12 第十二章 细胞分化与基因表达调控
细胞生物学题库第12章答案
《细胞生物学》题库参考答案第十二章细胞分化与基因表达调控一、名词解释1. 细胞分化( cell differentiation )：在个体发育中，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，产生不同的细胞类群的过程。
2. 组合调控 ( combinational control )：每种类型的细胞分化是由多中调控蛋白共同完成的的方式。
3. 转分化 (transdifferentiation )：一种类型的分化细胞转变成另一种类型分化细胞的现象。
4. 去分化 (dedifferentiation )：是指分化细胞失去起特有的结构与功能变成具有未分化特征的过程。
5. 再生现象(regeration):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长出与丢失部分在形态与功能上相同的结构的这一过程。
6. 细胞全能性(totipotency) ：是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整机体的潜能或特征。
7. 干细胞( stem cell) ：具有多潜能性的细胞。
8. 决定(determi nation):细胞在发生可识别的形态变化之前，就已受到约束而向着特定方向分化，这时细胞内部已发生变化，确定了未来的发育命运。
9. 癌基因(oncogenes):是控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞癌变。
10. 原癌基因(proto-oncogene)：它不具有致癌能力，但由于它的发现源于病毒基因及其与病毒基因的高同源性，因而不恰当的称为原癌基因。
11. 抑癌基因(tumor-suppressor gene):是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用。
12. Cancer cell ：经基因突变招致某些分化细胞的生长与分裂失控,脱离了衰老和死亡的正常途径的细胞13. 基因组印记：哺乳动物所特有的现象,用来说明甲基化作用在基因表达中具有的重要意义的最好例证14. 决定子：影响卵裂细胞向不同方向分化的细胞质成分。
基因表达的调控与细胞分化
基因表达的调控与细胞分化细胞分化是生物学中一个非常重要的概念，它指的是一个多能干细胞通过表达和抑制一定的基因，最终会分化成各种类型的细胞，例如肌肉细胞、神经细胞等等。
而基因表达的调控则是细胞分化过程中最为核心的一个环节，它决定了细胞究竟能表达哪些基因、在何种程度上表达，从而影响了细胞分化的方向和终点。
在这篇文章中，我们将深入探讨基因表达的调控与细胞分化之间的关系。
一、基因表达的调控基因表达的调控是指细胞针对不同的环境和生理状态，通过一系列的分子机制来决定哪些基因需要表达、在何种程度上表达，以达到适应性调节的目的。
基因表达调控分为转录水平和翻译后水平的调控，其中转录水平调控最为重要，它主要包括以下几种机制：1. DNA甲基化和组蛋白修饰DNA甲基化和组蛋白修饰是指DNA和组蛋白上的化学结构被一些特定分子修饰，从而影响基因的表达状态。
通常情况下，DNA较高程度的甲基化和组蛋白较强烈的乙酰化都会导致某些基因被沉默或者表达量下降，而反之则会提高其表达。
这种调控机制主要作用于静态染色质结构，对于细胞分化过程中的动态转录调控则作用较为有限。
2. 转录因子转录因子是一类特殊的蛋白质，它能够结合到特定的DNA序列上，调节基因的转录活动。
在细胞分化过程中，不同类型的细胞具有不同的转录因子组合模式，这种模式能够反映出不同细胞类型的基因表达特征。
例如，在肌肉细胞中，MyoD和Myogenin 这两种转录因子的高表达水平能够直接激活肌肉细胞特异基因的转录活性，促进肌肉细胞专门功能的发育。
3. miRNAmiRNA是一类短链非编码RNA分子，它能够在细胞内结合到特定的靶基因mRNA上，从而抑制其转录和翻译活性。
在细胞分化过程中，miRNA能够通过靶向不同的基因，协调细胞转录调控网络的复杂度，以达到维持细胞特定功能的目的。
二、细胞分化细胞分化是指在一个多能干细胞内，经过一系列的基因表达调控过程，最终分化成某一特定类型的成熟细胞。
第十二章-细胞分化
第十二章细胞分化多细胞高等生物有机体是由各种不同类型细胞所构成，这些细胞在形态结构、生理功能上有很大差异，但它们都源于同一细胞——受精卵。
从受精卵发育成生物个体是通过细胞分裂和细胞分化来实现的。
通过细胞分化产生各种不同细胞类型，例如神经细胞、肌肉细胞、肝细胞、表皮细胞等。
细胞分化是选择性转录的结果。
第一节细胞分化的基本概念一、细胞决定与细胞分化一般情况下，细胞在发生可识别的形态变化之前，就已受到约束而向着特定的方向分化，这时细胞内部已发生了变化，确定了未来发育命运，即所谓决定〔determination〕。
决定之后，分化的方向一般不再改变。
在动物组织中,细胞分化的一个普遍原则是：一个细胞一旦转化为一个稳定的类型后,就不能逆转到未分化状态。
这种逆转是相对的，不可能在自然情况下发生去分化；反之，在一定条件下发生逆转去分化现象。
细胞决定和分化的关系：在胚胎细胞分化上，决定先于分化，而分化则是决定稳定发展的结果；决定是细胞预先做出了发育的选择，而分化是细胞在形态、结构、功能方面的稳定差异；决定和分化两者都是生命运行过程，都经历起始、发展、稳定的阶段，是细胞发育的综合反应；在发育遗传学上，亲代细胞内的基因编码程序和环境指令限定了胚胎细胞决定和分化进程。
二、细胞分化的概念细胞分化(cell differentiation)是指在个体发育过程中细胞之间产生形态结构、生理功能和生物化学特性稳定差异的过程。
因此，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。
将这些在形态、结构、功能上有了稳定差异的细胞称为分化细胞。
三、细胞分化的特点〔一〕稳定性稳定性是细胞分化的一个最显著的特点。
特别是在高等生物中，一旦分化启动，诱导分化的因子即使不存在时，分化仍可继续进行，而且分化状态将是十分稳定的，并能通过许多细胞世代。
例如，神经细胞在机体的整个生命过程中始终保持着稳定分化状态，而不再进行分裂。
〔二〕可逆性细胞分化是一个相对稳定和持久的过程，不会自发的逆转，但在一定的条件下，高度分化的细胞可以重新分裂而回到胚胎性细胞状态，这种现象叫做去分化〔dedifferentiation〕或称脱分化，也称细胞分化的可逆性。
细胞分化的生化过程和调节
细胞分化的生化过程和调节细胞分化是细胞在特定条件下，从一个初级状态成为不同种类的成熟细胞，如心肌细胞、肝细胞等。
这个过程涉及到复杂的生化反应和调节机制。
本文将深入探究这个过程，并分析生化反应和调节机制的相关研究进展。
1.胚胎发育中的细胞分化过程胚胎发育过程中，受到多种生化因素的调节，包括营养物质、激素、细胞因子等。
这些物质会传递信号到细胞中，引导细胞逐步分化为不同类型的细胞，最终形成各种组织和器官。
2. 生化反应在细胞分化中的作用生化反应在细胞分化中发挥着重要作用。
最典型的例子是转录因子的作用。
转录因子是一种蛋白质，可以与基因启动子结合，调控基因的表达。
转录因子的表达因子的表达形式和分布位置不同，可以调控不同基因的表达，从而促进特定类型的细胞分化。
此外，细胞内的代谢过程也会影响细胞分化。
例如，代谢产生的反应产物可以调节细胞凋亡和细胞周期，进而影响细胞发育。
这些反应产物的水平和分布，会影响细胞在不同发育阶段的发展，不同类型细胞的生化反应模式也不尽相同。
3.调控细胞分化的机制在胚胎发育和成体生长过程中，细胞分化得到了严格的调控。
其主要包括以下几种方式：（1）基因调控。
在细胞分化的过程中，一些关键基因的表达会受到调控。
基因的表达模式和水平，会影响分化的进程和结果。
同时，基因的变异也会对细胞分化产生影响。
例如，一些基因缺陷可能导致胚胎发育中的异常现象，如胚胎器官缺失、畸形等。
（2）信号转导。
细胞在分化过程中主要依赖于一些外部信号的指导，包括激素、细胞因子等。
这些信号与细胞表面的受体结合，进而在细胞内部引发复杂的信号转导反应。
不同的信号通路可以调控不同的蛋白质及代谢通路，对细胞分化起到重要作用。
（3）表观遗传调控。
表观遗传调控通过改变DNA的化学标记或转录后调控，可以调节基因的表达。
例如，DNA甲基化和组蛋白修饰可以影响染色体的结构和功能，进而影响基因的表达。
表观遗传调控在细胞分化中扮演着重要角色。
总之，细胞分化的生化过程和调节机制极其复杂，包括基因的调控、代谢通路的调节、信号转导和表观遗传调控等多方面。
细胞分化与基因表达调控
1.在大多数动物中，卵子形成发生在，并且有一个期。
在该时期，卵原细胞通过增加细胞数量。
2.同一受精卵产生在形态、结构和功能方面不同细胞的过程叫做。
3.体细胞和生殖细胞在一定条件下可以脱分化，重新形成完整的个体，这种能力被称为细胞的。
植物胡萝卜组织培养的成功、英国科学家克隆的成功，从实验上证明了植物和动物的体细胞都具有。
4.转决定与细胞突变的区别在于：转决定改变的是。
5.双向凝胶电泳显示所有真核细胞中约有5000种左右的mRNA，其中约有种左右是特异性的。
6.成熟的红细胞是一种失去了分化能力的。
7.肝为发育中的卵母细胞提供营养起关键作用。
肝为卵母细胞提供了大量的，这是一种连接有蛋白和蛋白的大分子复合物。
8.细胞决定是细胞分化中，细胞由过程。
9.无帽信息的修饰指对卵母细胞中的。
10.植物的体细胞具有分化出生殖细胞的能力，但是，在动物个体发育中，生殖细胞与体细胞分别为。
11.有两种机制保证了只有一个精子与卵细胞融合：一种机制是，这是由第一个精子与卵细胞融合引起的，这样可快速阻止其他精子与卵细胞的融合，这一反应称为。
12.精细胞的细胞核进入卵细胞质后，包装紧密的染色质开始。
精子的细胞核膜形成小的囊泡，并立即与精子细胞核脱离，形成没有核被膜的精子染色质，很快形成新的核被膜，此时称为。
13.母体信息的化学本质是已经合成的。
14.真核生物mRNA的5’端帽子结构的作用是与识别。
15.从细胞水平上说，基因表达的调节起两种作用：①；②。
16.动物的雄配子称作精子，是在中通过精于发生过程产生的。
在哺乳动物中，精子发生与支持细胞的发生密切相关，支持细胞为发育中的精子提供和。
实际上，精子发育的各个阶段都是发生在。
精子发生开始于雄性原始生殖细胞—的有丝分裂。
1.结构和功能都相同的细胞转变成结构和功能不同的细胞的过程称之为细胞分化。
2.细菌中，编码核糖体RNA、转运RNA和rRNA的基因是被不同的RNA聚合酶转录的。
3.在核质相互关系中，细胞质决定着细胞的类型，细胞核中的基因决定着细胞的基因型。
基因的表达和调控
基因的表达和调控基因是生命的基础单位，它们通过对细胞产生影响来决定生物的性状和功能。
基因的表达是指在细胞内通过转录和翻译过程将基因序列转化为蛋白质的过程。
而基因的调控则是控制基因表达的过程，确保在不同的细胞类型和环境条件下，基因能够以特定的方式表达出来。
1. 基因表达的过程基因表达的过程可以分为两个主要步骤：转录和翻译。
转录是指基因的DNA序列通过RNA聚合酶酶的作用，转录成RNA分子的过程。
翻译则是指RNA分子通过核糖体的作用，翻译成蛋白质的过程。
转录是基因表达的第一步，它发生在细胞核中。
转录过程中，RNA 聚合酶酶会识别和结合到DNA的启动子区域，然后开始在DNA模板链上合成RNA链。
RNA链的合成是以单链形式进行的，它与DNA模板链相互对应，A对U、C对G等。
转录过程中还需要其他转录因子的参与，它们协助RNA聚合酶酶的结合和转录的进行。
翻译是基因表达的第二步，它发生在细胞质中。
转录生成的RNA 分子被称为信使RNA（mRNA），它包含了基因编码的信息。
翻译过程中，mRNA通过核糖体与转运RNA（tRNA）相互作用，将氨基酸按照特定的顺序连接成蛋白质的链。
tRNA携带着特定的氨基酸，根据mRNA上的密码子来配对，从而在核糖体上合成蛋白质。
2. 基因调控的机制基因表达不仅仅受到转录和翻译的过程影响，还受到复杂的调控网络的控制。
基因调控是通过一系列的调控因子和信号分子来实现的。
调控因子可以是蛋白质或非编码RNA，它们可以与DNA序列特定的区域相互作用，促进或抑制基因的表达。
基因调控的机制非常多样，包括启动子的甲基化、染色质重塑、转录因子的结合等。
甲基化是一种化学修饰过程，通过添加甲基基团到DNA分子上，可以改变DNA的结构和可访问性，从而影响基因的转录活性。
染色质重塑则是通过改变与DNA紧密结合的蛋白质的构象，使得基因区域更容易被转录复合物访问。
此外，还有许多转录因子和辅助蛋白质参与到基因调控的过程中。
细胞分化过程的调控机制
细胞分化过程的调控机制细胞分化是多细胞生物体发育和组织修复的基础，它是指由未分化的原始细胞转变为表现出特殊形态、特殊功能的成熟细胞的过程。
分化过程与分化细胞所处的环境、细胞内各种分化相关基因的表达及其被调控的方式密切相关。
本文将探讨细胞分化的调控机制。
1. 细胞分化过程的基本概念细胞分化是指在多细胞生物中，由一类原始细胞通过遗传调控和外部环境影响而发生形态、结构、能力、作用和功能方面的一系列差异，成为不同形态和功能的细胞类型的过程。
细胞分化的特点是：分化后的细胞具有特异性，即它们能够表现出与原始细胞不同的形态、结构和功能；细胞分化是不可逆的，一旦分化，就不可能再回到原始状态，除非细胞死亡。
2. 细胞分化的调控基础细胞分化的调控基础在于成熟的细胞需要保持其特殊的形态和功能，这涉及到基因表达的调控。
在细胞分化的基因调控中，突变、基因表达水平的变化和调控因子的变化是影响分化的重要因素。
3. 上游调控因子的作用上游调控因子包括细胞因子、信号分子、细胞外基质和邻近细胞，它们通过信号传导系统或间接调控基因表达，促进或抑制细胞分化的进行。
例如，细胞外基质对于成纤维细胞和骨细胞的分化都有重要的影响，其中成纤维细胞有所附着的基质，而骨细胞则需要基质骨化的信号分子来诱导其分化。
4. 转录因子的作用转录因子是调控基因表达的重要因素。
它们能够与基因上游区域上的特定序列结合，促进或抑制基因的转录。
其中，拥有诱导性能的转录因子是直接刺激细胞分化的重要因素。
而某些拥有抑制性质的转录因子，则能够抑制诱导性因子在基因调控中的作用。
5. epigenetic的调控作用细胞分化的调控还受到许多表观遗传修饰事件的影响，包括乙酰化、甲基化和磷酸化等。
这些修饰可以影响DNA的高度结构、复制和转录过程，从而对基因表达的调控产生影响。
例如，一些乙酰化或甲基化状态的变化可以诱导转录因子的结合，改变基因的转录。
6. microRNA的作用microRNA是一类小的RNA分子，它们可以通过特定配对的对靶基因mRNA进行切割，抑制靶基因的翻译过程。
基因表达调控与细胞分化的关系
基因表达调控与细胞分化的关系细胞分化是指相同的配子在体内获得不同的形态和功能，并形成不同类型的细胞。
细胞分化是有序的过程，涉及到许多细胞内部和外部因素的调控，其中包括基因表达调控。
基因表达调控是指一系列分子机制，它们协同作用，以使得基因在合适的时候，以适当的速率和剂量进行转录和翻译，从而实现细胞的正常生理和生化功能。
本文将深入探讨基因表达调控与细胞分化的关系。
根据文献和实验数据，基因表达调控在细胞分化过程中发挥了非常重要的作用。
在多细胞生物的发育过程中，细胞始终处于不断分化状态。
这种分化是由细胞内的基因表达调控所控制的。
一般来说，基因表达的调控存在两种形式：转录水平调控和转录后调控。
转录水平调控表示在转录过程中控制基因表达，例如起始子和其他调节因子的调控因子。
在转录后调控中，基因转录的mRNA后期转化成自身（通过剪接）或其他非编码RNA（flncRNA）可以调节基因表达。
这两种调控机制都可以影响细胞分化。
例如，Noggin调控了基因转录水平，从而影响胚胎早期细胞分化过程，并维持干细胞状态。
而miRNA水平的调控可以促进心肌和神经系统的细胞分化。
基因表达调控方式的差异常常使得不同的细胞类型表现出与其他细胞类型不同的功能。
细胞分化是由信号传导途径调控的，可以改变细胞内部基因表达的特异性，从而导致细胞功能的变化。
例如，细胞内的分泌因子在细胞间传递，并调节基因表达。
这些分泌物的作用之一是调节转录因子，从而影响生长发育和胚胎形态学特征的变化。
基因表达调控的过程可以分为发育前期和后期。
发育前期细胞为干细胞，具有未特化的状态，可以分化成任何类型的细胞。
干细胞发育过程中，需要特定的调节基因表达、信号传递和不同化标记的调控来进行细胞分化，诱导细胞转变为特定类型的功能细胞。
发育后期，则主要由成熟细胞调控，包括细胞凋亡和细胞增殖等过程。
在细胞分化过程中，重要的基因调控因素包括转录因子、表观遗传学和小分子信号物质。
转录因子可以促进或阻碍基因的表达，因此在不同的细胞类型中表达水平变化很大。
细胞分化与基因表达调控的分子机制
细胞分化与基因表达调控的分子机制细胞分化是多个细胞生物体获得各种不同细胞类型的过程。
由于细胞的特定功能需要不同的基因表达模式，因此，细胞内的基因表达调控对于细胞分化过程至关重要。
基因表达调控的分子机制包括转录因子、表观遗传调控、非编码RNA和信号途径。
本文将讨论这些分子机制在细胞分化和基因表达调控中的作用。
转录因子是一类甲基化的DNA结合蛋白质，通过与DNA特定顺序的结合来调控基因表达。
在细胞分化过程中，由于细胞必须表达不同的基因来获得特定的功能，转录因子的表达和调控变得至关重要。
例如，表皮生长因子（EGF）和神经生长因子（NGF）通过不同的转录因子来调节细胞分化。
EGF调节MAPK信号途径并激活ERK转录因子来促进表皮细胞的生长和分化。
相反，NGF通过激活CREB（cAMP响应元绑定蛋白）和JNK（c-Jun N端激酶）转录因子来调节神经元的分化。
表观遗传调控是另一种在细胞分化中起关键作用的基因表达调控机制。
表观遗传调控涉及到一组可以通过DNA甲基化、组蛋白修饰和核小体重排来调节基因表达的反应。
在细胞分化过程中，表观遗传调控机制可以调节细胞的基因表达，对于细胞的定向分化起到重要的作用。
例如，MyoD（肌致密素）基因表达的上调可以导致细胞向肌细胞的分化。
MyoD转录因子在肌肉细胞中起着包括调节骨骼肌细胞发育在内的许多作用。
一项研究表明，MyoD可以使组蛋白H3成为acetylate状态、降低bAF57的表达并且使骨骼肌细胞分化发生。
除了转录因子和表观遗传调控机制外，非编码RNA（ncRNA）也发挥了重要作用。
其中, 微小RNA(miRNA)和长链非编码RNA(lncRNA)最为广泛研究。
miRNA是由约22个核苷酸长度之间的RNA分子组成的，它们对RNA或DNA靶点的mRNA进行特异性降解或抑制。
研究表明，miRNA在许多分化过程中起着调节基因表达的作用。
有一篇研究表明，miRNA-10b可以通过抑制HOXD10（一个转录因子）的表达，从而在化学处理的乳腺癌细胞中诱导侵袭。
基因表达调控与细胞分化
基因表达调控与细胞分化在生命科学领域中，基因表达调控与细胞分化是两个十分关键的概念。
基因表达调控是指通过一系列的分子机制来调节基因在不同细胞类型和不同发育阶段的表达水平，从而实现细胞分化和组织发育。
本文将探讨基因表达调控与细胞分化之间的关系以及相关机制。
一、基因表达调控的意义基因表达调控是生命现象的基础，决定了细胞的特性和功能。
细胞在发育过程中不断经历分化，形成各种类型的细胞，如心肌细胞、肝细胞、神经细胞等。
这些细胞在表达的基因和表达水平上存在差异，使它们能够对外界刺激做出有针对性的反应。
基因表达调控使得细胞能够精确地执行其特定的功能，从而维持生态系统的稳定。
二、基因表达调控的机制1. 转录调控：转录是DNA转录成RNA的过程，转录调控通过转录因子结合到基因的启动子区域来调节转录的进行。
转录因子可以是活化子或抑制子，它们能够与DNA特定序列结合，并与转录复合物相互作用，影响转录的进行。
2. RNA后转录调控：在转录后，RNA还会经历一系列的修饰和调控过程，包括剪接、RNA修饰和RNA降解等。
这些调控机制能够调节RNA的稳定性和功能，影响基因表达的最终结果。
3. 翻译调控：翻译是RNA转化为蛋白质的过程，翻译调控通过一系列的调控因子来影响转化的效率和选择性。
包括翻译起始因子、翻译终止因子和翻译调控RNA等。
4. 表观遗传调控：表观遗传调控是指通过化学修饰来影响DNA和染色质结构的变化，进而影响基因的表达。
包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及染色质重塑等。
三、细胞分化的过程细胞分化是指一种干细胞不可逆地向特定细胞类型转变的过程。
细胞分化是多步骤、复杂的过程，涉及多个基因和调控网络的作用。
1. 组织特殊化：在细胞分化的初期，细胞会根据特定的信号进行定向的分化。
这些信号可以是外界刺激、细胞间信号以及细胞内部的分子信号。
这些信号能够启动特定的基因表达程序，引导细胞朝着特定的方向发展。
2. 基因表达调控：在细胞分化的过程中，特定的基因会被激活或抑制，从而决定细胞的特性。
细胞分化与基因表达调控问题1什么是细胞分化
• Hox genes 都含有一段高度保守的180bp的DNA 序列，称同源框。 • Hox genes在染色体上的排列顺序与其在胚胎 发育过程中活化的顺序以及沿躯体纵轴的空间 表达时相一致。 • Hox基因不仅存在于果蝇中，而且存在于多种
12.3.1 基因组调控：DNA甲基化与DNA重排 一、DNA甲基化 • 大多数脊椎动物基因组的DNA都有5-甲基胞 嘧啶。
• 几乎所有的甲基化胞嘧啶残基都出现在对称
序列的5’-GC-3’二核苷酸上。
• 这种序列趋向于集中在GC富含“岛”上，位 于
基因5’端非编码区的转录调控区或其附近。
•脊椎动物的甲基化是一个动态修饰过程，
为组织特异性基因，或奢侈基因。
管家基因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生理功能。
调节基因：其产物用于调节组织特异性基因的 表达，或起激活作用，或起阻抑作用。 细胞分化的实质是组织特异性基因在时间与空间 上的差异表达。涉及到染色体和DNA水平、转录 和转录后水平，翻译和翻译后加工与修饰水平上 的复杂而严格的调控过程。 问题：组织特异性基因的表达是如何受到调控的？
• 在特定细胞内，某些基因无转录活性，有些 基因有转录活性，称为差别基因转录。 • 真核细胞通过差别基因转录在特定时间选择性地 合成蛋白质。 问题： 细胞是如何实现差别基因转录即转录调控的？
一、真核生物的转录激活 1.转录调控由转录因子的作用所主导 转录因子可分为两类： 通用转录因子（general transcription factor，GTF）和特异转录因子（specific transcription factor )。
细胞生物学教材课后思考题
“细胞生物学”习题第一章绪论一、名词：细胞生物学、显微结构、亚显微结构、超微结构二、思考题：1.根据细胞生物学研究的内容与你所掌握的生命科学知识,客观地、恰当地估价细胞生物学在生命科学中所处的地位以及它与其它生物科学的关系。
2.从细胞学发展简史，你如何认识细胞学说的重要意义?3.试简明扼要地分析细胞生物学学科形成的客观条件以及它今后发展的主要趋势。
4.当前细胞生物学研究的热点课题中你最感兴趣的是哪些？为什么？第二章细胞基本知识概要一、名词：细胞、细胞质、原生质、原生质体、细胞器、细胞质基质二、思考题：1．根据你所掌握的知识，如何理解“细胞是生命活动的基本单位”这一概念？2．病毒是非细胞形态的生命体，又是最简单的生命体，请论证一下它与细胞不可分割的关系。
3．为什么说支原体可能是最小最简单的细胞存在形式?4．请你在阅读了本章以后对原核细胞与真核细胞的比较提出新的补充.5．细胞的结构与功能的相关性观点是学习细胞生物学的重要原则之一，你是否能提出一些更有说服力的论据来说明这一问题。
第三章细胞生物学研究方法一、名词：酶标抗体、免疫金、分辨力、分析离心、克隆、分子杂交、原位杂交、印迹杂交、细胞系、细胞株、单克隆抗体、胞质体、核体二、思考题：1.举2～3例说明电子显微镜技术与细胞分子生物学技术的结合在现代细胞生物学研究中的应用。
2.为什么光学显微镜可以拍摄彩色照片，而电子显微镜则不能？3.光学显微镜技术有哪些新发展?它们各有哪些突出优点?为什么电子显微镜不能完全代替光学显微镜?4.为什么说细胞培养是细胞生物学研究的最基本技术之一?第四章细胞质膜与细胞表面一、名词：细胞膜、细胞内膜、单位膜、细胞表面、细胞外被、脂质体二、思考题：1.生物膜的基本结构特征是什么? 这些特征与它的生理功能有什么联系?2.何谓内在膜蛋白? 内在膜蛋白以什么方式与膜脂相结合?3.从生物膜结构模型的演化谈谈人们对生物膜结构的认识过程?4.细胞表面有哪几种常见的特化结构? 膜骨架的基本结构与功能是什么?5.细胞连接有哪几种类型, 各有何功能?6.胞外基质的组成、分子结构及生物学功能是什么？第五章物质跨膜运输与信号传递一、名词：被动运输、简单扩散、协助扩散、膜转运蛋白、载体蛋白、通道蛋白、电压门、配体门、主动运输、离子泵、协同运输、胞吞、胞吐、胞饮与吞噬作用、有被小泡、细胞通讯、细胞识别、受体、第二信使、分子开关、G蛋白二、思考题：1.比较主动运输与被动运输的特点及其生物学意义。
基因表达的调控和细胞分化
基因表达的调控和细胞分化是生物学研究中的重要问题。
细胞分化指的是多能性细胞通过不同基因表达的方式变成特定细胞类型的过程。
这个过程在生物的发育中非常重要，也是维护机体正常功能的前提。
细胞的分化是由基因表达的调控所决定的。
这篇文章将讨论在生物学中的重要性和机制。
基本背景在一个复杂生物体中，每个细胞都包含了相同的基因组。
基因是DNA序列，它们携带生物信息并决定了生物体的形态和功能。
但是，在不同类型的细胞中，这些基因被调控的方式有所不同。
比如，心肌细胞和肝细胞都表达了自己所需的基因。
调控机制的变化，使得细胞可以从原始的多能性细胞分化成不同的细胞类型。
基因表达的调控那么基因是如何被调控的呢？调控机制分为两类：转录水平和转化后水平。
转录水平调控转录是DNA信息转化为RNA的一个过程。
这个过程通常由RNA聚合酶的作用完成。
在这个过程中，有很多因子参与到了基因表达的调控。
这些因子包括转录因子、转录调控元件和不同的信号途径等。
这些因素相互作用，以确保特定细胞类型所需的基因被正确表达。
转换后水平调控转换后水平调控指的是RNA的转换成蛋白质的过程。
这个过程经常发生在细胞质，在这里，RNA翻译成具有特定结构和功能的蛋白质。
这个过程中，同样有很多的调控因素，包括RNA的剪接、修改等。
这些调控因素的变化，使得RNA的翻译产物蛋白质的种类和数量在不同类型的细胞中有所不同。
细胞分化的机制细胞分化是由基因表达调控的。
但是如何实现这种调控呢？关键因素在不同的细胞分化过程中，不同的因素起着重要的作用。
这些因素包括转录因子、信号通路、细胞周期调节蛋白等。
在这些过程中，细胞从原始多能性的种子细胞分化成多样化的真核细胞。
转录因子转录因子是影响转录的关键调控因素。
它们的作用是与基因组的特定区域结合，从而影响RNA聚合酶的促进或抑制。
转录因子的作用是非常关键的，它们的不同组合能够使细胞特异性表达许多不同类型的基因。
信号通路信号通路是另一个影响基因表达的因素。
第十二章植物的生长与分化
分化 (differentiation):来自同一合子或遗
传上同质细胞转变为异质细胞的过程; 即植 物细胞在结构、功能和生理生化及形态、 机能和化学构成上发生的根本性质的变化 的过程。
例如：从受精卵细胞分裂转变成胚； 从生长点转变为叶原基、花原基； 从形成层转变成输导组织、机械组织、保护组织；
正是由于这些不同水平上的分化，植物细胞才形 成各种组织，各种组织又组成了器官。植物的各 个部分才有不同的形态和生理功能。
导致细胞结构和功 能上的分化成熟
这两类基因表达产物 参与导管分子成熟时 的细胞自溶
（二）分化过程的调控因素 1、细胞分化与极性（polarity）
极性是指植物器官、组织或 细胞在形态结构、生化组成 以及生理功能上的不对称性
个体水平的极性 器官水平的极性 细胞极性
墨角藻极性的形成及其与分化的关系
无极性合 子
分生组织中的组织原细胞是一种决定态的 细胞，分化只能向某一特定方向进行，发 育途径不再改变。（例：中柱原细胞 中柱
鞘和维管组织）
细胞的决定态是相对的, 细胞位置的改变 将导致其分化方向的改变。（例：激光束
切除静止中心，临近的原形成层细胞产生新的 静止中心）
位置效应在细胞分化中起决定作用。
位置效应是决定细胞分化的决定因素
常春藤(Hedera)、女贞(Ligustrum)和天竺葵 (Pelargonium)属植物具有的周缘嵌合的斑纹叶片
在叶原基分化过程中， L1层细胞分化形成叶 片的上下表皮细胞， L2仅分化亚表皮层， L3分化叶肉细胞。
二、植物程序性细胞死亡
程序性细胞死 亡（PCD）： 由有机体控制 的、遵循本身 程序发展的细 胞死亡称为程 序性细胞死亡。
第十二章 植物的生长与分化
细胞分化与发育的机理和调控
细胞分化与发育的机理和调控细胞分化与发育是生命科学领域中的研究热点，也是许多医学、生物学和生物技术领域研究的基础。
细胞分化是指从干细胞（未分化细胞）到特定类型细胞的过程。
而发育是整个个体从受精卵到成为一个完整的生物体之间的过程。
细胞分化和发育是由一系列基因表达和信号传导过程共同调控完成的。
本文将着重介绍细胞分化和发育的机理和调控。
一、细胞分化细胞分化是一个高度复杂的过程，该过程中，未分化的细胞通过不同的分化途径分化为不同类型，不同性质和不同功能的细胞。
分化的最终结果是组成不同组织、器官和系统的细胞群体。
1. 基因表达从干细胞到不同功能细胞的分化过程是由基因表达的调控完成的。
基因是DNA信息的单位，控制细胞的生命活动，其中的很多基因控制了细胞分化和发育的过程。
不同类型细胞的基因表达模式不同，因此，分化过程中需要一系列调控因子，调控基因的表达。
特定的转录因子或Complex（复合物）被激活，特定的基因的表达被抑制或增强，从而导致特定类型的细胞分化和不同功能的细胞形成。
2. 信号传导通路细胞分化和基因调控的过程也离不开信号传导通路的参与。
信号传导通路是一系列复杂的过程，通过该过程细胞接收到特定刺激进而产生应答或者启动其他细胞过程。
细胞膜受体和细胞内受体是信号转导的重要组成部分。
不同类型的细胞会具有不同数量、不同种类的信号转导分子和通路，这些分子和通路上的调控因子可以影响基因的表达，并调控细胞的生理学活动。
二、发育调控发育是整个生命的关键过程之一，除了基因表达和信号传导通路，发育还涉及到生理学、生化学和遗传学等多个方面，具有高度复杂性。
1. 遗传调控遗传学调控是发育调控中最古老和最重要的调控机制之一。
随着生命的不断延续，遗传因素传递给下一代，因此，基因启动和抑制对新生个体的发育过程具有重要的影响。
这种遗传调控从受精卵一开始就发挥作用，不断影响人体的生长、发育和成熟过程。
2. 环境因素调控环境因素是一个非常重要的调控因素。
细胞分化的表观遗传调控机制
细胞分化的表观遗传调控机制细胞分化是多细胞生物发育过程中的一项关键过程，它使得幼体的细胞从未分化状态进一步发育为不同类型的细胞。
细胞分化是一个高度调控的过程，其中一个关键机制就是表观遗传调控。
表观遗传调控是指通过调控基因组DNA外部修饰和染色质的结构来影响基因的表达状态，从而决定细胞的功能和特性。
本文将介绍细胞分化的表观遗传调控机制及其在个体发育和疾病中的重要性。
一、DNA甲基化调控细胞分化DNA甲基化是最早也是最为广泛研究的一种表观遗传修饰。
DNA甲基化是指在DNA分子中加入甲基基团，主要发生在CpG二核苷酸位点上。
在细胞分化过程中，DNA甲基化状态的改变可以激活或抑制特定基因的表达。
研究发现，在干细胞中，未分化状态的基因往往处于去甲基化状态，使得这些基因保持沉默。
当细胞进入分化状态时，特定的基因会经历DNA去甲基化和DNA重新甲基化过程，这使得相关基因的表达被激活。
因此，DNA甲基化在细胞分化过程中起到了重要的调控作用。
二、组蛋白修饰对细胞分化的影响除了DNA甲基化外，组蛋白修饰也是表观遗传调控的重要方式之一。
组蛋白是核小体的主要组成部分，通过对组蛋白分子进行修饰，可以改变染色质的结构和可及性，从而影响基因的表达状态。
组蛋白修饰主要包括甲基化、乙酰化、泛素化等多种类型。
在细胞分化过程中，不同的组蛋白修饰方式可以导致不同的基因表达模式。
例如，乙酰化修饰通常与基因的活化相关，而甲基化修饰则与基因的沉默相关。
通过对组蛋白修饰的研究，科学家们可以更好地理解不同类型细胞的分化过程，并寻找特定基因调控的靶点，以实现对细胞分化的精确调控。
三、非编码RNA在细胞分化中的作用近年来，越来越多的研究表明，非编码RNA在细胞分化过程中发挥了重要的调控作用。
非编码RNA是指不被翻译为蛋白质的RNA分子。
通过调控转录后水平的基因表达，非编码RNA可以影响多种细胞过程，包括细胞分化。
其中，长链非编码RNA（lncRNA）是研究最为广泛的一类非编码RNA。
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三、翻译水平的调控
●mRNA的细胞质定位
●mRNA翻译的调控
●mRNA稳定性的调控
mRNA的细胞质定位
◆3’-UTR与mRNA的定位
◆微管和微丝与细胞特定部位
mRNA聚集有一定关系
mRNA翻译的调控
◆“隐蔽”mRNA（masked mRNA）的激
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 细胞分裂失控而无限增殖的细胞称肿瘤细胞（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
●基本生物学特征
●体外培养的恶性转化细胞的特征
基本生物学特征
◆生长与分裂失去控制：具有无限增殖能力，成为永生细胞 ◆具有扩散性 · 细胞间粘着性下降，具有浸润性和扩散性（癌细胞基本特征） · 癌细胞分化程度低于良性肿瘤细胞，且失去许多原组织细胞 的结构和功能 ◆细胞间相互作用改变（识别改变；表达水解酶；产生新抗原） ◆蛋白表达谱系或蛋白活性改变（扩散相关蛋白、端粒酶活性高） ◆mRNA转录谱系的改变
●抑制细胞增殖相关基因突变：抑癌基因
●细胞癌变是基因突变累积的结果 ●原癌基因与抑癌基因产物协调作用：防细胞癌变
◆原癌基因是正常基因，控制细胞生长分裂 编码多种蛋白——一般起促进作用 癌基因是原癌基因的一种显性突变形式
◆癌基因过量表达调控因子，促进细胞癌变
◆抑癌基因是正常细胞增殖中的负调控因子 抑癌基因编码蛋白抑制细胞增殖，使细胞 停留于检验点上，阻止周期进程 ◆抑癌基因发生功能丧失性的隐性突变导致 细胞周期失控而过度增殖 ◆P53基因突变与细胞癌变或凋亡
细胞总 DNA 输卵管细胞 卵清蛋白基因 β -珠蛋白基因 胰岛素基因 实验方法 + + + 成红细胞 + + + Southern 杂交 胰岛细胞 + + + 输卵管细胞 + 细胞总 RNA 成红细胞 + Northern 杂交 胰岛细胞 +
转分化与再生
●转分化（transdifferentiation）：一种类型的分化细胞
●细胞分化（cell differentiation） ●癌细胞（cancer cell） ●真核细胞基因表达的调控
第一节 细 胞 分 化（cell differentiation）
●细胞分化的基本概念
●影响细胞分化的因素 ●细胞分化与胚胎发育 ——Hox gene
同源异型基因
（homeotic selector gene，Hox gene） 同源异型基因（Hox gene）在染色体上的排列与 胚胎发育的时空序列一致 Hox gene是果蝇体节发育中起关键作用的基因群
动物体细胞核也具有发育全能性
◆多能干细胞 · 胚胎干细胞（embryo stem cell）：具有 分化成多种细胞类型及构建组织的潜能 · 造血干细胞
◆单能干细胞（monopotential cell）
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 累积的结果 ●癌症的治疗
或者阻遏作用
二、 影响细胞分化的因素
●细胞的全能性（totipotency） ●影响细胞分化的因素
细胞的全能性（totipotency）
◆细胞的全能性：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 ◆植物细胞具有全能性：适宜条件下培育
成正常的植株
◆动物细胞核移植（nuclear transfer） 证明动物细胞核具有发育全能性 ◆干细胞（stem cell）与细胞发育潜能
前者多为适应不同的生活环境；后者则通过
细胞分化构建执行不同功能的组织和器官
●多细胞有机体分化程序与调节机制更为复杂
组合调控引发组织特异性基因的表达
组合调控（combinational control）
每种类型的细胞分化由多种调控蛋白共同调节完成，几种 调控蛋白的不同组合启动众多特异细胞类型分化调控
影响细胞分化的因素
◆胞外信号分子对细胞分化的影响 ◆细胞记忆与决定
果蝇成虫盘（imaginal disc）
◆受精卵细胞质不均一性对细胞分化的影响 ◆细胞间的相互作用与位置效应 ◆环境对性别决定的影响 ◆染色质变化与基因重排对细胞分化的影响
◆青蛙皮肤细胞核移植后发育成蝌蚪
◆Dolly羊的诞生说明高度分化的哺乳
生物学作用
靠一种关键性基因调控蛋白与其他调控蛋白形成适当组合
启动几种细胞类型改变，形成有序三维细胞群（器官）
管家基因与组织特异性基因
◆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）：是指不同类型细胞中特异 表达的基因，其产物赋予细胞特异形态结构功能 ◆调节基因：调节组织特异性基因的表达，起激活
ห้องสมุดไป่ตู้
活
◆编码铁蛋白（ferritin）的mRNA
翻译速率的调节机制
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降解途径说明：多聚 （A）尾巴减少到一定长度，mRNA迅速降解
◆3’-UTR上核苷酸特异序列与mRNA的稳定性
●翻译水平的调控
一、转录水平的调控
●真核生物的转录激活 ●基因表达的阻遏
真核生物的转录激活
◆转录因子结构
◆启动子元件：启动子元件位置
TATA盒、CAAT盒、GC盒
◆增强子与转录因子
基因表达的阻遏
◆负调控蛋白的作用 ◆DNA甲基化（DNA methylation） 与基因表达阻遏有关 ◆DNA甲基化抑制转录的方式
含高度保守180bp组成的DNA序列，称同源框
编码60个氨基酸，形成同源异型结构域，与DNA 的大沟相互作用，启动基因表达
一、细胞分化的基本概念
●细胞分化是基因选择性表达的结果
●管家基因与组织特异性基因
●组合调控引发组织特异性基因的表达
●单细胞有机体的细胞分化 ●转分化与再生
分子杂交技术检测基因及其表达
二、加工水平的调控
●组成型剪接（constitutive splicing）：一种hnRNA 只产生一种成熟mRNA，一般只表达一种蛋白质 ●选择性剪接：产生不同的成熟mRNA，表达不同 的蛋白质，如纤粘连蛋白（fibronectin）的合成 选择性剪接是一种广泛存在的RNA加工机制
●剪接位点的强弱：某一外显子是否被包括在成熟
第十二章 细胞分化与基因表达调控
◆细胞分化（cell differentiation）：个体发育中 同型细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上 形成稳定性差异的过程 ◆细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成 组织特异性基因在时间和空间上差异表达 差异性表达的机制是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
四、癌症的治疗
●传统思路：手术、放疗、化疗
●癌症治疗新方案
◆免疫治疗（immunotherapy） ◆基因治疗（gene therapy） ◆抑制癌症促进蛋白的活性
第三节 真核细胞基因表达的调控
◆真核细胞基因表达调控是多级调控系统 主要发生在三个彼此相对独立的水平上
●转录水平的调控
●加工水平的调控
体外培养的恶性转化细胞的特征
◆恶性转化细胞同癌细胞一样具有无限增殖潜能
◆在体外培养时贴壁性下降
◆失去接触抑制
◆恶性转化细胞注入易感动物体内，会形成肿瘤
二、致 癌 因 素
●多种理化因子致癌 ●DNA与RNA肿瘤病毒致癌
三、癌症产生是基因突变累积的结果
●促进细胞增殖相关基因突变：原癌基因（protooncogene）突变形成癌基因（oncogene）
转变成另一种类型分化细胞的现象
●转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化过程 ●再生（regeneration）：指生物体缺失部分重建的过程 广义的再生包括分子水平、细胞水平、组织器官水平 及整体水平的再生 ●不同细胞有机体，其再生能力有明显差异
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