细胞分化2011课件

郑州大学基础医学院

医学遗传学教研室

姓名贺颖第二十三章细胞分化12受精卵卵裂分化外胚层神经管表皮腺脑脊髓毛、齿甲、爪疏松结缔组织致密结缔组织中胚层软骨骨肌肉形成血的组织髓样组织淋巴组织泌尿生殖系统内胚层呼吸系统上皮消化道上皮胰肝腺甲状腺甲状旁腺外胚层中胚层内胚层3HumanCell：1015cells,>265celltypes4一、细胞分化的概念

细胞分化celldifferentiation：是指同一来源的细胞经过分裂逐渐产生形态结构、生理功能和蛋白质合成等方面都有稳定差异的过程。常将细胞的形态结构、生理功能和生化特征作为识别细胞分化的3项指标。第一节细胞分化的一般概念细胞分化的关键在于特异蛋白质的合成。5二、细胞分化的一般规律细胞分化的稳定性；细胞分化的可逆性；细胞分化基因调节的保守性；细胞分化有时间上的分化和空间上的分化。6

1958年美国科学家斯图尔德利用胡萝卜韧皮部的细胞进行细胞培养从根的韧皮部分离细胞植物细胞全能性的应用——组织培养9单个细胞分裂后形成的细胞团细胞团发育成胚状体101112DollyIanWilmut伊恩·维尔穆特爵士

多莉从一只六岁雌性的芬兰多塞特(FinnDorset)白面绵羊（称之为A）的乳腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的培养液中，细胞逐渐停止分裂，此细胞称之为供体细胞。

从一头苏格兰黑面母绵羊（称之为B）的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞。

利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形成融合细胞。电脉冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞。

将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊（称之为C）的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成小绵羊多莉。

13外胚层神经管表皮腺脑脊髓毛、齿甲、爪疏松结缔组织致密结缔组织中胚层软骨骨肌肉形成血的组织髓样组织淋巴组织泌尿生殖系统内胚层呼吸系统上皮消化道上皮胰肝腺甲状腺甲状旁腺外胚层中胚层内胚层全能多能单能这是细胞分化的普遍规律。全能细胞多能细胞终末分化细胞14造血干细胞（多向性）原红细胞（定向性）网织红细胞红细胞粒系巨噬定向干细胞原单核细胞单核细胞巨核细胞血小板淋巴母细胞淋巴细胞（>6型）原粒细胞（中性、嗜碱、嗜酸性）造血干细胞分化示意图原巨核细胞（定向性）巨噬细胞15Ⅱ.细胞决定的特征16Ⅲ.细胞决定的机制及调节卵细胞质对早期胚胎细胞决定的作用；细胞位置对早期胚胎细胞决定的影响；发育阶段特异基因表达与细胞决定的关系。171.卵细胞质对早期胚胎细胞决定的作用动物卵细胞中贮存有大量mRNA,呈非均匀分布;母系基因产物控制卵的不对称分裂，在细胞分裂时一些重要的分子被不均等地分配到两个子细胞中。182.细胞位置对早期胚胎细胞决定的影响受精后，受精卵一边进行卵裂，一边沿输卵管向子宫方向下行，2～3天可到达子宫。此时的胚胎是由许多细胞构成的中空的小球体，称为胚泡。胚泡不断通过细胞分裂和细胞的分化而长大，分成了两部分。滋养层细胞发育成胚胎的附属结构，内细胞团发育成胎儿。193.发育阶段特异基因表达与细胞决定Somitesareepithelialspheresofembryonicmesodermcells,someofwhich(themyotome)becomedeterminedasmyoblastsafterreceivingsignalsfromothertissues(1).Afterthemyoblastsproliferateandmigratetothelimbbudsandelsewhere(2),theyundergoterminaldifferentiationintomultinucleateskeletalmusclecells,calledmyotubes(3).20细胞分化的关键是特异性蛋白质的合成，而特异性蛋白质的合成的实质在于基因的选择性表达。从分子层次上看，是特定基因在一定的时间、空间表达的结果，细胞分化的本质是基因调控的问题。管家基因（housekeepinggene)维持细胞最基本生命活动所不可缺少的基因。如：核糖体蛋白基因、氧化磷酸化所需全部酶蛋白基因、糖酵解酶蛋白基因等。奢侈基因

(luxurygene)与各种分化细胞的特殊性状有直接关系的基因。如：胶原蛋白基因、角蛋白基因、血红蛋白基因、肌动蛋白基因、肌球蛋白基因。第三节细胞分化与基因表达21

在胚胎发育和分化过程中相继出现各种不同的细胞类型是由于有关的奢侈基因按一定的顺序相继活化的结果，这种现象称基因的差次表达（基因的顺序表达）。出生

105040302061218243036612182430364248

妊娠周数出生周数人类的珠蛋白肽链的发育演变22人类珠蛋白基因的顺序表达23基因表达的调控（一）DNA水平上的调控染色体上DNA顺序的重排，是改变基因组中有关基因顺序结构的基因调控方式。（二）转录水平的调控

DNA甲基化、各种顺式调控元件和反式调控因子的综合作用。（三）转录后水平的调控（四）翻译水平的调控24⑴单链DNA形成：基因被激活后，双链DNA解开成单链以利于转录，从而形成一些对DNAaseⅠ的超敏位点。⑵DNA拓朴结构改变：天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在，当基因激活后，则转录区前方的DNA拓朴结构变为正性超螺旋。正性超螺旋可阻碍核小体形成，并促进组蛋白解聚。⑶核小体不稳定性增加：由于组蛋白修饰状态改变，巯基暴露等原因而引起核小体结构改变。1.染色质结构改变参与基因表达的调控25DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶（DNMTs）的作用下，将一个甲基添加在DNA分子的碱基上；最常见的是加在胞嘧啶上，形成5-甲基胞嘧啶（5mC)。2.DNA甲基化DNA甲基化可引起基因组中相应区域的染色质结构变化,使DNA失去DNA酶的敏感位点和限制性内切酶的切割位点；DNA甲基化可使染色质高度螺旋化,凝缩成团,失去转录活性。在发育过程中,当某些基因表达完成后,DNA的甲基化可能参与了基因的关闭过程.263.各种调控元件调节转录

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转录后水平的调控HnRNA的选择加工；如用海胆囊胚的mRNA制成的cDNA探针,分别与原肠胚,肠和体腔细胞hnRNA杂交,结合率高达80%,而与囊胚和肠细胞mRNA结合率则不同,前者为28%,后者仅为10%,说明不同组织中转录的hnRNA可以一致,但mRNA却不相同.转录后初级产物RNA的加工；如从大鼠甲状腺和脑下垂体细胞分离得到的同一初级转录物,通过不同的剪切与加工,可产生2种不同的成熟mRNA.在甲状腺C细胞中编码降钙素,而在脑下垂体和多种神经细胞中,则编码降钙素基因相关蛋白.专一mRNA的降解如哺乳动物成红细胞(erythroblast)的分化过程中,早期细胞合成若干种mRNA,其中少量的珠蛋白mRNA被保留,但到后期最后几次细胞分裂时,只有珠蛋白mRNA保留下来,其他种类的mRNA均被降解.在黏菌发育过程中,如果黏菌在某一阶段停止发育,则会把准备用于下阶段的新mRNA降解.28翻译水平的调控基因表达过程中,一条合成的多肽链经翻译后加工产生多种不同活性的蛋白质或多肽.如鸦片促黑皮质素(POMC):结构上为ACTH,促黑素细胞激素(MSH),内啡肽,脂酸动员激素(LPH)的前体.29细胞分化与肿瘤

分化指原始干细胞在发育中渐趋成熟的过程。通过分化、细胞在形态、功能、代谢、行为等方面各具特色，各显其能，从而形成不同的组织和器官。肿瘤的基本特征之一是细胞的异常分化。分化在肿瘤病理学中常指肿瘤