细胞分化细胞生物学课件

请带着以下问题学习本章内容：1.什么是细胞分化？2.为什么需要细胞分化？

第十三章细胞分化

第一节细胞分化与个体发育

第二节细胞分化与组织更新

第三节细胞分化与基因表达的时空调节

第四节细胞分化与肿瘤

干细胞(stemcell)是存在于人和动物发育各阶段（包括早期胚胎和成熟组织）的一类原始状态的未分化细胞，它能够自我更新并始终保持很强的分化潜能，可以产生一种、多种、甚至全部的机体细胞类型。胚胎：从受精卵发育为成熟胚胎，由一个细胞衍生出多种不同类型的细胞，这些细胞结构和生化组成有明显差异，执行不同的功能。如神经细胞、红细胞、肌细胞等。成体：存在于已分化组织中的未分化细胞，也能自我更新，分化为所在组织的各种细胞。表皮基底细胞角化的过程造血干细胞不断分化成熟为各类血细胞胚胎发育干细胞的应用：细胞疗法器官工厂组织工程学基因治疗

细胞分化（CellDifferentiation)

由同源细胞逐渐变为在形态结构、生理功能和生化特征等方面具有稳定差异的另一类型细胞的过程。

第一节细胞分化与个体发育一、发育过程中细胞分化经历一个分化能力逐渐受限制的过程细胞的全能性：生物体中的一个体细胞或一个性细胞在一定条件下，有能力重新形成完整的个体，或者分化形成该个体任何种类的细胞。此特性称为“细胞全能性”。受精卵、8细胞期前的胚胎细胞是全能细胞。细胞的全能性多能细胞：只具有演变为多种细胞类型的能力。单能细胞：仅具有分化形成某一种类型细胞的能力。分化过程：全能多能单能已分化细胞：全能性细胞核细胞核的全能性1997年2月24日：克隆羊培育成功。随后几年中，克隆牛、克隆鼠、克隆猴相继面世。2001年11月25日，美国先进细胞技术公司宣布，利用克隆技术首次培育出人类早期胚胎。多名研究人员宣布克隆人计划

克隆（clone)的概念“西游记”中的美猴王擅长克隆：拔根汗毛变出小美猴王克隆就是无性生殖体细胞克隆治疗性克隆与生殖性克隆治疗性克隆人类进行克隆的历史公元前5000年谷物选种1952年克隆蝌蚪1972年基因复制1978年第一例试管婴儿出生1997年多利，你好！1998年克隆批量化2004年克隆人体胚胎去分化（dedifferentiation）已分化的细胞可失去已获得的特有的结构和功能，重新获得未分化细胞的特征的过程。转分化（transdifferentiation）一种分化类型的细胞可以转变成另一种类型的分化细胞的现象。成纤维细胞转分化为其他类型的细胞细胞决定：

细胞在发生可识别的形态特征变化之前，分化方向就已得到决定。二、细胞分化之前的细胞决定移植实验显示细胞的决定状态细胞决定鸡胚：移植前，肢芽（长出大腿）和翼芽（长出翅膀）两处细胞形态相同，均未分化。肢芽组织块移植至翼芽部位，结果翼尖为脚趾。肢芽翼芽长出翅膀三、细胞有多种途径产生差异1.不对称的分裂

细胞分裂时母细胞中的某些分子不均等地分配到两个子细胞中，造成子细胞向不同方向分化。不对称分裂：生成不同的子细胞对称分裂：子细胞形成后因受到不同的影响而成为不同的细胞2.细胞间的相互诱导来自外部的信号使一群细胞中的一个或更多的成员进入不同的发育途径，此过程称为诱导式的相互作用。诱导信号细胞被导入新的发育途径细胞间诱导式的相互作用3.相邻细胞的侧向抑制已分化的细胞可以产生抑制临近细胞朝相同方向分化的物质，阻止它们成为和自己一样。细胞间的相互接触和侧向抑制抑制信号4.信号分子的梯度效应当信号分子从一个源头向外扩散时，往往形成一个信号的浓度梯度，使得距源头远近不同的细胞根据自己周围信号分子的浓度，表现出各种不同的行为。成形素蛋白在小鸡四肢发育中的作用5.细胞的内在程序细胞内在的程序常常决定了其发育的时间进程。发育过程中细胞会随时间和位置的不同而不同。依次诱导第二节细胞分化与组织更新

保持亲代干细胞的特性增殖、分化成体干细胞终末分化细胞死亡

已存在的细胞通过增殖形成相同类型的子细胞，如肝细胞成体干细胞产生新的分化，如表皮细胞

成体产生新的分化细胞单能干细胞：表皮的基底细胞成体干细胞多能干细胞：造血干细胞过渡型增殖细胞处于从干细胞到分化细胞的过渡时期，通过这些细胞的分裂，一个干细胞所产生的子代分化细胞得到了大大的增加。表皮细胞的分化造血干细胞的分化过程第三节细胞分化与基因表达的时空调节一、不同类型的细胞合成不同的蛋白管家基因（huosekeepinggene）：编码维持细胞最低限度的功能所不可缺少的蛋白质的基因，如组蛋白、细胞周期蛋白的基因，这些基因不参与细胞分化的定向，对细胞分化只有协助作用。奢侈基因(luxurygene)：有些蛋白和分化细胞的特殊性状密切相关，但不是细胞基本生命活动必不可少的，编码此类蛋白的基因称为奢侈基因，与各种分化细胞的特殊性状有直接关系。细胞分化是奢侈基因按一定时空顺序表达的结果细胞分化是基因按一定时空顺序表达的结果，这种在个体发育过程中不同的基因按照一定的时空顺序被激活的现象称为“基因的差异表达”。成纤维细胞被加入肌源蛋白后分化为肌细胞1.基因组合调控产生多种调节模式组合调控（combinationalcontrol）一些基因调节蛋白通过一定的组合形成一系列的调节模块，依次结合到调节序列上，在正确的时间和空间，表达正确的基因模式。该机制可以使为数不多的基因调节蛋白产生众多的细胞类型。基因组合调控对发育的重要作用2.DNA甲基化是一种可遗传的基因调节模式基因转录的调节不仅可通过蛋白质与特定DNA序列的结合来进行，还可以通过DNA自身的共价修饰。DNA甲基化可以从一个细胞世代传到下一代细胞，所以也称“核记忆”。DNA甲基化可以忠实地得到遗传二、基因调节模式的遗传和细胞记忆与特化细胞的特征形成有关的基因调节模式及染色体结构变化是可以遗传的。正反馈环的遗传机制三、基因表达的调节是多水平的真核细胞基因表达调节的多重性四、细胞质的作用胞质记忆由细胞质中的成分直接或间接作用于基因组，使得特定的基因被选择性表达的现象。第四节细胞分化与肿瘤

肿瘤发生是细胞去分化或分化阻断的结果，其分子基础是基因突变或表达异常。一、分化异常与肿瘤肿瘤起源于一些未分化或微分化的干细胞，主要表现出增殖过度、分化不全的特征。肿瘤细胞所处的分化状态决定了肿瘤的恶性程度。例如白血病是多能造血干细胞在某一阶段分化发育受阻的结果。二、诱导分化与肿瘤治疗肿瘤细胞在一定条件和诱导分化剂的作用下可以向正常细胞转化：维甲酸治疗白血病。由同源细胞逐渐变为在形态结构、生理功能和生化特征等方面具有稳定差异的另一类型细胞的过程称为分化。细胞分化是胚胎发育和维持成体生存的重要因素。本章小节已分化的细胞能够去分化、转分化。细胞向哪个方向分化是由各方面因素共同决定的。从基因角度看细胞分化是基因按一定时空顺序表达的结果，这种在个体发育过程中不同的基因按照一定的时空顺序被激活的现象称为“基因的差异表达”。思考题：解释下列名词：细胞分化去分化转分化细胞全能性干细胞管家基因奢侈基因基因的差异表达

回答下列问题：1.为什么肠上皮细胞频繁地更新，而大部分神经细胞的寿命可与机体的寿命一样长？分化、增殖状态不同的三类细胞：持续增殖细胞：造血干细胞、表皮基底细胞、骨原细胞暂时不增殖细胞：肝细胞、初级卵母细胞不增殖细胞（终末细胞）：神经元、红细胞、表皮角质细胞、骨细胞更新速度不同的三类细胞：不更新、接近机体寿命：神经元、骨细胞、脂肪细胞缓慢更新：肝细胞、胃壁细胞、肾皮质细胞快速更新：表皮细胞、红细胞、白细胞

过渡型增殖细胞干细胞间质细胞定向分化或死亡干细胞维持干细胞分裂造血干细胞对间质细胞的接触依赖细胞分化的基本特点分化状态的稳定性和可逆性(去分化、转分化)细胞分化的时空性一次性和持续性分化细胞分化与细胞增殖的关系二、细胞分化与基因表达调节细胞分化是基因选择性表达的结果:基因按一定时空顺序,在特定环境信号作用下发生差异表达（differenti