚至，在成年人階段，人體的細胞分化并沒有終止。例如，從骨髓中的一種叫做多能生血干細胞，分化成各種血細胞的過程，在每個人的一生中都一直進行著 1、 細胞分化與個體發育 細胞分化（cell differentiation） 細胞分化是基因選擇性表達的結果組織特異性基因(奢侈基因)與管家基因 Tissue-specific genes (luxury genes), House-keeping genes管家基因是所有細胞中均要表達的一類基因，其產物對維持細胞基本生命活動是必需的組織特異性基因是不同的細胞類型進行特異性表達的基因，其產物賦予各種類型細胞特異的形態結構特征與特異的生理功能

3、細胞分化是組織特異性基因在時間和空間上差異表達細胞分化是發育的核心問題；細胞分化的實質在于細胞合成特異性蛋白；特異性蛋白合成的基礎在于細胞基因的選擇性表達。調節基因細胞的分化機制及選擇性表達 (differential gene expression)受精卵細胞具有分化出各種組織所有不同類型細胞，足以造成完整個體的潛能，所以把受精卵的分化潛能稱為全能性。多能生血干細胞可以分化出多種類型的細胞，但它不可能分化出足以生成完整個體的所有類型細胞。所以多能生血干細胞的分化潛能可以稱為多能性。像 CFC-E（紅細胞集落形成細胞）或 CFC-T（T 細胞集落形成細胞）這樣的細胞，分化后只能形成一種細胞紅細

4、胞或 T 細胞,所以 CFC-E 或 CFC-T 的分化潛能稱為單能性。總的趨勢是，受精卵是全能性的，隨著分化發育過程的向前推進，細胞逐漸喪失其分化潛能，或者說分化潛能越來越窄，從全能性到多能性，再到單能性，最后失去分化潛能成為成熟定型的細胞。一般說來，分化成熟后定型地執行一定功能的細胞，同時也失去生長分裂的能力。在有些特殊因素影響下，完成分化的細胞又可以從分化定型狀態“解脫”出來，恢復旺盛的生長分裂能力，稱為“脫分化”。細胞的癌化就是這種情況。已經失去全能性的動物囊胚期細胞及體細胞（例如蛙的紅細胞），它們的細胞核仍保留著全套基因組。或者也可以說，這些細胞核仍保留著全能性。把這些細胞核移入到未

5、受精或已受精的卵母細胞或卵細胞的細胞質環境中去。經過精心培育，仍有可能發育稱為子代個體。這種不經過有性繁殖的過程稱為克隆。看來，動物細胞在分化過程中發育潛能變窄，乃至完全喪失，問題不在細胞核，而在細胞質。可見決定細胞分化全能性的物質（稱為分化決定因子），存在于細胞的細胞質中。分化成熟的體細胞的細胞質中，比起卵細胞的細胞質來，在分化決定因子成分上有差別。后來的研究逐漸揭示，分化決定因子是 RNA。Strachan T, Read A 2003 2、 干細胞（stem cell）（高等）動物細胞隨著胚胎的發育，細胞逐漸喪失發育成個體的能力，僅具有分化成有限細胞類型及構建組織的潛能，成為多潛能性，這

6、種細胞成為干細胞。根據個體發育過程中出現的次序，干細胞又可分為胚胎干細胞和成體干細胞。胚胎干細胞（ESC）是從胚胎內細胞團或原始生殖細胞篩選分離出的具有多能性或全能性的細胞。ESC的用途主要有：動物克隆；動物轉基因；組織工程。3、細胞分化的特點 時空性細胞分化的實質是在細胞質（信號系統）和細胞核（基因組）共同作用下，選擇性地表達特定的基因，稱為差別基因表達。已分化細胞的胞質RNA與核DNA雜交率低于10。細胞表達的基因分為：管家基因、組織特異性基因或奢侈基因。定向性隨著細胞的分裂和分化，發育方向逐漸被限定，稱為決定（determination）。決定意味著基因活動模式改變。例：哺乳動物桑椹胚的

7、內細胞團和外圍細胞，前者形成胚胎、后者形成滋養層。無脊椎動物早期的卵裂球已經決定，每個卵裂球只能形成身體的一部分。 穩定性動物細胞發生分化之后，其遺傳表型保持穩定，通常是不可逆的。例：果蠅幼蟲的成蟲盤移植到成蟲體內不發生細胞分化，可繼續增殖或移植。如將其再移植回變態期幼蟲體內則又能按原來已決定的命運分化。 條件可逆性在特定條件下，分化細胞的基因活動模式可發生可逆的變化，又回到未分化狀態，稱為去分化。例1：植物愈傷組織。例2： 果蠅觸角成蟲盤經多次移植后，部分成蟲盤可分化為成體的腿、翅或口器，這種現象稱為轉決定。 普遍性個體一生中都進行著細胞分化。干細胞是細胞更新和組織修復的基礎。一種組織的成體

8、干細胞傾向于分化成該組織的各種細胞，但特定條件下，可分化成其它組織的功能細胞，稱為轉分化或橫向分化。高度分化的細胞不再分裂，對電離輻射敏感性低，而各種干細胞則不然。5、細胞核與細胞分化（一）染色體結構的變化1. 基因刪除：原生動物、節肢動物。2 . 基因擴增：多線染色體、爪蟾卵母細胞rDNA。3 . 基因重排：如Ig基因(106108種抗體)。4 . DNA甲基化與異染色質化：基因失活。 基因印跡Genomic imprinting，特點：性別特異，同一等位基因僅表達父或母本基因；印跡發生于配子形成過程中；在胚胎的有絲分裂中能穩定傳遞給子細胞；遺傳給下一代時消除上一代遺傳的印跡，建立新的與性別

9、有關的印跡。癌轉移與擴散 癌癥是由攜帶遺傳信息的DNA的病理變化引起的疾病 與遺傳病不同的是，癌癥主要是體細胞DNA突變，而不是生殖細胞DNA突變 癌基因（oncogenes）是控制細胞生長和分裂的正常基因的一種突變形式，能引起正常細胞癌變 細胞正常增殖通過增殖相關基因和抑制增殖相關基因的協同作用；腫瘤細胞是這兩類基因的突變導致增殖失控1、抑癌基因（tumor-suppressor gene）Rb p53抑癌基因（tumor suppressor gene）Harris(1968): 癌細胞系與同組織正常細胞融合雜交細胞無惡性表型，也不致癌； 隨著染色體丟失則可能恢復致癌. 特 點 原癌基因 抑癌基因 基因屬性 細胞增殖必需 細胞分化必需 致癌方式 基因突變激活、異常表達 基因缺失或失活原癌基因抑癌基因細胞癌變是多次基因突變的結果癌癥是典型的老年疾病癌癥可以治療腫瘤發生的遺傳現象：遺傳型：家族性、多發性、雙側性和早發性；非遺傳型：散發性、單