细胞生物学 12细胞分化与基因表达调控

第十二章细胞分化与基因表达调控第十二章细胞分化与基因表达调控细胞分化的一些概念、知识干细胞（提一下，选修课中详细讲）癌细胞真核生物基因表达的调控（不作重点）

一、细胞分化的一些概念、知识1、细胞分化在个体发育中,细胞的后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化其本质是基因选择性表达的结果，即基因表达调控的结果2、个体发育从受精卵形成胚胎，再由胚胎生长发育成个体的过程称为个体发育(individualdevelopment)3、配子的形成、受精作用、胚胎发育（不讲）胚胎发育：经一系列卵裂(cleavage)

形成原肠胚(gastrula)原肠胚是由三层细胞层构成：（1）外胚层形成上皮覆盖在外表面(皮肤和腺体)以及中性组织；（2）内胚层分化成的上皮覆盖在组织的内表面（胃肠和相关的腺体）；（3）中胚层最终发育成扩散的海绵网状间充质细胞（mesenchymecell），这些细胞形成支持细胞，如肌肉、软骨、骨、血和结缔组织4、形态建成（morphogenesis）胚胎发育不仅需要将分裂产生的细胞分化成具有不同功能的特异的细胞类型，同时要将一些细胞组成功能和形态不同的组织和器官，最后形成一个具有表型特征个体，这一过程称为形态建成7、细胞分化中的核质关系

细胞质能够影响细胞核的基因表达

细胞核起决定作用

●伞藻移植实验●蛙的核移植■细胞分化中最显著的特点是分化状态的稳定性。特别在高等真核生物中,分化状态一旦建立,其分化状态是十分稳定的,并能遗传给许多细胞世代。

（1）转分化：一种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的现象。包括脱分化和再分化两过程（2）

脱分化(dedifferentiation)又称去分化。是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程（3）全能性(totipotency)分化细胞保留着全部的核基因组,具有发育为完整个体的潜能,称为全能性■全能性的验证：植物方面取得突破。1958年Steward等利用胡萝卜根的韧皮部组织培养出了完整的新植株在动物方面,最早是通过对两栖类蛙的核移植证明完全分化的细胞核具有全能性1977年英国科学家利用乳腺细胞与去核的羊的卵细胞融合，克隆了一只小羊，从实践上证明了高度分化的哺乳动物动物细胞具有全能性

由单个分化细胞再生成完整的植株

蛙的核移植实验

4、再生(regeneration)生物体的整体或器官受外力作用发生创伤而部分丢失,在剩余部分的基础上又生长出与丢失部分在形态与功能上相同的结构,这一修复过程称为再生■根据基因同细胞分化的关系,可以将基因分为两大类:

一类是看家基因,是维持细胞最低限度功能所不可少的基因另一类是组织特异性(tissue-specificgene)表达的基因,或称为奢侈基因，这类基因与各类细胞的特殊性有直接的关系,是在各种组织中进行不同的选择性表达的基因。■细胞分化的关键是细胞按照一定程序发生差别基因表达(differentialgeneexpression),

开放某些基因,关闭某些基因多基因的差别表达对发育的控制

干细胞●干细胞(stemcells,SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞

●干细胞有两种分类方法：一是根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonicstemcell，ES)和成体干细胞(somaticstemcell)第二种分类方法是根据干细胞的发育潜能分为三类：全能干细胞(totipotentstemcell,TSC)、多能干细胞（pluripotentstemcell）和单能干细胞（unipotentstemcell）●干细胞具有几个显著的特点:①干细胞本身不是终末分化细胞②干细胞能无限地分裂;③干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一:1、保持亲代特征,仍作为干细胞,2、不可逆地向终末分化。

癌细胞肿瘤（tumor，neoplasm）是一种基因病，但并非是遗传的指细胞在致瘤因素作用下，基因发生了改变，失去对其生长的正常调控，导致异常增生1、分类：可分为良性和恶性肿瘤两大类：良性肿瘤生长缓慢，与周围组织界限清楚，不发生转移恶性肿瘤后者生长迅速，可转移到身体其它部位恶性肿瘤也叫癌症（cancer）

癌细胞的主要特征

癌细胞有三个显著的基本特征即：不死性迁移性失去接触抑制二、癌细胞的生理特征1、细胞周期失控，不受正常生长调控系统的控制，能持续的分裂与增殖2、具有迁移性，细胞粘着和连接相关的成分（如ECM（细胞外基质）、CAM（细胞粘着分子））发生变异或缺失。细胞失去与细胞间和细胞外基质间的联结，易于从肿瘤上脱落3、接触抑制丧失，肿瘤细胞即使堆积成群，仍然可以生长。正常细胞在体外培养时，细胞通过分裂增殖并铺满培养器皿的表面形成单层(monolayer)后即停止分裂，这种现象称作接触抑制(contactinhibition)。

肿瘤转移的过程

4、去分化现象，已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达20余种。胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的标志特征。5、对生长因子需要量降低在体外培养的细胞的培养基中补充一定浓度的血清，而血清的作用是提供生长因子，如表皮生长因子、胰岛素等。6、代谢旺盛，肿瘤组织的DNA和RNA聚合酶活性均高于正常组织，核酸分解过程明显降低，DNA和RNA的含量均明显增高。7、蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成代谢超过分解代谢8、可移植性，正常细胞移植到宿主体内后，由于免疫反应而被排斥，多不易存活。如人的肿瘤细胞可移植到鼠类体内，形成移植瘤肿瘤形成

分为内因外因一、肿瘤形成的外因

根据致癌物的性质可将其分为化学、生物和物理致癌物三大类（一）化学致癌物：亚硝胺类在变质的蔬菜及食品中含量较高，能引起消化系统、肾脏等多种器官的肿瘤

多环芳香烃类

，

这类物质广泛存在于沥青、汽车废气、煤烟、香烟及熏制食品中氯乙烯，应用最广的一种塑料聚氯乙烯，是由氯乙烯单体聚合而成某些重金属，如铬、镍、砷等也可致癌

（二）生物性致癌因素

1．肿瘤病毒：癌基因的来源分为两类，一类是细胞癌基因(cellularoncogene，c-onc)，由细胞原癌基因突变而来；另一类是病毒癌基因(viraloncogene，v-onc)。

与人类肿瘤发生关系密切的有四类病毒①逆转录病毒（如T细胞淋巴瘤病毒，HTLV－I）RNA病毒②乙型肝炎病毒