细胞分化与基因表达调控 .
94页1、CELL BIOLOGY,细 胞 生 物 学,C,第一章 绪论 第二章 细胞基本知识概要 第三章 细胞生物学研究方法 第四章 细胞质膜与细胞表面 第五章 物质跨膜运输与信号传递 第六章 细胞质基质与内膜系统 第七章 细胞的能量转换 第八章 细胞核与染色体 第九章 核糖体 第 十 章 细胞骨架 第十一章 细胞增殖及其调控 第十二章 细胞分化与基因表达调控 第十三章细胞衰老与凋亡,第十二章,细胞分化与基因表达调控,细胞分化(cell differentiation):在个体发育(ontogeny)中,由一 种相同的 细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异,产生 各不相同的细胞类群的过程。 每个人的一生中都在进行着细胞分化。 细胞分裂的不对称性和细胞间的相互作用是细胞分化的两个基本机制。 细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心; 细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成; 合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在时间和空间上的差异性表达 差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。 细胞癌变是正常细胞分化机制失控的表现,第一节 细胞分化,(一)细胞分化是基因选择性表达的结果,分子杂
2、交技术检测基因及其表达,一、细胞分化的基本概念,所以细胞分化的实质是基因的差别表达(differential expression)。,(二)组织特异性基因与管家基因,管家基因(house-keeping genes): 是指所有细胞中均要表达的一类基因, 其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。 组织特异性基因(tissue-specific genes),或称奢侈基因(luxury genes):是 指不同的细胞类型进行特异性表达的基因,其产 物赋予各种类型细胞特 异的形态结构特征与特异的功能; 调节基因(regulatory gene):产物用于调节组织特异性基因的表达,起 激活或者起阻遏作用。 细胞分化的实质:是组织特异性基因在时间和空间上的差别表达(differential expression)。,(三)组合调控引发组织特异性基因的表达,组合调控(combinational control): 有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化 的调控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。 生物学作用: 借助于组合调控,一旦某种关键性基因调控蛋白与其它调
3、控蛋白形成适当的调控蛋白组合,可以将一种类型的细胞转化成另一种类型的细胞,而且遵循类似的机制,甚至可以诱发整个器官的形成(如眼的发育)。 分化启动机制: 靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动。,组合式调控作用,(四)单细胞有机体的细胞分化, 单细胞与多细胞有机体细胞分化的不同之处: 前者多为适应不同的生活环境,而后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。 多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复杂。,(五)转分化与再生, 转分化(transdifferentiation):一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象。 转分化经历去分化(dedifferentiation)和再分化(redifferentiation)的过程。 去分化(脱分化):指分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有 未分化细胞特征的过程。 再生(regeneration):再生是指生物体缺失一部分后重建的过程,广义的再生包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。 分: -生理性再生:即细胞更新,如人的红细胞。 -修复性再生:用这种方式来形成失去的器官壁虎的尾、蝾螈的断肢、
4、 螃蟹的肢。 -无性繁殖: 不同的细胞有机体,其再生能力有明显的差异。,细胞全能性:是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整有机体的潜能或特性。如受精卵、早期的胚胎细胞、植物细胞。 成熟动物细胞不具备全能性。 60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移殖,90年代末多利羊的诞生都证明了分化细胞具有完整的DNA。,(一)细胞全能性(totipotency),二、 影响细胞分化的因素,1、植物细胞具有全能性,在适宜的条件下可培育成正常的植株,植物细胞的全能性,植物的枝、叶、根都有可能长成一株完整的植株,细胞培养的结果也证明即使高度分化的植物细胞也可以培养成一个完整的植株,因此可以说绝多数植物细胞具有全能性。,Animal cloning,Transplantation of frog red cell nucleus indicated the nucleus of animal is totipotency(全能性),2、动物细胞核移植(Nuclear transfer) 实验证明细胞核具有发育全能性,如蛙红细胞核移植后发育成蝌蚪,Dolly: A lamb with no father,The s
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