醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件

醫(yī)學細胞生物學細胞分化醫(yī)學細胞生物學細胞分化醫(yī)學細胞生物學細胞分化第十四章細胞分化一、細胞分化的基本概念

※(一)細胞分化(celldifferentiation)

是指從受精卵開始的個體發(fā)育過程中，細胞之間逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過程。細胞分化是漸進的、長期變化的過程，在有機體整個生命過程中都有細胞分化活動，但在胚胎期表現(xiàn)的最典型、最顯著。醫(yī)學細胞生物學細胞分化醫(yī)學細胞生物學細胞分化醫(yī)學細胞生物學細1醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件3.細胞生理狀態(tài)隨著細胞分化水平的提高而變化（1）細胞分化水平越高，細胞的分裂能力越低。（2）細胞分化水平越高，細胞對環(huán)境因素的反應(yīng)能力越低。4.細胞分化具有時間性和空間性

（1）時間性：一個細胞，在發(fā)育的不同時間階段，其形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同。（2）空間性：同一細胞的后代，由于所處空間位置不同，其環(huán)境也不同，其形態(tài)結(jié)構(gòu)也不同。3.細胞生理狀態(tài)隨著細胞分化水平的提高而變化※二、細胞的分化潛能

全能性(totipotency)：細胞在一定條件下具有發(fā)育成完整個體的潛能，稱為細胞的全能性

(totipotencyblastocyst)。

全能性細胞：受精卵細胞，8細胞期之前的卵裂球※二、細胞的分化潛能全能性(totipotenc※二、細胞的分化潛能多能性(pluripotency)

隨著胚胎發(fā)育進行，細胞逐漸喪失了發(fā)育成個體的能力，僅具有分化成有限細胞類型的潛能，這種潛能稱為細胞的多能性，這種細胞稱為多能性細胞。如：三胚層細胞

全能性(totipotency)※二、細胞的分化潛能多能性(pluripotency)全受精卵卵裂分化外胚層神經(jīng)管表皮腺腦脊髓毛、齒甲、爪疏松結(jié)締組織致密結(jié)締組織中胚層軟骨骨肌肉形成血的組織髓樣組織淋巴組織泌尿生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層呼吸系統(tǒng)上皮消化道上皮胰肝腺甲狀腺甲狀旁腺外胚層中胚層內(nèi)胚層受精卵卵裂分化外胚層神經(jīng)管表皮腺腦脊髓毛、齒甲、爪疏松結(jié)締組※二、細胞的分化潛能單能性(unipotency)

細胞只具有向特定細胞系分化的能力，這種細胞分化的潛能是單能性。

全能性(totipotency)多能性(pluripotency)1.在發(fā)育過程中細胞分化潛能逐漸變窄※二、細胞的分化潛能單能性(unipotency)全能性(體細胞與受精卵細胞核相比（1）分化細胞的DNA含量沒有發(fā)生變化（2）分化細胞中染色體的數(shù)量沒有發(fā)生變化（3）分化細胞的基因數(shù)目沒有變化體細胞與受精卵細胞核相比（1）分化細胞的DNA含量沒有發(fā)生變2.分化細胞的細胞核具有全能性1952年,R.

Briggs等人的核移植實驗。（1）去除爪蟾卵的細胞核。（2）將爪蟾蝌蚪小腸上皮細胞核移植到去除細胞核的卵細胞中。（３）接受小腸上皮細胞核和去核卵可以發(fā)育為具有生殖能力的爪蟾。2.分化細胞的細胞核具有全能性1952年蛙紅細胞移植后發(fā)育成蝌蚪1978年，童第周成功的將黑斑蛙成體紅細胞核移植到卵細胞中，并發(fā)育成正常的蝌蚪。在1951年-1959年，朱洗用涂血針刺破萬計的蟾蜍卵細胞，得到25只小蟾蜍，其中兩支（雌性）長到成體，1960年死去一支，1961年，另一只與正常的雄體配對，產(chǎn)生800多只小蟾蜍登陸。蛙紅細胞移植后發(fā)育成蝌蚪1978年，童第周成功的將黑斑蛙1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾穆特教授等人通過體細胞克隆法培育的克隆羊-”多利”問世，是世界上首只成年體細胞克隆動物。1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾體細胞核全能性體細胞核全能性體細胞核全能性體細胞核全能性三、細胞分化與基因表達細胞總DNA細胞總RNA輸卵管細胞成紅細胞胰島輸卵管細胞成紅細胞胰島卵清蛋白基因＋＋＋＋－－珠蛋白基因＋＋＋－＋－胰島素基因＋＋＋－－＋實驗方法Southern印跡Northern印跡細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果三、細胞分化與基因表達細胞總DNA細胞總RNA輸卵管成紅胰島※管家基因(housekeepinggene)

是維持細胞生存所必需的，在各種細胞中處于活性表達狀態(tài)，這類基因稱為管家基因。如，細胞骨架蛋白、膜蛋白、染色質(zhì)組蛋白、核糖體蛋白以及參與能量代謝的糖酵解酶。這類基因與細胞分化的關(guān)系不大?！莩藁?luxurygene)

在不同組織中進行選擇性的表達，用來維持組織的特異性功能，又稱組織特異基因。這類基因是細胞分化的基礎(chǔ)。如，紅細胞中的血紅蛋白、皮膚表皮細胞的角蛋白、肌細胞中的肌動蛋白和肌球蛋白等?！芗一?housekeepinggene)細胞分化的實質(zhì)：基因選擇性表達細胞分化的標志：細胞內(nèi)合成新的特異性蛋白質(zhì)

在真核細胞，基因表達的調(diào)控可以發(fā)生在不同的水平上，主要發(fā)生在三個彼此相對獨立的水平上：

（一）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控（二）轉(zhuǎn)錄后的加工調(diào)節(jié)（三）翻譯水平的調(diào)控（四） 蛋白質(zhì)形成后活性調(diào)節(jié)水平等細胞分化的實質(zhì)：基因選擇性表達四、影響細胞分化的因素細胞核對細胞分化的影響細胞質(zhì)對細胞分化的影響細胞間的相互作用激素和細胞粘合分子對分化的作用四、影響細胞分化的因素細胞核對細胞分化的影響激素（1）甾類激素：脂溶性，分子小，能夠通過細胞膜擴散到靶細胞內(nèi)，與靶蛋白結(jié)合后進入細胞核，激活特定基因的表達。（2）多肽類激素：水溶性的，分子大，與細胞膜表面受體結(jié)合，通過胞內(nèi)信號通路激活靶蛋白，靶蛋白與基因調(diào)控點結(jié)合，激活特定基因的轉(zhuǎn)錄。

細胞粘合(celladhension):

是指在細胞發(fā)育分化過程中，細胞間的特異親和性，包括細胞識別，細胞遷移，細胞聚集。細胞粘合依賴于細胞粘附因子(celladhensionmolecule,CAM)?！に丶毎澈?celladhension):▲當雞的紅細胞與培養(yǎng)的人Hela細胞(去分化的癌細胞)融合后,核的體積增大20倍,染色質(zhì)松散,出現(xiàn)RNA和DNA合成。結(jié)果說明：Hela細胞質(zhì)重新激活雞紅細胞核。

將培養(yǎng)的爪蟾腎細胞核注入蠑螈的卵母細胞內(nèi),分析蛋白質(zhì)合成情況發(fā)現(xiàn),原來在腎細胞中表達的基因,這時不表達,而原來不表達的基因,這時卻被激活。當雞的紅細胞與培養(yǎng)的人Hela細胞(去分化的癌細胞)融合后,卵細胞質(zhì)的母體效應(yīng)

母體效應(yīng)(maternal-effect)

卵母細胞中貯存的mRNA和蛋白質(zhì)的分布是不均勻的,各種mRNA在細胞中都有定位分布,并隨卵裂進入不同的子細胞中。卵細胞質(zhì)的母體效應(yīng)母體效應(yīng)(maternal-effe卵細胞中的母體信息卵細胞中的母體信息

細胞誘導(dǎo)(induction)胚胎發(fā)育過程中,一部分細胞對相鄰細胞產(chǎn)生影響并決定其分化方向的現(xiàn)象，稱為胚胎誘導(dǎo)。

細胞抑制（inhibition）

已分化的細胞抑制鄰近細胞進行相同分化而產(chǎn)生的負反饋調(diào)節(jié)作用。作用：避免相同器官重復(fù)發(fā)生。與細胞誘導(dǎo)共同協(xié)調(diào)，維持細胞的正常分化。細胞誘導(dǎo)(induction)初級誘導(dǎo)：脊索誘導(dǎo)表面覆蓋的外胚層形成神經(jīng)板，神經(jīng)板卷曲形成神經(jīng)管。眼球發(fā)育過程中多級誘導(dǎo)作用前腦（神經(jīng)管上皮）頭部外胚層結(jié)締組織中胚層（脊索）原腦初級誘導(dǎo)：脊索誘導(dǎo)表面覆蓋的外胚層形成神經(jīng)眼球發(fā)育過程中多級胚胎誘導(dǎo)次級誘導(dǎo)：視杯誘導(dǎo)上方的外胚層表皮內(nèi)陷，形成晶狀體初級誘導(dǎo)頭部外胚層結(jié)締組織中胚層（脊索）原腦視杯視杯胚胎誘導(dǎo)次級誘導(dǎo)：視杯誘導(dǎo)上方的外胚層表皮內(nèi)陷，初級誘導(dǎo)頭部細胞誘導(dǎo)初級誘導(dǎo)次級誘導(dǎo)三級誘導(dǎo)：晶狀體誘導(dǎo)外胚層細胞，形成角膜。▲細胞誘導(dǎo)初級誘導(dǎo)次級誘導(dǎo)三級誘導(dǎo)：晶狀體誘導(dǎo)外胚層細胞，形成謝謝46、我們?nèi)粢呀邮茏顗牡?，就再沒有什么損失?！突?/p>

47、書到用時方恨少、事非經(jīng)過不知難?！懹?/p>

48、書籍把我們引入最美好的社會，使我們認識各個時代的偉大智者。——史美爾斯

49、熟讀唐詩三百首，不會作詩也會吟?！獙O洙

50、誰和我一樣用功，誰就會和我一樣成功?！刂x謝46、我們?nèi)粢呀邮茏顗牡模驮贈]有什么損失?！突?9醫(yī)學細胞生物學細胞分化醫(yī)學細胞生物學細胞分化醫(yī)學細胞生物學細胞分化第十四章細胞分化一、細胞分化的基本概念

※(一)細胞分化(celldifferentiation)

是指從受精卵開始的個體發(fā)育過程中，細胞之間逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過程。細胞分化是漸進的、長期變化的過程，在有機體整個生命過程中都有細胞分化活動，但在胚胎期表現(xiàn)的最典型、最顯著。醫(yī)學細胞生物學細胞分化醫(yī)學細胞生物學細胞分化醫(yī)學細胞生物學細30醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件醫(yī)學細胞生物學細胞分化課件3.細胞生理狀態(tài)隨著細胞分化水平的提高而變化（1）細胞分化水平越高，細胞的分裂能力越低。（2）細胞分化水平越高，細胞對環(huán)境因素的反應(yīng)能力越低。4.細胞分化具有時間性和空間性

（1）時間性：一個細胞，在發(fā)育的不同時間階段，其形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同。（2）空間性：同一細胞的后代，由于所處空間位置不同，其環(huán)境也不同，其形態(tài)結(jié)構(gòu)也不同。3.細胞生理狀態(tài)隨著細胞分化水平的提高而變化※二、細胞的分化潛能

全能性(totipotency)：細胞在一定條件下具有發(fā)育成完整個體的潛能，稱為細胞的全能性

(totipotencyblastocyst)。

全能性細胞：受精卵細胞，8細胞期之前的卵裂球※二、細胞的分化潛能全能性(totipotenc※二、細胞的分化潛能多能性(pluripotency)

隨著胚胎發(fā)育進行，細胞逐漸喪失了發(fā)育成個體的能力，僅具有分化成有限細胞類型的潛能，這種潛能稱為細胞的多能性，這種細胞稱為多能性細胞。如：三胚層細胞

全能性(totipotency)※二、細胞的分化潛能多能性(pluripotency)全受精卵卵裂分化外胚層神經(jīng)管表皮腺腦脊髓毛、齒甲、爪疏松結(jié)締組織致密結(jié)締組織中胚層軟骨骨肌肉形成血的組織髓樣組織淋巴組織泌尿生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層呼吸系統(tǒng)上皮消化道上皮胰肝腺甲狀腺甲狀旁腺外胚層中胚層內(nèi)胚層受精卵卵裂分化外胚層神經(jīng)管表皮腺腦脊髓毛、齒甲、爪疏松結(jié)締組※二、細胞的分化潛能單能性(unipotency)

細胞只具有向特定細胞系分化的能力，這種細胞分化的潛能是單能性。

全能性(totipotency)多能性(pluripotency)1.在發(fā)育過程中細胞分化潛能逐漸變窄※二、細胞的分化潛能單能性(unipotency)全能性(體細胞與受精卵細胞核相比（1）分化細胞的DNA含量沒有發(fā)生變化（2）分化細胞中染色體的數(shù)量沒有發(fā)生變化（3）分化細胞的基因數(shù)目沒有變化體細胞與受精卵細胞核相比（1）分化細胞的DNA含量沒有發(fā)生變2.分化細胞的細胞核具有全能性1952年,R.

Briggs等人的核移植實驗。（1）去除爪蟾卵的細胞核。（2）將爪蟾蝌蚪小腸上皮細胞核移植到去除細胞核的卵細胞中。（３）接受小腸上皮細胞核和去核卵可以發(fā)育為具有生殖能力的爪蟾。2.分化細胞的細胞核具有全能性1952年蛙紅細胞移植后發(fā)育成蝌蚪1978年，童第周成功的將黑斑蛙成體紅細胞核移植到卵細胞中，并發(fā)育成正常的蝌蚪。在1951年-1959年，朱洗用涂血針刺破萬計的蟾蜍卵細胞，得到25只小蟾蜍，其中兩支（雌性）長到成體，1960年死去一支，1961年，另一只與正常的雄體配對，產(chǎn)生800多只小蟾蜍登陸。蛙紅細胞移植后發(fā)育成蝌蚪1978年，童第周成功的將黑斑蛙1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾穆特教授等人通過體細胞克隆法培育的克隆羊-”多利”問世，是世界上首只成年體細胞克隆動物。1996年，在蘇格蘭，由羅斯林研究所的伊恩·威爾體細胞核全能性體細胞核全能性體細胞核全能性體細胞核全能性三、細胞分化與基因表達細胞總DNA細胞總RNA輸卵管細胞成紅細胞胰島輸卵管細胞成紅細胞胰島卵清蛋白基因＋＋＋＋－－珠蛋白基因＋＋＋－＋－胰島素基因＋＋＋－－＋實驗方法Southern印跡Northern印跡細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果三、細胞分化與基因表達細胞總DNA細胞總RNA輸卵管成紅胰島※管家基因(housekeepinggene)

是維持細胞生存所必需的，在各種細胞中處于活性表達狀態(tài)，這類基因稱為管家基因。如，細胞骨架蛋白、膜蛋白、染色質(zhì)組蛋白、核糖體蛋白以及參與能量代謝的糖酵解酶。這類基因與細胞分化的關(guān)系不大?！莩藁?luxurygene)

在不同組織中進行選擇性的表達，用來維持組織的特異性功能，又稱組織特異基因。這類基因是細胞分化的基礎(chǔ)。如，紅細胞中的血紅蛋白、皮膚表皮細胞的角蛋白、肌細胞中的肌動蛋白和肌球蛋白等?！芗一?housekeepinggene)細胞分化的實質(zhì)：基因選擇性表達細胞分化的標志：細胞內(nèi)合成新的特異性蛋白質(zhì)

在真核細胞，基因表達的調(diào)控可以發(fā)生在不同的水平上，主要發(fā)生在三個彼此相對獨立的水平上：

（一）轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控（二）轉(zhuǎn)錄后的加工調(diào)節(jié)（三）翻譯水平的調(diào)控（四） 蛋白質(zhì)形成后活性調(diào)節(jié)水平等細胞分化的實質(zhì)：基因選擇性表達四、影響細胞分化的因素細胞核對細胞分化的影響細胞質(zhì)對細胞分化的影響細胞間的相互作用激素和細胞粘合分子對分化的作用四、影響細胞分化的因素細胞核對細胞分化的影響激素（1）甾類激素：脂溶性，分子小，能夠通過細胞膜擴散到靶細胞內(nèi)，與靶蛋白結(jié)合后進入細胞核，激活特定基因的表達。（2）多肽類激素：水溶性的，分子大，與細胞膜表面受體結(jié)合，通過胞內(nèi)信號通路激活靶蛋白，靶蛋白與基因調(diào)控點結(jié)合，激活特定基因的轉(zhuǎn)錄。

細胞粘合(celladhension):

是指在細胞發(fā)育分化過程中，細胞間的特異親和性，包括細胞識別，細胞遷移，細胞聚集。細胞粘合依賴于細胞粘附因子(celladhensionmolecule,CAM)。▲激素細胞粘合(celladhension):▲當雞的紅細胞與培養(yǎng)的人Hela細胞(去分化的癌細胞)融合后,核的體積增大20倍,染色質(zhì)松散,出現(xiàn)RNA和DNA合成。結(jié)果說明：Hela細胞質(zhì)重新激活雞紅細胞核。

將培養(yǎng)的爪蟾腎細胞核注入蠑螈的卵母細胞內(nèi),分析蛋白質(zhì)合成情況發(fā)現(xiàn),原來在腎細胞中表達的基因,這時不表達,而原來不表達的基因,這時卻被激活。當雞的紅細胞與培養(yǎng)的人Hela細胞(去分化的癌細胞)融合后,卵細胞質(zhì)的母體效應(yīng)

母體效應(yīng)(maternal-effect)

卵母細胞中貯存的mRNA和蛋白質(zhì)的分布是不均勻的,各種mRNA在細胞中都有定位分布,并隨卵裂進入不同的子細胞中。