細胞分化與胚胎發(fā)育詳解演示文稿目前一頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點優(yōu)選細胞分化與胚胎發(fā)育目前二頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點細胞分化細胞類型1細胞類型2細胞類型3……細胞衰老細胞凋亡永生細胞（癌癥）去分化增殖

細胞分化與機體的正常功能：細胞分化是個體行使正常功能的保證。本質：細胞的基因組相同，但表達譜不同；使細胞能行使不同的功能（分工）；核心：基因是如何有序表達的？（調控）。目前三頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點細胞分化失常的三腿女嬰目前四頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點三腿女嬰的X光透視圖目前五頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點第一節(jié)細胞分化一、基本概念

（一）細胞分化是基因選擇性表達的結果實驗證據(jù)（分子雜交）：不同的細胞類型（celltypes)中，DNA相同，mRNA種類不同，蛋白質種類不同。結論：相同的基因組在不同細胞中的選擇性表達；細胞分化是基因選擇性表達的結果。目前六頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點（二）管家基因和奢侈基因

管家基因（housekeepinggenes)：維持細胞基本功能所必需的基因，在所有細胞類型中均表達。e.g.,肌動蛋白、微管蛋白、組蛋白、核糖體蛋白、TAC循環(huán)的關鍵酶，etc.

組織特異性基因（tissue-specificgenes):在不同的細胞類型中特異性地表達，使細胞形成特定的形態(tài)結構，行使特定的功能。e.g.,卵清蛋白、胰島素、血紅蛋白，etc.

調節(jié)基因（regulatorygenes):調節(jié)基因的表達。目前七頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點（三）組織調控引發(fā)組織特異性基因的表達人體200多種不同類型細胞組合調控：多種調控蛋白共同調控完成，2n單一調控蛋白：啟動整個細胞分化過程骨骼肌細胞，MyoD使成纖維細胞表現(xiàn)骨骼肌細胞特征眼發(fā)育基因Ey，導入果蠅早期腿細胞，在腿中部形成眼靠一種關鍵性調控蛋白，啟動級聯(lián)調控蛋白，是令人驚奇的高效、經濟的細胞分化啟動機制目前八頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點例子：眼形成的關鍵調控蛋白Ey（果蠅）ey基因早期細胞（發(fā)育成腿）腿中眼細胞分化眼形成目前九頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點細胞分化過程是由一系列基因產物調控的。每個基因的表達都必須：在正確的細胞中；在正確的時間；對正確的信號產生正確的反應；產生正確的表達水平。問題：細胞是如何協(xié)調這一過程的？答案：一個關鍵的調控蛋白，可以調控一系列下游基因，完成細胞分化。目前十頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點（四）單細胞有機體的細胞分化（進化的中間類型）與多細胞有機體細胞分化的不同之處：前者多為適應不同的生活環(huán)境，而后者則通過細胞分化構建執(zhí)行不同功能的組織與器官。●多細胞有機體在其分化程序與調節(jié)機制方面顯得更為復雜。目前十一頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點（五）轉分化和再生轉分化（trans-differentiation）：由一種分化的細胞類型轉化為另一種細胞類型。轉分化：去分化再分化再生：轉分化重新啟動細胞周期（G0－M)多能干細胞例子：植物細胞愈傷組織根芽形成植株再生動物：傷口愈合；肝再生；Wolftion晶體再生；低等生物的肢體再生；增殖去分化再分化目前十二頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點目前十三頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點目前十四頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點二、細胞的全能性(totipotency)與多功能干細胞

（一）細胞的全能性對全能性的認識,首先是在植物方面取得突破。1958年Steward等利用胡蘿卜根的韌皮部組織培養(yǎng)出了完整的新植株后（圖13-17）。目前十五頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點圖13-17由單個分化細胞再生成完整的植株目前十六頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點在動物方面,最早是通過對兩棲類蛙的核移植證明完全分化的細胞核具有全能性。目前十七頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點圖13-18蛙的核移植實驗目前十八頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點干細胞來源胚胎干細胞（embryonicstemcells,ESC）成體干細胞：造血（骨髓）干細胞神經干細胞肝臟干細胞……功能多潛能干細胞（pluripotentstemcells）定向干細胞（directionalstemcells）干細胞（stemcells）具有部分的全能性（多潛能性，pluripotency）目前十九頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點（二）干細胞干細胞(stemcells,SC)是一類具有自我復制能力的多潛能細胞，在一定條件下，可以分化成多種功能細胞（圖13-40）。干細胞是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫(yī)學界稱之為“萬用細胞”。人體干細胞分兩種類型，一種是全功能干細胞，可直接克隆人體；另一種是多功能干細胞，可直接復制各種臟器和修復組織。P322目前二十頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點圖13-40干細胞及其作用

圖中所示干細胞先經分裂產生兩個干細胞后，保留一個干細胞，另一個干細胞可分化產生一群有限分裂能力的分化細胞。目前二十一頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點干細胞具有幾個顯著的特點①干細胞本身不是終末分化細胞(即干細胞不是處于分化途徑的終端);②干細胞能無限地分裂;③干細胞分裂產生的子細胞: 或保持親代特征,仍作為干細胞, 或不可逆地向終末分化。 從功能上來講,干細胞不是執(zhí)行已分化細胞的功能,而是產生具有分化功能的細胞。目前二十二頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點（三）胚胎干細胞圖15-5目前二十三頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點圖15-6目前二十四頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點三、影響細胞分化的因素

（一）細胞的全能性（totipotency）：單個細胞形成完整個體的能力。實驗證據(jù)：植物體細胞胚胎發(fā)生;動物克隆（1997，多莉羊；……）高度分化的動植物體細胞，在遺傳背景（基因組DNA)和功能上均是全能的。目前二十五頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點多莉羊的克隆目前二十六頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點（二）影響細胞分化的因素（外因）眾多的內外因素，形成“網絡”。1，胞外信號

近端因子：細胞接觸；旁分泌；自分泌；縫隙連接環(huán)境胞外信號遠端因子：內分泌（激素）目前二十七頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點2，細胞記憶和決定

定義：細胞將信號分子的作用儲藏起來，以決定分化的能力。（memoryfate）

本質：特定的基因表達譜式（profile）在細胞增殖過程中的傳遞。

方式：a.正反饋途徑（positivefeedbackloop）b.染色質結構變化的信息傳到子代細胞

目前二十八頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點正反饋途徑目前二十九頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點染色質的不均一性目前三十頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點3，細胞質的影響受精卵的細胞質不均一性和不均等卵裂細胞增殖過程中產生不均等細胞的方式目前三十一頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點細胞質不均一性的分子基礎“決定子”(determinant)：影響卵裂細胞向不同方向分化的細胞質成分細胞質成分：mRNA；隱藏mRNA；生殖質(germplasm)目前三十二頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點4，細胞間的相互作用和位置效應細胞相互作用：信號分子的作用（見前）細胞位置效應（positioneffect）：細胞所處的位置對細胞分化的影響，“位置信息”是主要原因。

目前三十三頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點5，環(huán)境因素對性別的影響環(huán)境基因表達細胞分化性狀bzs

6，染色質和基因重排例子：a.馬蛔蟲：染色體消減現(xiàn)象b.纖毛蟲（生殖核和營養(yǎng)核）：營養(yǎng)核DNA丟失DNA重排和多倍化（專化）c.B淋巴細胞：DNA斷裂和重排抗體的多樣化目前三十四頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點第三節(jié)胚胎發(fā)育中的細胞分化（自學）

細胞分化是發(fā)育的基礎；發(fā)育（個體形成）是細胞分化的結果。現(xiàn)代發(fā)育生物學（developmentalbiology）的核心問題：發(fā)育過程中基因組表達的時空性及其調控機制；……受精卵細胞分化組織形成器官形成個體如何調控？？目前三十五頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點目前的主要成果：同源異型基因群（homeoticselectorgenes,Hoxgenes）的發(fā)現(xiàn)（果蠅）；Hox：高度保守，180bp同源框（homeobox）;60a.a.同源異形結構域（homeodomain）;“helix-turn-helix”目前三十六頁\總數(shù)三十九頁\編于十九點同源異型結構域與特異DNA序列的結合參與了基因調控目前三十七頁\總數(shù)三十