中医药大学细胞生物学课件第11章 细胞的分化

1、第11章 细胞的分化cell differentiation湖北中医药大学 赵刚 本章主要内容与要求1、细胞分化的概念（掌握）2、细胞分化的特点（熟悉）3、细胞分化的决定（掌握）4、细胞分化的影响因素（熟悉）5、奢侈基因与管家基因（掌握）6、基因的差次表达（掌握）7、干细胞的概念（掌握）8、造血干细胞的分化（熟悉）9、免疫细胞的分化（了解）10、癌细胞的基本特征（熟悉）11、癌细胞的分化与去分化（了解）第1节 细胞分化的概念与特点一、细胞分化的概念 机体含多种细胞（结构与功能不同）。均来自受精卵。 胚发育过程如仅有细胞分裂只能形成一堆细胞。 实际上，在发育中，除了分裂，还伴随细胞形态和功能的特

2、化。cell differentiation 同一来源的细胞在结构和功能上产生稳定差异的过程（同种细胞的后代变成不同细胞的过程）。 细胞分化与细胞分裂是个体发育的两个环节 。 靠分裂增加细胞数目； 靠分化增加细胞类型。人体胚胎发育中的细胞分化 受精卵 桑椹胚 囊胚 原肠 （三胚层）* 外胚层 神经、表皮；* 中胚层 肌肉、骨骼、结缔、血液、尿生殖；内胚层 消化、呼吸、肝脏、腺体。细胞为何能分化？基因选择性表达、合成特异蛋白的结果。多细胞生物时间上的分化、空间上的分化。受精卵到囊胚人胚胎发育的动画胚胎细胞分化二、细胞分化的特点1、稳定性分化细胞的结构与功能特性不易改变。 * 心肌细胞在体外培养多

3、代仍可搏动； * 黑素细胞在培养30代仍能合成黑素。2、可逆性（去分化与再分化） * 某些分化细胞在一定条件下可回到胚性细胞状态 （去分化）， 并可再分裂分化一个机体。 * 高等动物和人的分化细胞，大多不可逆或很小。3、普遍性普遍生命现象，伴随机体一生。4、空间分化与 时间分化。5、高分化细胞的分裂能力差。第2节 细胞分化的决定及影响因素一、细胞分化的决定细胞决定（cell determination）细胞发育前途（分化方向）的选择或确定。是细胞内部特定改变和外界环境影响的结果。* 在胚胎发育中，胚细胞还未出现分化特征前，其前途就已受限，只能向特定方向分化。* 细胞决定是某些基因永久关闭和另些

4、基因开放的结果。例如：红细胞、肌细胞。细胞分化潜能的问题 * 不同细胞的分化潜能差异大。 受精卵能形成所有细胞，分化潜能最大， 具有全能性（topipotent）。为 全能细胞。 三胚层细胞，分化潜能受限，但仍有多种前途，称多能细胞（pluripotent cell）。 多能细胞的后代，分化方向单一，称单能细胞（unipotency cell）。如原红细胞、精原细胞。个体发育中细胞分化规律：全能多能单能胡萝卜细胞的全能性蛙细胞核移植动物肢体再生示意图动物肢体再生动画克隆羊的技术流程羊的克隆示意图多利的照片二影响细胞分化的因素1卵细胞质的影响 卵细胞质 有决定细胞发育的物质，在细胞分化过程中，

5、核基因 表达受胞质 控制。 一个母细胞 产生的两个子细胞， 胞质的多少和成分不同。 细胞分化是胞质中 某些成分对核基因作用的结果。 细胞质可以决定细胞分化的方向。2细胞间相互作用 一些细胞可对相邻的另些细胞产生影响并决定其分化方向 （称胚胎诱导）。如 外胚层发育成神经需中胚层细胞 。 3激素的影响 细胞 分化与激素的关系 密切， 许多重要组织和细胞的形成要激素 诱导 。 如脑垂体的卵泡刺激素-促卵巢 发育-卵巢 雌激素-促 第二性征形成。 第3节 细胞分化与基因差次表达一、奢侈基因与管家基因 管家基因（house-keeping gene）维持细胞基本生命活动所需基因。在所有细胞都表达，与 细

6、胞分化无直接关系 如：糖酵解酶基因、氧化磷酸化酶基因、ATP酶 基因、核糖体蛋白基因。 奢侈基因（luxury gene)对细胞生存无直接影响，但与细胞分化有密切关系的基因。其表达产物是功能特殊的蛋白 。只在特定的分化细胞中表达。如：血红蛋白基因、肌动蛋白基因、肌球蛋白基因 胶原蛋白基因 。 * 细胞分化是奢侈基因选择表达的结果。 二、基因的差次表达在胚胎发育不同阶段，机体产生的细胞类型不同不同奢侈基因的表达不同步。 （例）有A、B、C三个胚细胞，都有X、Y、Z基因。第一天，A细胞的X基因表达-X细胞；第二天，B细胞的Y基因表达-Y细胞.基因的差次表达 （differential expres

7、sion）基因按一定顺序相继表达的现象。 也称基因的顺序表达 （sequential expression）。分化的转录水平调控第四节 干细胞及其分化一、干细胞的概念干细胞( stem cell )既能复制自己又能产生较分化子细胞的细胞。未完全分化，分裂较特殊（胞质不等分裂），有多种类型。全能干细胞胚胎干细胞（16 细胞期以前）多能干细胞如造血干细胞。有 不同辈份。单能干细胞定向干细胞。如淋巴干细胞。干细胞的特性造血干细胞的功能骨髓造血干细胞的分化多能干细胞研究的应用和意义1、用于研究发育过程中的基因表达 和调控；2、用于研究药物毒性和安全性检测；3、用于组织工程和细胞治疗，如： 帕金森氏症、 老年痴呆 脊柱损伤、 心脏病、 糖尿病、 关节炎胚胎干细胞的培养胚胎干细胞的体外分化B细胞向浆细胞转变K细胞的作用机理抗体产生的动画人多能干细胞的获得第5节 细胞分化与癌变一、癌细胞的基本特征1、细胞生长与分裂失去控制。 2、细胞间粘着性下降，具侵润性和扩散性。 3、分化程度较低。4、失去原组织细胞的结构和功能。5、细胞间相互作用改变。 6、膜上出现新表面抗原癌相关抗原。7、蛋白种类或活性改变（胚细胞蛋白 ）。8、表型多变（不稳定），代谢异常。9、染色体异常（非整倍体），DNA的量改变。体外培养的恶性转化细