【课外阅读】“细胞分化”知识解读

【课外阅读】“细胞分化”知识解读

一、细胞分化

1、概念：在生物个体发育的过程中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态

．．、结．

构．和功能

．．上发生稳定性差异的过程

2、特点

（1）持久性：细胞分化贯穿于生物体的整个生命过程，在胚胎时期达到最大程度

（2）不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡

但也有特殊的情况，如①离体状态的植物细胞经脱分化后，恢复为具有发育成完整个体的能力；②造血干细胞的子细胞可能发生不可逆转的分化，也可能还保留着分裂能力如B 淋巴细胞可以增殖分化成记忆细胞和浆细胞

（3）普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础

（4）渐变性：细胞分化是一种逐渐变化的过程

（5）稳定差异性：细胞分化改变了细胞的形态、结构和功能，增加了细胞的种类（这是不同细胞之间的不同点）；但不改变细胞的数目和遗传物质（这是不同细胞之间的相同点）

3、原因

（1）内因：基因的选择性表达（不同细胞中的基因在不同时间和不同空间的表达）（2）外因：细胞所受的各种因素的影响

①细胞分化的基础是核基因的选择性表达，它需要细胞质的协调作用细胞质的不均匀分布，细胞质中的某些物质影响到细胞核中基因的选择性表达，决定着后代细胞的分化方向，也决定着成体细胞的分化方向

②细胞质中的信号分子可以通过核孔定向运输进入细胞核，结合在核DNA上，对核基因的选择性表达起着调控作用，因此核质的相互作用是细胞完成各种生理功能的先决条件细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使，已知的第二信使种类很少，但却能转递多种细胞外的不同信息，调节大量不同的生理生化过程，这说明细胞内的信号通路具有明显的通用性第二信使都是小的分子或离子，细胞内有五种最重要的第二信使：cAMP（环磷酸腺苷）、cGMP（环磷酸鸟苷）、1，2—二酰甘油、1，4，5-三磷酸肌醇、Ca2+ 等而将细胞外的信号（如各种激素）称为第一信使

4、细胞分化发生时期：一般发生在分裂间期，即两次分裂之间，或是发生在细胞永久停止分裂以后胚胎时期、有丝分裂、减数分裂时期都存在细胞分化的现象

5、结果：形成不同的组织和器官

（基因的选择性表达→细胞分化→形成不同的组织和器官）

6、意义：细胞分化是个体发育的基础

个体发育是通过细胞增殖、细胞生长和细胞分化来实现的细胞增殖只能是细胞树木的增加，细胞生长只能使细胞体积增大只有通过细胞分化才能产生出不同形态、不同结构和不同功能的细胞，由这些不同的细胞再构成组织，进而形成胚胎、幼体，并发育成成体

二、细胞增殖（细胞分裂）与细胞分化的关系

1、联系

（1）细胞分裂与细胞分化是相伴相随的常常表现出边分裂边分化的现象，细胞在增殖过程中也有分化，而在分化过程中也能继续增殖

（2）随着细胞分化的深入，细胞的分裂能力逐渐下降，最后高度分化的细胞同时失去了分裂能力通常分化程度高的细胞，增殖能力较差或失去增殖能力如神经细胞达到高度分化的地步，因此它们不能再转变为其他类型的细胞，而且也失去了分裂的能力在这种情况下，分化是永久的，是不可逆转的但在另一些情况下，分化又是暂时和可逆的，如造血器官中的网状细胞，分化程度较低，能形成血细胞或结缔组织中的各种细胞

分化程度与分裂能力呈现出“反相关”的关系：

分裂能力越高，分化能力越高，分化程度也就越低（如胚胎干细胞、癌细胞）；

分化程度越高，分裂能力越低，分化能力也就越低，（如肌肉细胞、神经细胞）

（3）细胞增殖是细胞分化的基础，细胞分化是细胞增殖的升华细胞分裂是量变，细胞分化是质变细胞分化并不是单个细胞少数细胞的孤立的变化，而必须以细胞增殖生成一定数量的细胞的基础上因此，从某种意义上，细胞分化是以细胞增殖为基础的

2、区别

细胞分裂（有丝分裂）是产生相同的细胞，其特点具有一定的周期性和局限性；细胞分化是基因的选择性表达，其特点具有稳定性、渐变性等

三、细胞的全能性

1、概念：已分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能

2、原因：已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体，并携带有本物种相同的DNA 分子因此，已分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能

3、细胞全能性表达的差异

高度分化的植物细胞仍具有发育成完整植物体的能力

高度分化的动物细胞，它的全能性受到限制，具体来说，是因为其细胞质失去了诱导能力，限制了细胞的全能性，所以致使整个细胞不能表现出全能性但动物细胞的细胞核具有全能性，因为其核内含有保持物种遗传性所需的全套遗传物质，这在“克隆羊”实验已得到证

明现在一般说法是动物细胞的全能性受抑制，因为实验还未能证明动物细胞具有全能性一般情况下，分化程度越高，全能性表达越难，两者呈现出“反相关”的关系：

植物细胞的全能性>动物细胞的全能性；

受精卵>生殖细胞>体细胞；

增殖细胞>不增殖细胞

4、植物细胞的全能性表达的条件

（1）离体状态；

（2）一定的营养物质（无机盐、蔗糖、维生素、有机添加物）和植物激素（生长素和细胞分裂素）；

（3）其它外界条件（无菌条件，适宜的温度、pH等）

在高度分化的植物细胞中，含有本物种全套遗传物质因此在适宜条件下，这种活细胞仍然具有发育成和亲本相同的完整植株的能力，即具有细胞的全能性

在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组织、器官，这是由于受基因选择性表达的调控，一般要进行定向的、不可逆转的分化，细胞中的基因会有选择地表达出各种蛋白质，从而构成生物体的不同组织和器官，因此其全能性不能表现出来当植物细胞脱离原来所在的植物体或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质（水、无机盐和小分子有机物等）、激素（生长素和细胞分裂）和其他外界条件（无菌、适宜的温度、pH等）的作用下，就可能表现出全能性，通过脱分化和再分化，最终发育成完整的植株

四、干细胞

1、概念：指动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞干细胞是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称之为“万用细胞”

2、人体干细胞的分类

（1）全能干细胞：受精后的最初几个小时内，受精卵分裂为一些完全相同的全能细胞它具有形成完整个体的分化潜能与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力全能干细胞，可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型，从而可以进一步形成人体的任何组织或器官，最终发育成一个完整的人胚胎干细胞就属于此类人类的精子和卵子结合后形成受精卵，这个受精卵就是一个最初始的全能干细胞

（2）多能干细胞：大约在受精后四天，经过几个循环的细胞分裂之后，这些全能细胞开始特异化但是这些细胞仍具有多向分化的潜能，可以分化形成除自身组织细胞外的其他组织细胞，如造血干细胞、神经干细胞、皮肤干细胞等分别可以发育成为血液、神经、皮肤等以外的组织但是已经不能发育成一个人类多能干细胞可直接复制各种内脏器官和修复组织人类寄希望于利用干细胞的分离和体外培养，在体外繁育出组织或器官，并最终通过组织或器官移植，实现对临床疾病的治疗