《細胞生物學：第二十三章 細胞分化》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《細胞生物學：第二十三章 細胞分化（19頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1一、細胞分化的概念一、細胞分化的概念細胞分化（細胞分化（cell differentiation）：）：在個體發(fā)在個體發(fā)育中，由一種相同的細胞類型經(jīng)細胞分裂后逐育中，由一種相同的細胞類型經(jīng)細胞分裂后逐漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)漸在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上形成穩(wěn)定性差異，產(chǎn)生各不相同的細胞類群的過程。生各不相同的細胞類群的過程。如：如：受精卵受精卵細胞團細胞團三胚層三胚層各器官系統(tǒng)各器官系統(tǒng)個體個體？成年人成年人 全身細胞總數(shù)約全身細胞總數(shù)約 1013個。個。 細胞種類有細胞種類有200 多多種。這么多種類細胞均來種。這么多種類細胞均來自一個受精卵細胞。自一個受精卵細胞。上皮細胞脂肪細

2、胞肌細胞心肌細胞 神經(jīng)細胞細胞分化是多細胞生物細胞分化是多細胞生物發(fā)育的基礎與核心發(fā)育的基礎與核心；細胞分化的關(guān)鍵在于細胞分化的關(guān)鍵在于特異性蛋白質(zhì)合成特異性蛋白質(zhì)合成；合成特異性蛋白質(zhì)實質(zhì)在于合成特異性蛋白質(zhì)實質(zhì)在于組織特異性基因組織特異性基因在時間和空間上的差異性表達在時間和空間上的差異性表達；差異性表達的機制是由于差異性表達的機制是由于基因表達的組合調(diào)控；基因表達的組合調(diào)控； 細胞癌變是正常細胞分化機制失控的表現(xiàn)。細胞癌變是正常細胞分化機制失控的表現(xiàn)。5( (一一) )細胞分化的標志細胞分化的標志: : 細胞內(nèi)開始合成細胞內(nèi)開始合成新的特異性的蛋白質(zhì)新的特異性的蛋白質(zhì)( (二二) )細胞

3、分化的分子基礎：細胞分化的分子基礎： 是細胞固有是細胞固有基因的正常的、嚴格有序的表達基因的正常的、嚴格有序的表達( (三三) )細胞分化的進程：細胞分化的進程： 是細胞原有的高度是細胞原有的高度可塑性潛能逐漸減少和消可塑性潛能逐漸減少和消 失失的過程的過程6受精卵受精卵卵裂卵裂分化分化外胚層外胚層神經(jīng)管神經(jīng)管表皮表皮腺腺腦腦脊髓脊髓毛、齒毛、齒甲、爪甲、爪疏松結(jié)締組織疏松結(jié)締組織致密結(jié)締組織致密結(jié)締組織中胚層中胚層軟骨軟骨骨骨肌肉肌肉形成血的組織形成血的組織髓樣組織髓樣組織淋巴組織淋巴組織泌尿生殖系統(tǒng)泌尿生殖系統(tǒng)內(nèi)胚層內(nèi)胚層呼吸系統(tǒng)上皮呼吸系統(tǒng)上皮消化道上皮消化道上皮胰胰肝肝腺腺甲狀腺甲狀腺

4、甲狀旁腺甲狀旁腺外胚層外胚層中胚層中胚層內(nèi)胚層內(nèi)胚層78二、細胞二、細胞的全能性和細胞決定的全能性和細胞決定（一）細胞全能性（一）細胞全能性 全能性：一個細胞可分化為機體的所有細胞，即全能性：一個細胞可分化為機體的所有細胞，即可分化為整個機體。如受精卵?？煞只癁檎麄€機體。如受精卵。 全能細胞具有完整的基因組，全能細胞具有完整的基因組，9090年代末多利羊的年代末多利羊的誕生證明了分化細胞具有完整的誕生證明了分化細胞具有完整的DNADNA。 細胞分化的共同規(guī)律：細胞分化的共同規(guī)律： 全能細胞全能細胞多能細胞多能細胞單能細胞單能細胞910（二）細胞決定（二）細胞決定在細胞之間出現(xiàn)可識別的形態(tài)和功能

5、的差在細胞之間出現(xiàn)可識別的形態(tài)和功能的差異之前，細胞已經(jīng)具備按特定的方向分化，異之前，細胞已經(jīng)具備按特定的方向分化，最終形成一定表型的細胞的能力。最終形成一定表型的細胞的能力。即：即：細胞具有分化、發(fā)育選擇的能力，稱細胞具有分化、發(fā)育選擇的能力，稱 為細胞決定。為細胞決定。11細胞分化是特定基因在一定的時間、空間表達的結(jié)果。細胞分化是特定基因在一定的時間、空間表達的結(jié)果。一、胚胎細胞分化潛能的決定一、胚胎細胞分化潛能的決定 細胞分化的本質(zhì)是基因調(diào)控的問題。細胞分化的本質(zhì)是基因調(diào)控的問題。二、細胞質(zhì)在胚胎分化中的作用二、細胞質(zhì)在胚胎分化中的作用 在細胞分化過程中，細胞核的遺傳潛力在細胞分化過程中

6、，細胞核的遺傳潛力 受核所在的細胞質(zhì)環(huán)境所調(diào)節(jié)。受核所在的細胞質(zhì)環(huán)境所調(diào)節(jié)。12持家基因持家基因(housekeeping genes)(housekeeping genes)： 是指所有細胞中均要表達的一類基因，其產(chǎn)物是對是指所有細胞中均要表達的一類基因，其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的；維持細胞基本生命活動所必需的；組織特異性基因組織特異性基因(tissue-specific genes)(tissue-specific genes)，或稱，或稱奢侈基因奢侈基因(luxury genes)(luxury genes)：是指不同的細胞類型進行特異性表達的基因，其產(chǎn)是指不同的細胞類型進行

7、特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與特異的功能；功能；細胞分化是細胞分化是奢侈基因按一定順序表達的結(jié)果奢侈基因按一定順序表達的結(jié)果。13與各種分化細胞的特殊性狀有直接關(guān)與各種分化細胞的特殊性狀有直接關(guān)系的基因。系的基因。如：膠原蛋白基因、角蛋如：膠原蛋白基因、角蛋白基因、血紅蛋白基因、肌動蛋白基白基因、血紅蛋白基因、肌動蛋白基因、肌球蛋白基因。這些基因只有在因、肌球蛋白基因。這些基因只有在特定的分化細胞中表達。特定的分化細胞中表達。維持細胞最基本生命活動所不可缺少維持細胞最基本生命活動所不可缺少的基因。的基因。如：核糖體蛋白基

8、因、氧化如：核糖體蛋白基因、氧化磷酸化所需全部酶蛋白基因、糖酵解磷酸化所需全部酶蛋白基因、糖酵解酶蛋白基因等。這些基因在各類細胞酶蛋白基因等。這些基因在各類細胞中都可以表達。中都可以表達。 奢侈基因：奢侈基因：持家基因：持家基因：14干細胞（干細胞（stem cellstem cell）：）：機體的許多組織中保留有一部分未分化的細胞，機體的許多組織中保留有一部分未分化的細胞，一旦需要，這些細胞便可按發(fā)育途徑先進行細胞一旦需要，這些細胞便可按發(fā)育途徑先進行細胞分裂，然后分化產(chǎn)生分化細胞。機體中這些未分分裂，然后分化產(chǎn)生分化細胞。機體中這些未分化的細胞就稱為干細胞。化的細胞就稱為干細胞。三、成體中

9、的細胞分化的兩種方式三、成體中的細胞分化的兩種方式1.1.通過已存在的分化細胞經(jīng)分裂形成相同類型的子細胞。通過已存在的分化細胞經(jīng)分裂形成相同類型的子細胞。2.2.由未分化的干細胞產(chǎn)生由未分化的干細胞產(chǎn)生。15干細胞的特點：干細胞的特點：1 1干細胞本身為非終末分化細胞。干細胞本身為非終末分化細胞。2 2干細胞能無限分裂。干細胞能無限分裂。 3 3干細胞分裂產(chǎn)生的子細胞只能在兩種途徑中干細胞分裂產(chǎn)生的子細胞只能在兩種途徑中 選擇其一：選擇其一： 保持親代特征仍為干細胞。保持親代特征仍為干細胞。 不可逆的向終末分化。不可逆的向終末分化。 干細胞的職能：產(chǎn)生具有分化功能的細胞。干細胞的職能：產(chǎn)生具有

10、分化功能的細胞。16角蛋白角蛋白角質(zhì)化細胞角質(zhì)化細胞顆粒細胞顆粒細胞棘細胞棘細胞基底細胞基底細胞基膜基膜真皮真皮 外界外界遷移細胞遷移細胞干細胞干細胞分裂中的分裂中的干細胞干細胞核解體核解體表皮層表皮層哺乳動物皮膚剖面圖（示干細胞）哺乳動物皮膚剖面圖（示干細胞）(b)哺乳動物表皮增殖單位哺乳動物表皮增殖單位遷移細胞遷移細胞分裂中的干細胞分裂中的干細胞(a)皮膚剖面皮膚剖面17造血干細胞（多向性）造血干細胞（多向性）原紅細胞（定向性）原紅細胞（定向性）網(wǎng)織紅細胞網(wǎng)織紅細胞紅細胞紅細胞粒系巨噬定向干細胞粒系巨噬定向干細胞原單核細胞原單核細胞單核細胞單核細胞巨核細胞巨核細胞血小板血小板淋巴母細胞淋巴

11、母細胞淋巴細胞淋巴細胞（6型）型）原粒細胞原粒細胞（中性、嗜堿、嗜酸性）（中性、嗜堿、嗜酸性）造血干細胞分化示意圖造血干細胞分化示意圖原巨核細胞（定向性）原巨核細胞（定向性）巨噬細胞巨噬細胞18正常細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞的機理的假說：正常細胞轉(zhuǎn)化為癌細胞的機理的假說：基因本身發(fā)生了突變，基因突變導致細胞生長速基因本身發(fā)生了突變，基因突變導致細胞生長速度加快，從而細胞出現(xiàn)腫瘤樣生長。度加快，從而細胞出現(xiàn)腫瘤樣生長。細胞分化失控細胞分化失控/ /分化異?？蓪е录毎麗鹤?，形分化異?？蓪е录毎麗鹤?，形成癌（成癌（cancercancer）細胞。癌細胞是從正常細胞）細胞。癌細胞是從正常細胞轉(zhuǎn)化而來，但形態(tài)、代謝、功能都與正常細轉(zhuǎn)化而來，但形態(tài)、代謝、功能都與正常細胞不同。胞不同。正常細胞正常細胞去分化去分化癌癌19基因表達的調(diào)控異常：基因表達的調(diào)控異常：癌變不一定是由于基因本身的突變所造成的，可癌變不一定是由于基因本身的突變所造成的，可能是由于在某種程度上為致癌因素所引起的對生能是由于在某種程度上為致癌因素所引起的對生長抑制的失調(diào)被細胞遺傳給后代，即長抑制的失調(diào)被細胞遺傳給后代，即癌變是基因癌變是基因表達的失調(diào)造成的細胞異常分化的問題。表達的失調(diào)造成的細胞異常分化的問題。癌基因與癌變：癌基因與癌變：原癌基因原癌基因激活激活癌基因癌基因細胞惡性生長細胞惡性生長癌癌