细胞生物学第十二章细胞的分化与基因表达调控详解演示文稿

细胞生物学第十二章细胞的分化与基因表达调控详解演示文稿目前一页\总数二十九页\编于二十一点优选细胞生物学第十二章细胞的分化与基因表达调控目前二页\总数二十九页\编于二十一点胚胎发生过程中形成各种类型的组织和细胞目前三页\总数二十九页\编于二十一点干细胞分化为多种类型的细胞目前四页\总数二十九页\编于二十一点血细胞分化示意图目前五页\总数二十九页\编于二十一点内皮细胞的分化目前六页\总数二十九页\编于二十一点

一、基本概念（一）基因的选择性表达（主线）实验证据（分子杂交）：不同的细胞类型（celltypes)中，DNA相同，mRNA种类不同，蛋白质种类不同。结论：相同的基因组在不同细胞中的选择性表达；

细胞分化是基因组选择性表达的结果。目前七页\总数二十九页\编于二十一点各种蛋白质在不同细胞中的表达目前八页\总数二十九页\编于二十一点（二）管家基因和奢侈基因

管家基因（housekeepinggenes)：维持细胞基本功能所必需的基因，在所有细胞类型中均表达。e.g.,肌动蛋白、微管蛋白、组蛋白、核糖体蛋白、TAC循环的关键酶，etc.

组织特异性基因（tissue-specificgenes):在不同的细胞类型中特异性地表达，使细胞形成特定的形态结构，行使特定的功能。e.g.,卵清蛋白、胰岛素、血红蛋白，etc.

调节基因（regulatorygenes):调节基因的表达。(?)目前九页\总数二十九页\编于二十一点（三）组织特异性基因调控的基本模式细胞分化过程是由一系列基因产物（regulatoryproteins）调控的。i.e.,每个基因的表达都必须：在正确的细胞中；在正确的时间；对正确的信号产生正确的反应；产生正确的表达水平。

问题：细胞是如何协调（coordinate）这一过程的？

答案：一个关键的调控蛋白，可以调控一系列下游基因，完成细胞分化。目前十页\总数二十九页\编于二十一点肾上腺（糖）皮质激素／受体的调控模式目前十一页\总数二十九页\编于二十一点组合调控：少数调控蛋白完成众多细胞类型的分化比喻：调控蛋白，如同单词和文章。Limitedwordsunlimitedmeaning目前十二页\总数二十九页\编于二十一点例子：眼形成的关键调控蛋白Ey（果蝇）ey基因早期细胞（发育成腿）腿中眼细胞分化眼形成目前十三页\总数二十九页\编于二十一点（四）单细胞生物中的细胞分化

应对环境条件，产生不同细胞类型。e.g.,细菌的芽孢、酵母的单倍体孢子、粘菌的多核团，……（进化的中间类型）目前十四页\总数二十九页\编于二十一点（五）转分化和再生转分化（trans-differentiation）：由一种分化的细胞类型转化为另一种细胞类型。转分化：去分化再分化

（dedifferentiation）（redifferentiation）再生：转分化重新启动细胞周期（G0－M)多能干细胞例子：植物细胞愈伤组织根芽形成植株再生动物：伤口愈合；肝再生；Wolftion晶体再生；低等生物的肢体再生；etc.（神经细胞分裂再生？）增殖去分化再分化目前十五页\总数二十九页\编于二十一点植物的组织培养目前十六页\总数二十九页\编于二十一点

二、影响细胞分化的因素

（一）细胞的全能性（totipotency）：单个细胞形成完整个体的能力。受精卵、早期胚胎细胞；现已证实高度分化的细胞也具有全能性。（基础、内因）

实验证据：植物体细胞胚胎发生（plantsomaticembryogenesis）;动物克隆（1997，多莉羊；……）高度分化的动植物体细胞，在遗传背景（基因组DNA)和功能上均是全能的。目前十七页\总数二十九页\编于二十一点受精卵的全能性植物细胞的全能性目前十八页\总数二十九页\编于二十一点通过细胞核移植和细胞融合再生的生物个体目前十九页\总数二十九页\编于二十一点干细胞（stemcells）具有部分的全能性（多潜能性，pluripotency）干细胞来源胚胎干细胞（embryonicstemcells,ESC）成体干细胞：造血（骨髓）干细胞神经干细胞肝脏干细胞……功能多潜能干细胞（pluripotentstemcells）定向干细胞（directionalstemcells）目前二十页\总数二十九页\编于二十一点由胚胎干细胞（ESC）制造嵌合鼠目前二十一页\总数二十九页\编于二十一点干细胞技术在治疗性组织工程中的应用目前二十二页\总数二十九页\编于二十一点造血干细胞的分化（hemopoiesis）目前二十三页\总数二十九页\编于二十一点（二）影响细胞分化的因素（外因）

众多的内外因素，形成“网络”。1，胞外信号

近端因子：细胞接触；旁分泌；自分泌；缝隙连接环境胞外信号远端因子：内分泌（激素）目前二十四页\总数二十九页\编于二十一点Agapjunction

细胞信号的传递方式目前二十五页\总数二十九页\编于二十一点2，细胞记忆和决定

定义：细胞将信号分子的作用储藏起来，以决定分化的能力。（memoryfate）

本质：特定的基因表达谱式（profile）在细胞增殖过程中的传递。

“决定早于分化”的概念

方式：a.正反馈途径（positivefeedbackloop）b.染色质构型（e.g.,常染色质和异染色质）染色质重塑（chromatinremodeling）的作用这些方式均是可传递的。