細(xì)胞分化細(xì)胞生物學(xué)課件

請帶著以下問題學(xué)習(xí)本章內(nèi)容：1.什么是細(xì)胞分化？2.為什么需要細(xì)胞分化？

第十三章細(xì)胞分化

第一節(jié)細(xì)胞分化與個體發(fā)育

第二節(jié)細(xì)胞分化與組織更新

第三節(jié)細(xì)胞分化與基因表達(dá)的時空調(diào)節(jié)

第四節(jié)細(xì)胞分化與腫瘤

干細(xì)胞(stemcell)是存在于人和動物發(fā)育各階段（包括早期胚胎和成熟組織）的一類原始狀態(tài)的未分化細(xì)胞，它能夠自我更新并始終保持很強(qiáng)的分化潛能，可以產(chǎn)生一種、多種、甚至全部的機(jī)體細(xì)胞類型。胚胎：從受精卵發(fā)育為成熟胚胎，由一個細(xì)胞衍生出多種不同類型的細(xì)胞，這些細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生化組成有明顯差異，執(zhí)行不同的功能。如神經(jīng)細(xì)胞、紅細(xì)胞、肌細(xì)胞等。成體：存在于已分化組織中的未分化細(xì)胞，也能自我更新，分化為所在組織的各種細(xì)胞。表皮基底細(xì)胞角化的過程造血干細(xì)胞不斷分化成熟為各類血細(xì)胞胚胎發(fā)育干細(xì)胞的應(yīng)用：細(xì)胞療法器官工廠組織工程學(xué)基因治療

細(xì)胞分化（CellDifferentiation)

由同源細(xì)胞逐漸變?yōu)樵谛螒B(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生化特征等方面具有穩(wěn)定差異的另一類型細(xì)胞的過程。

第一節(jié)細(xì)胞分化與個體發(fā)育一、發(fā)育過程中細(xì)胞分化經(jīng)歷一個分化能力逐漸受限制的過程細(xì)胞的全能性：生物體中的一個體細(xì)胞或一個性細(xì)胞在一定條件下，有能力重新形成完整的個體，或者分化形成該個體任何種類的細(xì)胞。此特性稱為“細(xì)胞全能性”。受精卵、8細(xì)胞期前的胚胎細(xì)胞是全能細(xì)胞。細(xì)胞的全能性多能細(xì)胞：只具有演變?yōu)槎喾N細(xì)胞類型的能力。單能細(xì)胞：僅具有分化形成某一種類型細(xì)胞的能力。分化過程：全能多能單能已分化細(xì)胞：全能性細(xì)胞核細(xì)胞核的全能性1997年2月24日：克隆羊培育成功。隨后幾年中，克隆牛、克隆鼠、克隆猴相繼面世。2001年11月25日，美國先進(jìn)細(xì)胞技術(shù)公司宣布，利用克隆技術(shù)首次培育出人類早期胚胎。多名研究人員宣布克隆人計劃

克?。╟lone)的概念“西游記”中的美猴王擅長克?。喊胃姑兂鲂∶篮锿蹩寺【褪菬o性生殖體細(xì)胞克隆治療性克隆與生殖性克隆治療性克隆人類進(jìn)行克隆的歷史公元前5000年谷物選種1952年克隆蝌蚪1972年基因復(fù)制1978年第一例試管嬰兒出生1997年多利，你好！1998年克隆批量化2004年克隆人體胚胎去分化（dedifferentiation）已分化的細(xì)胞可失去已獲得的特有的結(jié)構(gòu)和功能，重新獲得未分化細(xì)胞的特征的過程。轉(zhuǎn)分化（transdifferentiation）一種分化類型的細(xì)胞可以轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細(xì)胞的現(xiàn)象。成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為其他類型的細(xì)胞細(xì)胞決定：

細(xì)胞在發(fā)生可識別的形態(tài)特征變化之前，分化方向就已得到?jīng)Q定。二、細(xì)胞分化之前的細(xì)胞決定移植實驗顯示細(xì)胞的決定狀態(tài)細(xì)胞決定雞胚：移植前，肢芽（長出大腿）和翼芽（長出翅膀）兩處細(xì)胞形態(tài)相同，均未分化。肢芽組織塊移植至翼芽部位，結(jié)果翼尖為腳趾。肢芽翼芽長出翅膀三、細(xì)胞有多種途徑產(chǎn)生差異1.不對稱的分裂

細(xì)胞分裂時母細(xì)胞中的某些分子不均等地分配到兩個子細(xì)胞中，造成子細(xì)胞向不同方向分化。不對稱分裂：生成不同的子細(xì)胞對稱分裂：子細(xì)胞形成后因受到不同的影響而成為不同的細(xì)胞2.細(xì)胞間的相互誘導(dǎo)來自外部的信號使一群細(xì)胞中的一個或更多的成員進(jìn)入不同的發(fā)育途徑，此過程稱為誘導(dǎo)式的相互作用。誘導(dǎo)信號細(xì)胞被導(dǎo)入新的發(fā)育途徑細(xì)胞間誘導(dǎo)式的相互作用3.相鄰細(xì)胞的側(cè)向抑制已分化的細(xì)胞可以產(chǎn)生抑制臨近細(xì)胞朝相同方向分化的物質(zhì)，阻止它們成為和自己一樣。細(xì)胞間的相互接觸和側(cè)向抑制抑制信號4.信號分子的梯度效應(yīng)當(dāng)信號分子從一個源頭向外擴(kuò)散時，往往形成一個信號的濃度梯度，使得距源頭遠(yuǎn)近不同的細(xì)胞根據(jù)自己周圍信號分子的濃度，表現(xiàn)出各種不同的行為。成形素蛋白在小雞四肢發(fā)育中的作用5.細(xì)胞的內(nèi)在程序細(xì)胞內(nèi)在的程序常常決定了其發(fā)育的時間進(jìn)程。發(fā)育過程中細(xì)胞會隨時間和位置的不同而不同。依次誘導(dǎo)第二節(jié)細(xì)胞分化與組織更新

保持親代干細(xì)胞的特性增殖、分化成體干細(xì)胞終末分化細(xì)胞死亡

已存在的細(xì)胞通過增殖形成相同類型的子細(xì)胞，如肝細(xì)胞成體干細(xì)胞產(chǎn)生新的分化，如表皮細(xì)胞

成體產(chǎn)生新的分化細(xì)胞單能干細(xì)胞：表皮的基底細(xì)胞成體干細(xì)胞多能干細(xì)胞：造血干細(xì)胞過渡型增殖細(xì)胞處于從干細(xì)胞到分化細(xì)胞的過渡時期，通過這些細(xì)胞的分裂，一個干細(xì)胞所產(chǎn)生的子代分化細(xì)胞得到了大大的增加。表皮細(xì)胞的分化造血干細(xì)胞的分化過程第三節(jié)細(xì)胞分化與基因表達(dá)的時空調(diào)節(jié)一、不同類型的細(xì)胞合成不同的蛋白管家基因（huosekeepinggene）：編碼維持細(xì)胞最低限度的功能所不可缺少的蛋白質(zhì)的基因，如組蛋白、細(xì)胞周期蛋白的基因，這些基因不參與細(xì)胞分化的定向，對細(xì)胞分化只有協(xié)助作用。奢侈基因(luxurygene)：有些蛋白和分化細(xì)胞的特殊性狀密切相關(guān)，但不是細(xì)胞基本生命活動必不可少的，編碼此類蛋白的基因稱為奢侈基因，與各種分化細(xì)胞的特殊性狀有直接關(guān)系。細(xì)胞分化是奢侈基因按一定時空順序表達(dá)的結(jié)果細(xì)胞分化是基因按一定時空順序表達(dá)的結(jié)果，這種在個體發(fā)育過程中不同的基因按照一定的時空順序被激活的現(xiàn)象稱為“基因的差異表達(dá)”。成纖維細(xì)胞被加入肌源蛋白后分化為肌細(xì)胞1.基因組合調(diào)控產(chǎn)生多種調(diào)節(jié)模式組合調(diào)控（combinationalcontrol）一些基因調(diào)節(jié)蛋白通過一定的組合形成一系列的調(diào)節(jié)模塊，依次結(jié)合到調(diào)節(jié)序列上，在正確的時間和空間，表達(dá)正確的基因模式。該機(jī)制可以使為數(shù)不多的基因調(diào)節(jié)蛋白產(chǎn)生眾多的細(xì)胞類型?；蚪M合調(diào)控對發(fā)育的重要作用2.DNA甲基化是一種可遺傳的基因調(diào)節(jié)模式基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)不僅可通過蛋白質(zhì)與特定DNA序列的結(jié)合來進(jìn)行，還可以通過DNA自身的共價修飾。DNA甲基化可以從一個細(xì)胞世代傳到下一代細(xì)胞，所以也稱“核記憶”。DNA甲基化可以忠實地得到遺傳二、基因調(diào)節(jié)模式的遺傳和細(xì)胞記憶與特化細(xì)胞的特征形成有關(guān)的基因調(diào)節(jié)模式及染色體結(jié)構(gòu)變化是可以遺傳的。正反饋環(huán)的遺傳機(jī)制三、基因表達(dá)的調(diào)節(jié)是多水平的真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)節(jié)的多重性四、細(xì)胞質(zhì)的作用胞質(zhì)記憶由細(xì)胞質(zhì)中的成分直接或間接作用于基因組，使得特定的基因被選擇性表達(dá)的現(xiàn)象。第四節(jié)細(xì)胞分化與腫瘤

腫瘤發(fā)生是細(xì)胞去分化或分化阻斷的結(jié)果，其分子基礎(chǔ)是基因突變或表達(dá)異常。一、分化異常與腫瘤腫瘤起源于一些未分化或微分化的干細(xì)胞，主要表現(xiàn)出增殖過度、分化不全的特征。腫瘤細(xì)胞所處的分化狀態(tài)決定了腫瘤的惡性程度。例如白血病是多能造血干細(xì)胞在某一階段分化發(fā)育受阻的結(jié)果。二、誘導(dǎo)分化與腫瘤治療腫瘤細(xì)胞在一定條件和誘導(dǎo)分化劑的作用下可以向正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化：維甲酸治療白血病。由同源細(xì)胞逐漸變?yōu)樵谛螒B(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生化特征等方面具有穩(wěn)定差異的另一類型細(xì)胞的過程稱為分化。細(xì)胞分化是胚胎發(fā)育和維持成體生存的重要因素。本章小節(jié)已分化的細(xì)胞能夠去分化、轉(zhuǎn)分化。細(xì)胞向哪個方向分化是由各方面因素共同決定的。從基因角度看細(xì)胞分化是基因按一定時空順序表達(dá)的結(jié)果，這種在個體發(fā)育過程中不同的基因按照一定的時空順序被激活的現(xiàn)象稱為“基因的差異表達(dá)”。思考題：解釋下列名詞：細(xì)胞分化去分化轉(zhuǎn)分化細(xì)胞全能性干細(xì)胞管家基因奢侈基因基因的差異表達(dá)

回答下列問題：1.為什么腸上皮細(xì)胞頻繁地更新，而大部分神經(jīng)細(xì)胞的壽命可與機(jī)體的壽命一樣長？分化、增殖狀態(tài)不同的三類細(xì)胞：持續(xù)增殖細(xì)胞：造血干細(xì)胞、表皮基底細(xì)胞、骨原細(xì)胞暫時不增殖細(xì)胞：肝細(xì)胞、初級卵母細(xì)胞不增殖細(xì)胞（終末細(xì)胞）：神經(jīng)元、紅細(xì)胞、表皮角質(zhì)細(xì)胞、骨細(xì)胞更新速度不同的三類細(xì)胞：不更新、接近機(jī)體壽命：神經(jīng)元、骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞緩慢更新：肝細(xì)胞、胃壁細(xì)胞、腎皮質(zhì)細(xì)胞快速更新：表皮細(xì)胞、紅細(xì)胞、白細(xì)胞

過渡型增殖細(xì)胞干細(xì)胞間質(zhì)細(xì)胞定向分化或死亡干細(xì)胞維持干細(xì)胞分裂造血干細(xì)胞對間質(zhì)細(xì)胞的接觸依賴細(xì)胞分化的基本特點分化狀態(tài)的穩(wěn)定性和可逆性(去分化、轉(zhuǎn)分化)細(xì)胞分化的時空性一次性和持續(xù)性分化細(xì)胞分化與細(xì)胞增殖的關(guān)系二、細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)節(jié)細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果:基因按一定時空順序,在特定環(huán)境信號作用下發(fā)生差異表達(dá)（differenti