第十四章细胞分化教学文案.ppt

医学细胞生物学第十四章 细细胞分化医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 细细胞分化是指从受精开始的个体发发育过过程中,相同细细胞的后代,在形态态、结结构和生理功能上发发生稳稳定性差异的过过程 分化的主要标标志首先是细细胞内开始合成新的特异性的蛋白质质，接着分化中的细细胞出现现新组组装生成的特异性亚细亚细 胞结结构成份 细细胞分化的关键键:是由于基因选择选择 性表达合成特异性蛋白质质,导导致了形态态、结结构和功能各异的细细胞医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 一、多细细胞生物个体发发育的一般过过程与细细胞分化潜能 （一）动动物胚胎的三胚层层代表不同类类型细细胞的分化去向医学细胞生物学医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 （三）终终末分化细细胞的细细胞核具有全能性医学细胞生物学Dolly的标本和伊恩博士Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英国爱丁堡大学的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺结核而被安乐死，它的标本于2003年4月9日陈列于苏格兰首都爱丁堡国家博物馆 医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念胚胎干细胞来源于内细胞群，内细胞群是早期胚胎（5-6天）囊胚的一部分。

将内细胞群的细胞取下培养即为胚胎干细胞医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念医学细胞生物学医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 二、细细胞决定与细细胞分化 个体发育过程中，细胞在发生可识别 的分化特征之前就已确定了未来的发育命运，并向特定方向分化，细胞预先做出的分化选择 ，称之为细胞决定 细细胞决定是发发育潜能逐渐渐限制的过过程，即基因选择选择 表达的过过渡阶阶段医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 （一）细细胞决定先于细细胞分化并制约约着分化的方向 胚胎移植实验实验 细细胞决定的因素： 1.卵细细胞的极性与早期胚胎细细胞的不对对称分裂 2.发发育早期胚胎细细胞间间的相互作用医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 （二）细细胞决定具有遗传稳遗传稳 定性 已决定未分化细细胞可以多次移植、传传代之后仍保留其最初的决定状态态 有时时也有一些细细胞会发发生转转决定From NIH Bulletin on Stem Cell Biology (http:/stemcells.nih.gov/staticresources/info/scireport/PDFs/chapter4.pdf)医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 三、细细胞的去分化和转转分化 （一）细细胞分化具有高度稳稳定性 正常生理条件下，已分化为为某种特异的、稳稳定类类型的细细胞一般不可能逆转转到未分化状态态或者成为为其他类类型的分化细细胞。

（二）已分化的细细胞可发发生去分化 某些条件下，分化了的细细胞基因活动动模式也可发发生可逆性的变变化，又回到未分化状态态 植物细细胞可在培养条件下重新分化为为完整植株 高等动动物细细胞有些可以发发生部分去分化医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 （三）特定条件下已分化的细细胞可转转分化为为另一种类类型的细细胞 高度分化的动动物细细胞从一种分化状态转变态转变为为另一种分化状态态 肾肾上腺嗜铬细铬细 胞交感神经经元 水母横纹纹肌平滑肌神经经元 成纤维细纤维细 胞/脂肪细细胞肌细细胞 神经经元血细细胞/脂肪细细胞医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 四、细细胞分化的时时空性 时间时间 ：一个细细胞在不同的发发育阶阶段可以有不同的形态结态结构和功能 空间间：同一种细细胞的后代，由于每种细细胞所处处的空间间位置不同，其环环境也不一样样，可以有不同的形态态和功能医学细胞生物学第一节节 细细胞分化的基本概念 五、细细胞分裂与细细胞分化 细细胞分裂为细为细 胞分化的基础础 1.早期胚胎细细胞的不对对称分裂所引起的细细胞质质中转录转录 因子的差异影响着分化进进程 2.细细胞分化发发生与G1期，G1期长长短决定了分裂速度和分化过过程。

所以分裂速度和分化过过程负负相关医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 一、基因组组的活动动模式 （一）基因的选择选择 性表达是细细胞分化的普遍规规律 1.基因组组本身并未随细细胞分化发发生不可逆性改变变，细细胞核仍然是全能的 2.不同基因按时时空顺顺序选择选择 性表达，造成了细细胞表型的不同管家基因：编码维编码维 持细细胞生存所必须须的蛋白，存在于所有分化类类型的细细胞中奢侈基因：编码编码 的蛋白质仅质仅 存在于特定分化的细细胞中，赋赋予了分化细细胞的不同特征 （二）基因组组改变变是细细胞分化的特例 有些分化细细胞的基因组发组发 生了扩扩增、丢丢失、重排等，并不是细细胞分化的普遍规规律医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 二、胞质质中的细细胞分化决定因子与传递传递 方式医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 三、基因选择选择 性表达的转录转录 水平调调控 （一）组织细组织细 胞特异性转录转录 因子和活性染色质结质结 构区决定了细细胞特异性蛋白的表达 组织细组织细 胞特异性转录转录 因子：特定基因或一系列组织组织 特异性基因所需要，在一个或很少的几种细细胞类类型中存在的转录转录 因子。

活性染色质结质结 构的特异调调控区：如b珠蛋白上游的基因座调调控区(LCR)医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 （二）转录转录因子的顺顺序表达启动动特定谱谱系细细胞的分化 有些转录转录 因子能同时调时调控几个基因的表达，使部分基因同时时激活或关闭闭医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 有些转录转录 因子的基因产产物可起正反馈调节馈调节蛋白作用，使部分基因依次顺顺序表达主导基因医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 （三）染色质质成分的共价修饰饰制约约基因的转转录录 1.DNA甲基化： 胞嘧啶嘧啶 被甲基化修饰饰，多在CpG岛岛 启动动子区域的甲基化导导致转录转录 活性降低 基因组组印记记：特定发发育阶阶段和组织组织 中，来自父母的一对对等位基因中仅仅有一条被表达 雌性X染色体中一条失活与甲基化有关 甲基化沉默基因表达的机制：干扰转录扰转录 因子与启动动子结结合；结结合特异的转录转录 抑制因子；和染色质结质结 构改变变相关医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础可逆的DNA胞嘧啶 甲基化是染色质凝聚的信号CpG岛上胞嘧啶被甲基化后，甲基化的胞嘧啶使引起染色质凝聚的蛋白结合在它周围。

胞嘧啶 甲基化使转录下调医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 2. 组组蛋白乙酰酰化和去乙酰酰化： 组组蛋白各亚亚基的头头尾段均有许许多氨基酸修饰饰位点，目前发现发现 乙酰酰化修饰饰最多 乙酰酰化修饰饰的位点为为N端的赖赖氨酸 乙酰酰化修饰饰大多有利于基因转录转录 ，去乙酰酰化则则抑制转录转录医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 （四）同源盒基因规规划机体前后体轴轴的分化与发预蓝图发预蓝图 1.同源盒序列：在不同物种中广泛存在且高度保守的一段180bp DNA序列，含有这这段序列的基因被称为为同源盒基因 2.同源盒基因：一类转录调节类转录调节 因子，依靠同源盒序列和DNA的特定序列结结合，调调控相应应基因表达 3.同源盒基因决定了胚胎的前后轴轴及各主要区域器官的形态态建成 4.同源盒基因按基因组组上排列顺顺序依次表达医学细胞生物学第二节节 细细胞分化的分子基础础 四、小RNA在细细胞分化中的作用 1. 20-30 nt左右的非编码编码 RNA，主要包括miRNA, siRNA等 2. 可在转录转录 后水平与mRNA相互作用，调调节节蛋白翻译译水平，影响蛋白表达量 3. 广泛参与了细细胞发发育与分化的基因表达调调控医学细胞生物学第三节节 细细胞分化的调节调节 因素 一、细细胞间间相互作用与细细胞分化的作用 （一）胚胎细细胞间间相互作用的主要表现现形式是胚胎诱导诱导 胚胎发发育过过程中，一部分细细胞对领对领 近细细胞产产生影响并决定其分化方向的现现象。

诱导组织诱导组织 通过释过释 放旁分泌因子实现实现中胚层脊索诱导神经板视杯晶状体诱导诱导角膜发育医学细胞生物学第三节节 细细胞分化的调节调节 因素 （二）胚胎细细胞间间相互作用还还表现为细现为细 胞分化的抑制效应应 已分化的细细胞抑制邻邻近细细胞进进行相同分化而产产生的负负反馈调节馈调节 作用 释释放物质为质为 抑素 相互区别别，避免重复医学细胞生物学第三节节 细细胞分化的调节调节 因素 二、激素对细对细 胞分化的调节调节 距离较远较远 的细细胞间间，发发生在个体发发育晚期 典型例子为动为动 物发发育中的变态变态 效应应 三、环环境因素对细对细 胞分化的影响 重力、温度等生理因素 碘缺乏、病毒感染等病理因素医学细胞生物学第四节节 细细胞分化与肿肿瘤细细胞 一、肿肿瘤细细胞的分化特征 1.肿肿瘤细细胞是异常分化的细细胞 呈低分化或未分化，丧丧失原组织组织 来源细细胞正常功能 2.肿肿瘤细细胞是丧丧失接触性抑制的永生细细胞 失去接触抑制，可高密度甚至堆积积生长长 对对血清依赖赖下降 可无限增殖传传代医学细胞生物学第四节节 细细胞分化与肿肿瘤细细胞 二、肿肿瘤细细胞的分化起源 起源于一些未分化或微分化的干细细胞 分化程度越低，恶恶性程度就越高 三、肿肿瘤细细胞向正常细细胞的诱导诱导 分化 肿肿瘤细细胞可在高浓浓度的分化信号诱导诱导 下，增殖减慢、分化加强，走向正常的终终末分化医学细胞生物学第五节节 细细胞分化和再生 一、再生的本质质与方式 再生：动动物的整体或器官受外界因素作用发发生创伤创伤 而部分丢丢失时时，剩余部分的基础础上又生长长出与丢丢失部分在形态结态结 构和功能上相同的组织组织 或器官的过过程。

本质质：成体动动物为为修复缺失组织组织 器官的发发育再活化，是多潜能未分化细细胞的再发发育 方式: 1.微变态变态 再生：成体组织组织 通过过去分化形成未分化细细胞团团，重新分化，见见于两栖动动物 2.变变形再生：已存在组织组织 的重组组分化，即多潜能未分化细细胞的再分化和部分细细胞的转转分化，如水螅 3.补偿补偿 性再生：细细胞分裂产产生于自己相似的细细胞，如哺乳动动物的肝脏脏再生医学细胞生物学第五节节 细细胞分化和再生 二、再生的过过程 1.顶顶端外胚层层帽和去分化再生胚芽的形成 2.胚芽细细胞的增生和再分化 3.再生胚芽的模式形成：与发发育阶阶段相似 三、再生的医学意义义。