第十四章 细胞分化与干细胞
细胞分化与干细胞
细胞分化与干细胞细胞分化是指细胞按照其功能和形态的不同，在发育过程中逐渐特化为不同类型的细胞。
而干细胞则具有自我更新和多向分化的特性，可以分化为各种不同类型的成熟细胞。
细胞分化与干细胞研究是生物学领域的重要课题，对于理解生命发展过程和开发治疗方法具有重要意义。
一、细胞分化的过程及机制在多细胞生物的体内，细胞分化是一个复杂而精确的过程。
一般来说，胚胎发育过程中的细胞分化分为三个层次：原始细胞层、间胚层和外胚层。
这些层次的细胞会分化为不同的组织和器官细胞，如神经细胞、心肌细胞、肌肉细胞等。
细胞分化的机制包括基因调控、细胞与邻近细胞的相互作用和信号传导等。
当细胞分化时，特定的基因会被激活或沉默，调控细胞的形态和功能的发育进程。
细胞间的相互作用和信号传导也能影响细胞分化的方向。
二、干细胞的特点及分类干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，可以在适当的条件下分化为各种不同类型的细胞。
根据来源和分化能力的不同，干细胞可以分为两类：胚胎干细胞和成体干细胞。
1. 胚胎干细胞（Embryonic Stem Cells，ESC）是来源于早期胚胎的细胞，具有较强的分化潜能，可以分化为人体内所有类型的细胞。
由于其分化能力和自我更新能力的特点，胚胎干细胞在再生医学和组织工程领域具有广阔的应用前景。
2. 成体干细胞（Adult Stem Cells）存在于成体组织中，具有一定的分化潜能。
成体干细胞主要用于组织修复和再生。
常见的成体干细胞包括造血干细胞、神经干细胞和肌肉干细胞等。
三、干细胞在医学上的应用干细胞具有重要的医学应用价值。
其潜在应用领域主要包括再生医学、基因治疗和药物筛选等。
1. 再生医学：干细胞可以分化为各种特定类型的细胞，因此可以用于组织和器官的再生。
比如，使用胚胎干细胞可以培育出心肌细胞用于心脏组织再生；使用神经干细胞可以帮助修复神经系统损伤。
2. 基因治疗：干细胞可以用于基因治疗，即通过将基因插入干细胞中，进而分化为需要的细胞类型，用于治疗遗传性疾病和其他疾病。
细胞分化与干细胞治疗的关系
细胞分化与干细胞治疗的关系是一个备受关注的话题。
随着现代生物技术的快速发展，不仅大型医院，还有很多小型医疗机构都已经开始采用干细胞治疗这种方式来帮助人们治疗各种疾病。
然而，干细胞治疗是如何实现的，细胞分化和干细胞之间的关系是如何呢？一、细胞分化的基本原理在生命的发展过程中，细胞分化是一个至关重要的过程。
细胞分化是指从一个多能性的干细胞向一个单能性的分化过程，使得它们成为特定类型的细胞，例如，肌肉细胞、神经细胞、心脏细胞等。
这是通过基因表达的差异而实现的。
这些细胞在特定的器官和组织中都有特定的功能，例如，细胞在心脏中的功能不同于它在大脑中的功能。
细胞分化是一个逐渐的过程，在过程中需要逐步激活一些特定的基因并抑制其他基因，从而变得像具有相应功能的细胞。
二、干细胞的基本特征干细胞是目前被广泛使用的一类多能性细胞。
它们具有自我复制，重编程为多能性干细胞和分化成各种细胞系的能力。
干细胞有两种主要类型：胚胎干细胞和成体干细胞。
胚胎干细胞发育于受精后的初期胚胎，而成体干细胞存在于成人的各种组织中，例如，骨髓、脂肪和皮肤等。
干细胞的优点是可以被激活为任何需要的类型，这使得它们非常适合医学治疗。
三、细胞分化和干细胞治疗的关系干细胞能够分化成所有类型的细胞，并在人体内进行必要的修复。
这是干细胞治疗适用于各种疾病的原因之一。
例如，有些疾病，如肌肉萎缩症和帕金森病，这些细胞已经死亡或已受损，因此需要使用干细胞去修复受损的组织。
干细胞治疗可以通过在人体内去激活干细胞来实现这一点，并使其分化为受损组织的所需细胞类型。
此外，干细胞治疗还可以用于自身免疫性疾病。
在这种情况下，人体的自身免疫系统认为身体的正常细胞是敌人，并开始攻击它们。
这种情况下，干细胞可以用于重建并重新配置免疫系统。
总之，是密不可分的。
干细胞治疗是迄今为止最有前途的医学治疗之一。
这种治疗方法有无限的可能性，并为千千万万的患者带来了希望。
我们相信，随着现代生物技术的不断发展，干细胞治疗将成为临床医学中最为广泛应用的疗法之一。
第十四章 细胞分化
• 2.细胞分化发生与G1期，G1期长短决定了 分裂速度和分化过程。所以分裂速度和分 化过程负相关。
医学细胞生物学
第二节 细胞分化的分子基础
• 一、基因组的活动模式 • （一）基因的选择性表达是细胞分化的普遍规律 • 1.基因组本身并未随细胞分化发生不可逆性改变，细
医学细胞生物学
第一节 细胞分化的基本概念
• （三）终末分化细胞的细胞核具有全能性
全能干 细胞
多能干 细胞
单能干 细胞
终末分 化细胞
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。
脊索，骨骼肌， 肾小管，红细胞
胰腺，甲状腺， 肺泡上皮细胞
生殖细胞
精子，卵子
医学细胞生物学
第一节 细胞分化的基本概念
• （二）细胞分化的潜能随个体发育进程逐 渐“缩窄”
全能干 细胞
多能干 细胞
单能干 细胞
终末分 化细胞
• 细胞的多能性：一个细胞具有发育成多种 组织、器官的能力。如:骨髓造血干细胞
• 细胞的单能性：一个细胞只能发育某种组 织、器官的能力。如:生发层细胞
医学细胞生物学
第一节 细胞分化的基本概念
• （三）特定条件下已分化的细胞可转分化 为另一种类型的细胞。
• 高度分化的动物细胞从一种分化状态转变 为另一种分化状态。
• 肾上腺嗜铬细胞——交感神经元 • 水母横纹肌——平滑肌——神经元 • 成纤维细胞/脂肪细胞——肌细胞 • 神经元——血细胞/脂肪细胞
生物的细胞分化与干细胞
生物的细胞分化与干细胞细胞分化是生物发育过程中一种基本的生理现象，指的是多能细胞经过分化，转变为具有特定功能的细胞类型。
而干细胞则是一种具有自我更新和分化潜能的细胞，可以分化为多种细胞类型。
细胞分化和干细胞具有密切的关系，下面将分析它们之间的关联。
一、细胞分化的过程细胞分化是生物发育的关键过程，通过细胞分化，多能细胞可以转变为多种特定功能的细胞类型。
在胚胎发育过程中，细胞会根据特定的信号和环境因素，逐渐发展成为不同类型的细胞，如心脏细胞、神经细胞和肌肉细胞等。
这些细胞分化的过程受到基因调控和表观遗传修饰等多种因素的影响。
细胞分化过程中，特定基因的启动和抑制发挥重要作用，这些基因编码了决定细胞类型的蛋白质。
二、干细胞的概念与分类干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞，可以分化为多种细胞类型。
根据干细胞来源的不同，可以将其分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。
1. 胚胎干细胞（ES细胞）胚胎干细胞是从早期胚胎中分离得到的干细胞。
胚胎干细胞具有较强的自我更新和分化潜能，可以分化为多种细胞类型，包括心脏细胞、神经细胞和肌肉细胞等。
由于胚胎干细胞具有多能性，因此具备广泛的应用前景，可以用于组织工程、器官再生和疾病治疗等领域。
2. 成体干细胞成体干细胞存在于发育成熟的组织和器官中，具有较弱的自我更新和分化潜能。
成体干细胞可以分为两类：组织特异性干细胞和多能性干细胞。
组织特异性干细胞是存在于特定组织或器官中的干细胞，如造血干细胞就是一种组织特异性干细胞，可以分化为各种血细胞。
多能性干细胞则存在于成体组织中，具有较广泛的分化潜能，可以分化为多种细胞类型，如神经元、心脏细胞和肝细胞等。
三、细胞分化与干细胞的关系细胞分化和干细胞之间存在着密切的关联。
在细胞分化的过程中，干细胞起到了关键的作用。
在胚胎发育早期，胚胎干细胞具有多能性，可以分化为各种类型的细胞，随着发育的进行，这些干细胞逐渐分化为不同功能的细胞类型，形成各个组织和器官。
细胞生物学(第五版)-第14章 细胞分化与干细胞
三、成体干细胞
生物成体中，多数细胞都是具有一定寿命，生物体需要产生足够的各种不同 类型的细胞，以维持机体的代谢平衡。这一工作主要由存在于各种组织和器 官中的成体干细胞完成，其基本功能是分化产生某些类型的终末分化细胞。
成体干细胞的特征
祖细胞可以快速分裂，形成各 种分化细胞。与干细胞不同， 祖细胞只有有限的分裂次数。
第二节 干细胞
一、干细胞的概念和分类
干细胞是机体中能进行自我更新（产生与自身相同的子代细胞）和多向分化 潜能（分化形成不同细胞类型）的一类细胞。因此，它们在细胞分化和个体 发育中起着关键和决定性的作用。
动物克隆技术的基本理论问题是体细胞 的重编程问题，即已分化的染色质如何 通过重新“编程”回到初始未分化的细胞 状态，然后才有可能沿正常的发育程序 分化成各种类型的细胞
近年来，通过对胚胎干细胞， 包括人胚胎干细胞在内的细 胞定向分化的研究显示：细 胞分化与3个胚层发生这一复 杂的过程，不仅依赖于各种 信号分子的组合和浓度，也 与细胞相互间的位置密切相 关，细胞所处的位置即细胞 的微环境对细胞状态的维持 及分化的命运起到关键作用。
细胞分化与3个胚层发生的分子机制的示意：基因丢失，基因扩增，基因重排，DNA甲 基化 基因重排：基因与基因间的位置或顺序发生重新排列组合。如B 淋巴细胞分化为浆细胞的过程中，它的DNA经过断裂重排的变化, 这有利于其利用有限的免疫球蛋白基因表达大量的抗体。 总之伴随染色质变化及基因重排，细胞分化也出现变化。
（三）细胞记忆与决定
信号分子的有效作用时间是短暂的，然而细胞可以将这种短暂的作用储存起 来并形成长时间的记忆，逐渐向特定方向分化。 果蝇幼虫的成虫盘（imaginal disc)是一些未分化的细胞群,在幼虫变态过程中， 不同的成虫盘发育为成虫不同的器官。
细胞分化和干细胞的生物学特性
细胞分化和干细胞的生物学特性随着科技的不断发展，人们对细胞分化和干细胞的研究也越来越深入。
在这篇文章中，我们将详细地探讨细胞分化和干细胞的生物学特性。
1.细胞分化细胞分化是指一种特殊的细胞发育过程，其结果是形成不同种类的细胞。
细胞分化通常是由某些基因的表达变化所引起的。
这些基因的表达决定了一个细胞的特殊功能和形态。
在细胞分化过程中，某些细胞会逐渐失去它们的能力去产生其它类型的细胞，而有些细胞会逐渐变得更加特异化和专业化。
细胞分化是生物体发育和细胞再生的基础。
在这个过程中，细胞会不断发育，分化成各种各样的细胞，并且完成不同的功能。
对于多细胞生物来说，一开始只有一个为受精卵，然后它会分化成多个细胞。
这些细胞不断分裂、增殖、分化，最终形成不同的组织和器官。
这一过程是复杂而奇妙的，也是生物学基础理论中的重要组成部分。
2.干细胞干细胞是指具有自我更新和分化成多种细胞类型潜力的细胞。
干细胞除了具有不断分裂的能力外，还能够分化为许多种不同类型的细胞，比如心肌细胞、神经元、肌肉细胞、血细胞等等。
在许多情况下，干细胞是神奇的，因为如果它们能够被激发或重新编程，它们就可以用来修复受损的组织和器官。
干细胞具有多种细胞类型的分化能力，这种能力使干细胞在疾病治疗和组织工程等方面的应用变得非常有前景。
例如，《细胞》杂志上有一篇文章介绍了利用干细胞生成新的心肌组织，用于治疗心肌梗死等心脏病。
这一研究的突破性，归功于研究人员成功地使得干细胞分化为心肌细胞，同时维持了这些细胞的稳态并且扩增了它们。
3.细胞分化与干细胞的关系细胞分化和干细胞之间存在紧密联系。
事实上，干细胞在细胞分化过程中扮演了重要的角色。
正是因为干细胞具有多种细胞类型的分化能力，它们才能够分化为多种类型的细胞，从而参与到形成器官和组织的过程中。
在细胞分化过程中，干细胞不仅可以产生不同类型的细胞，而且也可以参与到某些器官的修复和再生过程中。
例如肝脏、胰腺和神经系统等组织的损伤修复过程需要大量的干细胞参与。
细胞分化与干细胞技术
干细胞的定义和分类
干细胞技术的原理：自我更新、多向分化
干细胞在再生医学领域的应用：组织修复、器官再生
干细胞技术的挑战和前景：伦理问题、技术难题、临床应用
干细胞技术的前景展望
干细胞技术在再生医学领域的应用前景
干细胞技术在疾病治疗领域的应用前景
干细胞技术在抗衰老领域的应用前景
环境因素对细胞分化的影响具有复杂性和多样性，需要进一步研究以更好地理解其机制
环境因素通过影响细胞的代谢和信号传导，进而影响细胞的分化过程
7
细胞分化与人类健康和疾病的关系
细胞分化与人类发育的关系
细胞分化是生物体发育的基础，它决定了生物体的形态和功能。
细胞分化过程中，基因表达调控是关键，它决定了细胞分化的方向和结果。
细胞分化与人类发育密切相关，如神经细胞的分化与神经系统的发育，肌肉细胞的分化与肌肉组织的形成等。
细胞分化异常可能导致人类疾病，如癌症、遗传病等。
细胞分化与肿瘤发生发展的关系
研究细胞分化与肿瘤的关系有助于寻找新的治疗方法
肿瘤的发生与发展与细胞分化调控异常有关
肿瘤细胞具有无限增殖和分化能力
细胞分化异常可能导致肿瘤发生
细胞分化具有稳定性，一旦启动，就会按照一定的程序进行，直到分化结束。
细胞分化具有不可逆性，分化后的细胞一般不能再回复到原始状态。
细胞分化具有特异性，不同种类的细胞具有不同的形态、结构和功能。
细胞分化的意义
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细胞分化使得生物体能够适应环境的变化，使得生物体能够更好地生存和繁衍。
干细胞分化为特定细胞的基因表达调控机制
干细胞的分化过程：自我更新、多向分化、定向分化
生物化学中的细胞分化与多能干细胞
生物化学中的细胞分化与多能干细胞细胞分化是生物学中一个重要的概念，也是细胞生物学中的一个研究热点。
在生物体发育过程中，细胞分化是指由未分化状态的细胞逐渐转化为特定结构和功能的细胞类型的过程。
细胞分化使得多种不同类型的细胞可以在生物体内各司其职，协同合作，从而完成各种生命活动。
而多能干细胞则是一种特殊的细胞类型，具有不同程度的自我更新和分化为各种细胞类型的能力，被认为是医学和生物学研究中的一个重要研究对象。
细胞分化的机制是一个复杂的过程，受到多种因素的调控。
在生物体内，不同类型的细胞表现出不同的形态和功能，这主要是由于细胞内基因的表达差异所造成的。
在细胞内，有一部分基因是处于打开状态，可以参与蛋白质合成和细胞活动的调控，而另一部分基因则被关闭，不参与相关的生物过程。
细胞分化过程中，细胞会通过不同的信号通路和调控机制，使得一部分基因的表达被激活，另一部分基因的表达被抑制，从而实现细胞形态和功能的特化。
多能干细胞则是一种可以分化为多种不同类型细胞的细胞类型，是细胞分化研究中的一种重要概念。
多能干细胞有多种来源，包括胚胎干细胞和诱导多能干细胞等。
胚胎干细胞是从早期胚胎中分离出来的细胞，具有较高的分化潜能，可以分化为多种不同类型的细胞，包括心脏细胞、神经细胞等。
而诱导多能干细胞则是通过细胞重编程技术，将已经分化的细胞重新转化为多能干细胞，从而实现细胞类型的转化和再生。
多能干细胞在医学研究和临床治疗中具有重要的应用前景。
通过多能干细胞的研究，可以实现细胞治疗和组织工程的应用，用于修复和再生受损组织和器官，为疾病的治疗提供新的途径。
同时，多能干细胞的研究也有利于揭示细胞分化和发育的分子机制，有助于深入理解生命活动的本质和规律。
总的来说，细胞分化与多能干细胞是生物化学中一个重要的研究领域，对于揭示细胞生物学的规律和应用于医学研究有着重要的意义。
通过对细胞分化和多能干细胞的深入研究，可以为人类健康和生命科学的发展作出重要贡献，推动生物学和医学领域的进步和发展。
细胞生物学 第十四章
mRNA稳定性的调控
◆mRNA的寿命与它的多聚(A)尾巴长度有关 ◆哺乳动物细胞内mRNA的降解途径说明一旦多聚(A) 尾巴减少到一定长度，mRNA会迅速降解 ◆3’UTR（非翻译区）的核苷酸顺序的不同似乎在多聚 (A)尾巴变短时扮演一个与降解速率有关的角色
几种生物的细胞数目与类型
物种 团藻 海绵 水螅 涡虫 人
· 造血干细胞
· 单能干细胞（monopotential cell）又称定向干细 胞，是仅具有分化形成某一种类型能力的细胞。
第二节 癌细胞(Cancer cell)
●癌细胞的基本特征 ●致癌因素
●癌症产生是基因突变积累和自然选择的结果
●癌症的治疗
●肿瘤标志物
一．癌细胞的基本特征
癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体内 细胞分裂调节失控而无限增殖的细胞称为肿瘤细胞(tumor cell)。具有转移能力的肿瘤称为恶性肿瘤（malignancy）。 上皮组织的恶性肿瘤称癌。
基因表达阻遏
◆DNA甲基化（DNA methylation）与基因 表达阻遏有关 ◆基因组印记（genomic imprinting） 是说明甲基化作用在基因表达中具有 重要意义的最好例证，也是哺乳动物 所特有的现象
二．加工水平的调控
●选择性拼接是一种广泛存在的RNA加工机制， 通过这种方式，一个基因能编码两个或多个 相关的蛋白质 ◆组成型拼接(constitutive splicing), 一个基因只产生一种成熟的mRNA，一般 也只产生一种蛋白质产物 ◆可调控的选择性拼接产生不同的成熟mRNA， 翻译产生不同的蛋白质,如纤粘蛋白 (fibronectin）的合成 ◆某一特定的外显子是否被包括在成熟mRNA 内，主要取决于它的3’和5’端拼接位点是 否被拼接机器选择为切割位点
第十四章 细胞分化
在个体发育（ontogeny）中，细胞后代在形态结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化（differentiation）。
细胞分化不仅发生在胚胎发育中，而是在一生都进行着，以补充衰老和死亡的细胞，如：多能造血干细胞分化为不同血细胞的细胞分化过程。
个体发育是指一个新个体从产生到死亡的全部历程。
对两性生殖的生物来说，新个体始于两性配子（精子和卵子）的结合——受精（fertilization）。
卵子受精后启动发育程序，形成一个新个体的过程叫做胚胎发育（embryogenesis）。
胚胎发育包括受精、卵裂（cleavage）、原肠胚形成（gastrulation）、神经胚形成（neurulation）、器官形成（organogenesis）等几个主要的发育阶段，许多动物还必须经过胚后发育阶段——变态（metamorphosis），才能发育为成体。
第一节受精与胚胎发育一、精子和卵的结构在动物中精母细胞通过减数分裂后形成四个精细胞[1]，精细胞经过精子形成（spermiogenesis）的变态发育过程，排除大部分细胞质，内部发生一系列变化，成为精子。
成熟的精子(spermatozoon)形似蝌蚪，分头、尾两部（图14-1）。
头内有一个高度浓缩的细胞核，核的前2/3有顶体覆盖（图14-2）。
顶体实质上是一个很大的溶酶体，内含多种水解酶，如顶体蛋白酶、透明质酸酶、酸性磷酸酶等。
在受精时，精子释放顶体酶消化卵子外面的结构，进入卵内。
精于尾部又称鞭毛(flagellum)，是精于的运动装置。
尾部可分为颈段、中段、主段和末段四部分。
颈段很短，其内有两个相互垂直的中心粒。
其他三段内的主要结构是由中心粒发出的轴丝，由9+2排列的微管组成。
中段短，在轴丝外包有线粒体鞘，为鞭毛的运动提供能量。
主段长，没有线粒体鞘，代之以纤维鞘。
末段短，仅有轴丝。
个别动物如介壳虫的精子没有鞭毛。
图14-1精子的结构模式图图14-2 绍鸭精子头部的纵切（左）和横切（右）A：顶体；AS：顶体突起；N：细胞核大多数动物的卵是一个大型的单个细胞，贮存有大量的营养供胚胎发育所用。
细胞分化和干细胞
• 已分化细胞的胞质RNA与核DNA杂交率低于10％。
• 细胞表达的基因分为：管家基因、组织特异性基
因或奢侈基因。
• 2.定向性
• 随着细胞的分裂和分化，发育方向逐渐被限定， 称为决定（determination）。 • 决定意味着基因活动模式改变。
– 例：哺乳动物桑椹胚的内细胞团和外围细胞，前者形 成胚胎、后者形成滋养层。
二、诱导机制
• 诱导（induction）是一部分细胞诱导其它细胞向
特定方向分化的现象，也叫胚胎诱导。
• 对其它细胞起诱导作用的细胞称诱导者(inductor)，
这是细胞之间的相互影响的一种表现。
• 响应诱导信号的同类细胞叫做形态发生场。
三、分化抑制
• 分化成熟的细胞可以产生“抑素”，抑制相邻细
• 5. 普遍性
• 个体一生中都进行着细胞分化。干细胞是细胞更 新和组织修复的基础。 • 一种组织的成体干细胞倾向于分化成该组织的各 种细胞，但特定条件下，可分化成其它组织的功 能细胞，称为转分化或横向分化。
• 高度分化的细胞不再分裂，对电离辐射敏感性低，
而各种干细胞则不然。
三、细胞分化和增殖的关系
• Genomic imprinting，特点： • ①性别特异，同一等位基因仅表达父或母本基因； • ②印迹发生于配子形成过程中； • ③在胚胎的有丝分裂中能稳定传递给子细胞； • ④遗传给下一代时消除上一代遗传的印迹，建立 新的与性别有关的印迹。
• 印迹基因的形成可能与差别修饰有关，如染色体 特异性CpG岛的甲基化作用。甲基转移酶纯和缺 失的小鼠H19、IGF2及IGF2R印迹基因表达异常。
九、成体中的细胞分化
• ①已存在的细胞功能由弱、强、减退到丧失。经
《医学细胞生物学》第14章 细胞分化与干细胞
B．由病毒感染传给细胞的致癌基因
C．能编码生长因子的基因，同时也表达合成癌蛋白
D．编码生长因子受体的基因，同时也编码癌蛋白
三、填空题
1 ． 在大多数动物中， 卵子形成发生在_________，并且有一个_________期。在该期， 卵原细胞通过_________增加细胞数量。
7．RB基因即成视网膜细胞瘤基因，为视网膜母细胞瘤易感基因，是世界上第一个被克隆和完成全序列测定的抑癌基因。RB基因转录产物约4.7kb，表达产物为928个氨基酸组成的蛋白质，称为P105-Rb。RB蛋白分布于核内，是一类DNA结合蛋白。RB蛋白的磷酸化／去磷酸化是其调节细胞生长分化的主要形式，在细胞周期的G0、G1期，表现为去磷酸化，在G2、S、M期则处于磷酸化状态。
A．10～20%
B．5～10%
C．40～50%
D．80%
9．真核生物基因表达调控发生在4个水平上，通过对DNA的甲基化来关闭基因的调控则是属于（ ）。
A．染色质活性水平的调控
B．转录水平调控
C．转录后加工水平的调控
D．翻译水平的调控
10．下列属于“看家蛋白”的是（ ）。
9．在大鼠个体发育过程中, 核内DNA甲基化的程度不同, 14d的胚胎肝只有8% rDNA甲基化、18d的胚胎肝有30% rDNA甲基化、而成年的大鼠肝组织rDNA 的甲基化程度高达60%。
10．肿瘤是一种基因性疾病，并且与先天性遗传疾病一样，可通过性细胞传递到子代而发病。
11．癌的发生涉及两类基因：原癌基因和肿瘤抑制基因， 这两类基因中的任何一个拷贝突变都会导致癌变。
4 ． 原肠胚是由三层细胞层构成的, _________最终形成组织的鞘，即上皮。_________ 最终发育成扩散的海绵网状间充质细胞，这些细胞形成支持细胞，如肌肉、软骨、骨、血和结缔组织。
细胞分化与干细胞技术
细胞分化与干细胞技术细胞分化是指细胞从原始状态逐渐转变为特定类型的细胞。
这种特定类型的细胞可在身体中扮演不同的角色，如肌肉细胞、神经细胞和心脏细胞。
在这个过程中，细胞会产生特定的蛋白质，从而发展成为一种特殊的细胞类型。
细胞分化的过程是一个复杂的生物学现象，它与特定基因的活性和表达密切相关。
这些基因的激活可以促进或抑制特定类型的细胞分化。
干细胞技术是指利用干细胞进行治疗和再生医学研究的方法。
干细胞是一种具有高度自我更新能力和多向分化能力的细胞，可以分化为身体中的任何类型的细胞。
这种技术有望推动医学研究的发展。
通过干细胞技术，人们有望治愈一些目前无法治愈的疾病，如癌症、糖尿病和心脏病等。
干细胞技术已经在临床实践中得到广泛应用。
例如，利用干细胞可以刺激身体产生新的细胞来修复受损的组织。
这种技术已经被用于修复损伤的心脏、破裂的肌腱和骨骼缺损等问题。
此外，干细胞技术也被用于治疗某些细胞分化失控导致的疾病，如白血病和骨髓瘤等。
利用干细胞可以产生相应的造血细胞，使患者的免疫系统重建，并恢复正常的生理功能。
干细胞技术的应用也给科学家们带来了巨大的希望。
该技术的应用可以推动人类对生命的理解，进而帮助人们更好地探索如何制造出更加优秀和高效的细胞。
同时，干细胞技术也有望帮助科学家们研究发育过程，并了解对细胞的不同调控作用。
然而，干细胞技术的应用也存在一些潜在的问题。
一方面，干细胞在分化过程中有可能导致异常细胞的产生。
另一方面，干细胞技术需要利用人体组织中的生物素和其它细胞因子来实现细胞分化，这也给生命本身带来了一定的风险。
此外，干细胞技术应用的前景和潜力取决于它的发展方向和应用方式，必须谨慎使用才能确保社会的安全和权益。
总的来说，细胞分化与干细胞技术的相关知识是我们生活中必须了解的信息。
它们不仅推动了医学研究的发展，还具有未来的应用前景和社会价值。
通过了解细胞分化和干细胞技术的原理，我们可以更好地理解先进医疗技术的特点和应用方式，并为保障我们的安全和健康奠定基础。
细胞分化与干细胞转化的研究
细胞分化与干细胞转化的研究细胞分化和干细胞转化是细胞生物学上一个非常关键的领域，在维持生物体正常生长发育和修复组织损伤方面具有重要的作用。
细胞分化是指未分化状态下的细胞经过外界诱导因素（如信号分子或生长因子）的作用，发生改变并向特定类型的细胞发展。
与之相对应的是干细胞转化，即已经分化的细胞回到未分化状态并能够再次分化成特定类型的细胞。
细胞分化的机制目前，细胞分化的确切机制还不是十分清楚。
但是科学家们已经验证了到一些分化信号分子，这些信号分子能够影响细胞内的基因转录和翻译过程。
分化信号分子能够与特定的细胞表面受体结合，使得下游的信号转导通路被激活。
这些通路通常涉及到许多转录因子和其他蛋白质的调节，从而促进或抑制细胞的分化。
另一个影响细胞分化的因素是细胞间通讯。
细胞类型不同的细胞通过细胞间通讯来调节彼此的生长和发育。
最近的研究发现，小分子RNA也可能在细胞间传输并调节分化过程。
干细胞转化的研究干细胞转化是近年来受到广泛关注的一个研究领域。
干细胞分为多能干细胞和半多能干细胞。
多能干细胞可以发展成为三种胚层细胞类型，而半多能干细胞则只能分化为某个特定的细胞类型。
科学家们一直在试图利用干细胞转化技术来治疗一些疾病。
这项技术主要涉及到在实验室中将分化后的细胞“转化”回干细胞状态，然后再分化成特定的细胞类型。
这项技术可以为治疗疾病提供许多新机会，包括再生医学、神经退行性疾病和心脏病的治疗等。
干细胞转化的成功与失败干细胞转化的成功和失败都有可能影响人类健康。
最近几年已经有一些成功的试验。
例如，日本的研究者们使用了干细胞转化技术，创造出小肠黏膜细胞来治疗肠覆盖剥离症。
与此同时，英国的研究者们也使用了干细胞转化技术来治疗视网膜色素退化症。
每个试验都取得了一定的成功。
但同时也有一些干细胞转化研究的失败。
例如，2013年，美国研究人员报告称通过干细胞转化生成的头脑细胞存在高度不稳定性，从而使成果受阻。
有一些研究人员质疑干细胞转化的效率、安全性和可持续性，这意味着我们还需要更加深入的研究并精确控制这个领域的实验过程。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分 类（依发生学）
胚胎干细胞（embryonic stem cell, ESC）：是指来 源自受精卵分裂发育成囊胚时内细胞团（Inner Cell Mass） 中未分化的细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和 多向分化的特性。
成体干细胞（adult stem cell, ASC）：来源于成体 组织器官中，具有自我更新及分化产生不同组织细胞能力 的细胞。
• 全能性细胞核（totipotent nucleus）：终末分 化细胞的细胞核仍具有全能性。
• ——（第十六章 细胞工程学）核移植实验
Cell totipotency (细胞全能性)
1958年，美国科学 家斯图尔德用胡萝 卜韧皮部细胞培育 出完整植株的过程
银杉百山祖冷杉
普陀鹅耳枥
• （1）爪蟾核移植
第十四章 细胞分化与干细胞
Cellular differentiation and Stem cells
• 1、细胞分化的概念与特点 • 2、干细胞研究 • 3、细胞分化的分子基础 • 4、细胞分化的调节因素 • 5、思考题
第一节 细胞分化的概念与特点
一、细胞分化(cell differentiation)
二、细胞分化的基因表达调控主要发生在转录水平
general transcription factor TAFII or TAF250
三、管家基因与组织特异性基因
1、管家基因（house keeping genes) 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。 编码管家蛋白（维持细胞生命活动所必需的、各类细胞
➢ 甾类激素：脂溶性，与细胞内受体形成受体-激素复合物， 进入核内调控特异基因转录。如：类固醇激素、雌激素。
➢ 多肽类激素：水溶性，结合膜受体，信号传递给细胞核， 影响基因转录。如：促甲状腺素、肾上腺素和生长激素等。
➢ 如：性激素对性分化的影响，乌尔夫氏管与缪勒氏管的发育。 ➢ 再如：两栖类尾部的退化；是一种远距离细胞间相互作用对细
• 原肠胚的三胚层形成时，各器官的预订区已经确定， 只能按一定的规律发育分化成特定的组织、器官和系 统。
细胞决定(cell determination)：细胞在发生可识别的形态 变化之前，内部已发生了变化，确定未来的发育命运， 使其受到约束向着特定的方向分化(发育选择) 。
原肠胚早期 发育表皮的细胞
蜥蜴在较低温度24℃全部发育为雌性，温 度提高到32 ℃则发育成雄性。
显微操作仪
Dolly的标本和伊恩博士
（2）Dolly羊核 移植
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。
Dolly: A lamb with no father
细胞分化的规律：在胚胎发育过程中，细胞逐渐由“全能”
到“多能”，最后向“单能”的趋向。
多能干细胞：可以分化产生2种以上类型的细胞。
造血干细胞(多向性)
原红细胞 (定向性)
粒系巨噬干 细胞(定向性)
原巨核细胞 淋巴母细胞 (定向性)
网织红细胞 原单核细胞
原粒细胞
淋巴细胞
红细胞 单核细胞
早幼粒细胞 血小板 TB
• 美国新任总统奥巴马上任后不久就取消布什2001年 设立的限制，允许联邦资助用于医疗目的的胚胎干 细胞研究。
I support the hES cells
Nature：利用干细胞培育出人工精子卵子
• 2009年10月，美国科学家在实验室中通过 人体干细胞制造出人工精子和卵子，在为 无数不孕不育症夫妇带来福音的同时，也 为人类的亲子关系带来无穷争论。
经板(初级诱导)
胚胎诱导的机 制尚不清楚，通过 化学诱导物现实的， 化学诱导物从诱导 组织进入反应组织。
2. 分化抑制： 分化好的细
胞抑制邻近的细 胞进行同样的分 化。例， 成体 蛙心对蛙胚胎心 脏发育的抑制。
4.激素对细胞分化的调节
➢ 远距离细胞间相互作用的分化调节因子。分为：甾类激素和多 态类激素。
• 通过胚胎干细胞生产血液，还可以避免因为献血和 输血而引起的病原体感染。血液生产只是胚胎干细 胞研究的首项应用，此后必将在临床医学中得到更 为广泛的应用。
• 2009年1月，美国最大的干细胞公司Osiris宣布，骨髓 间充质干细胞（Prochymal）成为世界上第一个获准 的干细胞治疗产品，这是干细胞领域一次里程碑式 的飞跃。
移植到 受体的脑部
原肠胚 晚期
发育为 表皮 的细胞
分化前
分化后
受体 发育为脑
受体 发育为表皮
正常结果
未决定
已决定
二.动物胚胎的三胚层细胞的分化去向
终末分化 细胞
三. 终末分化细胞的细胞核具有全能性
• 细胞全能性(totipotency)：指细胞经分裂和分 化后仍具有产生完整有机体的潜能和特性，称 为细胞的全能性。
已决定
2.母源效应基因产物的极性分布决定细胞分化 与发育的命运
✓ （1）动物受精卵并不是均一结构，而具有高度异质性。卵细 胞具有极性，可分为动物极（核靠近的一极）和植物极。
✓ （2）卵细胞中的蛋白质、mRNA并非均匀分布的，而是定位于 特定的空间。
✓ （3）卵的异质性使卵的分裂必然是不对称的，不同的子细胞 得到的“家产”不同，因此具有不同的分化命运。
——由单个受精卵产生的细胞，在形态结构、生化组成和功能 等方面均有明显的差异，形成这种稳定性差异的过程，称为细 胞分化（cell differentiation）。
细胞分化是由于基因选择性的表达 各自特有的专一性蛋白质由此导致 了细胞在形态、结构与功能的差异。
特点：稳定性、可逆性
1. 多细胞生物的个体发育过程
胞分化的影响，主要是通过激素来调节的，如甲状腺素。
激
胎龄3~5周
素
XX
XY
对
上皮皮质
细
胞
卵巢
间充质
睾丸
分
化
副中肾管 副中肾管抑制物
9~11周 10~11周
的
退化
睾丸酮
输卵管、子宫、
调
阴道上部 退化
中肾管
节
10~15周
输精管
作
外生殖器原基 双氢睾丸酮
用
阴门
阴茎、阴囊
5、环境对性别决定的影响
性别决定是细胞分化和生物个体发育研究 领域的重要课题之一。
衣 食 住
奢侈品
生存必需品
钻石
汽车
第四节、细胞分化的调节因素
• 1.细胞决定先于细胞分化并制约着分化的方向
• 细胞决定（cell determination）：在个体发育过
程中，细胞在发生可识别的分化特征之前就已经确定了未来的 发育命运，只能向特定方向进化的状态。
• 原肠胚的三胚层形成时，各器官的预订区已经确定， 只能按一定的规律发育分化成特定的组织、器官和系 统。
Human: 1014 cells, >200 cell types
细胞分裂
细胞分裂
受精卵――――--胎儿――――----成人
细胞分化
细胞分化
受精卵
胎儿
成人
【学习目标】：
1、基本概念：细胞分化；奢侈基因；管家基因；细 胞决定；细胞全能性；干细胞；胚胎干细胞；成体干 细胞；全能干细胞；多能干细胞 2、掌握细胞分化的基本概念及特点； 3、熟悉细胞全能性和干细胞的概念、分类和特点； 3、了解细胞分化的影响因素；
iPS (Induced Pluripotent Stem Cells)
Nobel in future ?
俞君英
2008年人造万能血技术在美国问世
• 据英国《泰晤士报》报道：美国科学家利用胚胎干 细胞人工培育出O型阴性血液。由于O型阴性血也 被称为“万能血型”，能够与任何其它血型相匹配， 这就使得人类未来将不必再为血源紧张而发愁。
晶状体、视网膜诱导其表面的外胚层发育分化成角膜 (三级诱导)
前脑壁 视泡
结缔组织 外胚层
视杯
视网膜色 素上皮
晶状体 视网膜神
经上皮
角膜
晶状 体泡
中胚层的脊索诱导外胚层细胞产生神经板(初级诱导)
神经板
胚胎诱导
脊索
微管延长使细胞变成柱形
神经管 外胚层 神经脊
微丝收缩使细胞上部变窄
中胚层的脊索诱导 外胚层细胞产生神
细胞分化与干细胞
Cellular differentiation and Stem cells
主讲：李中文
增殖
增殖
如果只有细胞增殖，没有细胞分化， 就只能形成一细胞团，而不能形成人体。
神经细胞
红细胞
肌肉细胞 都精是卵来，自咋上同 就皮一不组个一织受样细胞
了呢？？？
细胞分化产生不同类型的细胞构成生物体的组织 和器官，执行不同的功能。
The sheep star: Dolly
c
细胞核是全能的
为什么克隆恐龙不能成功？
“哦，上帝啊！！我被克隆了！”
Albert Einstein
克隆的爱因斯坦会懂“相对论” 吗
Adolf Hitler
希特勒还会那么有激情么？？
第二节 细胞分化潜能-干细胞研究
概念
干细胞（stem cell）是具有自我更新、 高度增殖和多向分化潜能的细胞群体。 即这些细胞可通过分裂维持自身细胞的 特性和大小，又可进一步分化为各种组 织细胞，从而在组织修复等方面发挥积 极作用。
第三节 细胞分化的分子基础
一、细胞分化是基因选择性表达的结果
细胞分化本质：基因的选择性表达，一些基因处于活化状