细胞分化概念
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细胞分化概念
受精图（海胆）
细胞分化概念
胚胎发生
受精后，受精卵经过多次有丝分裂，叫卵裂， 它与体细胞有丝分裂不同：
1、细胞增殖，无细胞生长 2、细胞的核质比例越来越大 3、分裂快，无明显间期，迅速形成囊胚
经过囊胚后，进入原肠胚，这是分化发展的 过程。
细胞分化概念
胚胎细胞的细胞周期
细Leabharlann Baidu分化概念
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；如卵清蛋白基因、胰岛素基因等
细胞分化概念
调节基因(regulatory genes)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。
如蝾螈的前肢被切除后，再生包括以下的过程：①伤口 处细胞的粘着性减弱，通过变形运动移向伤口。形成单 层细胞封闭伤口。这层细胞称为顶帽（apicalcap）或顶外 胚层帽（apical ectodermal cap）。②顶帽下方的细胞，如 骨细胞，软骨细胞，成纤维细胞，肌细胞，神经胶质细 胞迅速去分化。形成胚芽。③胚芽内部缺氧，PH 下降， 提高了溶酶体的活性，促进受伤组织的清除。④胚芽细 胞加快分裂和生长，最后细胞又开始分化构成一个新的 肢体。
细胞分化概念
一、 细胞分化
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 细胞类群的过程称为细胞分化（cell
differentiation).
实质在于基因选择性表达
细胞分化概念
1.1 细胞分化是基因选择性表达的结果
在个体发育过程中基因按照一定程序相继活化 的现象，称为基因的差次表达或顺序表达。
细胞分化概念
二、影响细胞分化的因素
2.1 Cell totipotency (细胞全能性)
细胞分化概念
1.4 单细胞有机体的细胞分化
单细胞生物体（甚至原核细胞）也存在细胞 分化的现象。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。
细胞分化概念
1.5 转分化和再生
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称转分化。
• First division:
90 min
• 2nd – 12th divisions: 30 min/division
• Forms 4096 cells in 7 hours (no G1 and G2)
细胞分化概念
胎儿的发育
细胞分化概念
细胞分化：结构与功能的适应性
Human: 1014 cells, >200 cell types
第十四章 细胞分化与基因表达调控
细胞分化概念
个体发育
从受精卵形成胚胎,而后胚胎生长发 育成个体的过程称为个体发育,从形 态上看,个体发育过程经历生长,分化 和形态发生.
细胞分化概念
受精
受精是成熟的精子 与成熟的卵子相遇, 两者互相作用后,经 历顶体反应，皮层 反应，原核融合等 过程，受精作用结 束。
非洲爪蟾卵母细胞发育
The oocyte is 1-mm in diameter The cytoplasm is 100,000 times more than a regular human cells
After fertilization, rapid cell division (cleavage ~)
β-珠蛋白基因
+
+
+
-
+
-
胰岛素基因
+
+
+
-
-
+
实验方法
Southern杂交
Northern杂交
细胞分化概念
1.2 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；如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因、核糖 体蛋白基因等；
• 细胞分化并不是由于在发育过程中遗传物质选 择性丢失所致； • 而是由于基因选择性的表达各自特有的专一性 蛋白质而导致细胞形态、结构和功能的差异。
细胞分化概念
分子杂交技术检测基因及其表达
细胞总DNA
细胞总RNA
输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞 输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞
卵清蛋白基因
+
+
+
+
-
-
修复性再生：许多无脊椎动物用这种方式来形成 失去的器官，如上述提到的壁虎的尾和螃蟹的肢。
重建：是人工实验条件下的特殊现象。如人为将 水螅的一片组织分散成单个细胞。在悬液中，这 些细胞重新聚集，在几天至几周以后，形成一条 新的水螅。
细胞分化概念
现在普遍认为再生是细胞去分化，细胞迁移和细胞 增殖的组合，而不是单纯的补充或增殖。
细胞分化的实质是组织特异性基因在时间和 空间上的差异表达（differential express） 所致。
细胞分化概念
1.3 组合调控引发组织特异性基因的表达
pp.471 图14－1： 2n (n=3, A,B,C)
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 调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类 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。
不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差 异：一般情况下，植物强于动物，低等动物 强于高等动物，幼体强于成体。
再生往往涉及去分化和再分化的过程，但有些细胞只是 从G0期细胞进入细胞周期（如肝细胞）。
细胞分化概念
再生的形式：
生理性再生：即细胞更新，如人体内每秒中约有 600 万个新生的红细胞替代相同数量死亡的红细 胞。
去分化（dedifferentiation）：指分化细胞失去其特 有的结构和功能变成具有未分化细胞特征的过程。
再生 （Regeneration）：指生物体缺失部分后重建 的过程：生物体的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生长出与丢 失部分在形态和功能上相同的结构。
细胞分化概念
受精图（海胆）
细胞分化概念
胚胎发生
受精后，受精卵经过多次有丝分裂，叫卵裂， 它与体细胞有丝分裂不同：
1、细胞增殖，无细胞生长 2、细胞的核质比例越来越大 3、分裂快，无明显间期，迅速形成囊胚
经过囊胚后，进入原肠胚，这是分化发展的 过程。
细胞分化概念
胚胎细胞的细胞周期
细Leabharlann Baidu分化概念
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；如卵清蛋白基因、胰岛素基因等
细胞分化概念
调节基因(regulatory genes)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。
如蝾螈的前肢被切除后，再生包括以下的过程：①伤口 处细胞的粘着性减弱，通过变形运动移向伤口。形成单 层细胞封闭伤口。这层细胞称为顶帽（apicalcap）或顶外 胚层帽（apical ectodermal cap）。②顶帽下方的细胞，如 骨细胞，软骨细胞，成纤维细胞，肌细胞，神经胶质细 胞迅速去分化。形成胚芽。③胚芽内部缺氧，PH 下降， 提高了溶酶体的活性，促进受伤组织的清除。④胚芽细 胞加快分裂和生长，最后细胞又开始分化构成一个新的 肢体。
细胞分化概念
一、 细胞分化
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 细胞类群的过程称为细胞分化（cell
differentiation).
实质在于基因选择性表达
细胞分化概念
1.1 细胞分化是基因选择性表达的结果
在个体发育过程中基因按照一定程序相继活化 的现象，称为基因的差次表达或顺序表达。
细胞分化概念
二、影响细胞分化的因素
2.1 Cell totipotency (细胞全能性)
细胞分化概念
1.4 单细胞有机体的细胞分化
单细胞生物体（甚至原核细胞）也存在细胞 分化的现象。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。
细胞分化概念
1.5 转分化和再生
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称转分化。
• First division:
90 min
• 2nd – 12th divisions: 30 min/division
• Forms 4096 cells in 7 hours (no G1 and G2)
细胞分化概念
胎儿的发育
细胞分化概念
细胞分化：结构与功能的适应性
Human: 1014 cells, >200 cell types
第十四章 细胞分化与基因表达调控
细胞分化概念
个体发育
从受精卵形成胚胎,而后胚胎生长发 育成个体的过程称为个体发育,从形 态上看,个体发育过程经历生长,分化 和形态发生.
细胞分化概念
受精
受精是成熟的精子 与成熟的卵子相遇, 两者互相作用后,经 历顶体反应，皮层 反应，原核融合等 过程，受精作用结 束。
非洲爪蟾卵母细胞发育
The oocyte is 1-mm in diameter The cytoplasm is 100,000 times more than a regular human cells
After fertilization, rapid cell division (cleavage ~)
β-珠蛋白基因
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胰岛素基因
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实验方法
Southern杂交
Northern杂交
细胞分化概念
1.2 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；如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因、核糖 体蛋白基因等；
• 细胞分化并不是由于在发育过程中遗传物质选 择性丢失所致； • 而是由于基因选择性的表达各自特有的专一性 蛋白质而导致细胞形态、结构和功能的差异。
细胞分化概念
分子杂交技术检测基因及其表达
细胞总DNA
细胞总RNA
输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞 输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞
卵清蛋白基因
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修复性再生：许多无脊椎动物用这种方式来形成 失去的器官，如上述提到的壁虎的尾和螃蟹的肢。
重建：是人工实验条件下的特殊现象。如人为将 水螅的一片组织分散成单个细胞。在悬液中，这 些细胞重新聚集，在几天至几周以后，形成一条 新的水螅。
细胞分化概念
现在普遍认为再生是细胞去分化，细胞迁移和细胞 增殖的组合，而不是单纯的补充或增殖。
细胞分化的实质是组织特异性基因在时间和 空间上的差异表达（differential express） 所致。
细胞分化概念
1.3 组合调控引发组织特异性基因的表达
pp.471 图14－1： 2n (n=3, A,B,C)
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 调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类 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。
不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差 异：一般情况下，植物强于动物，低等动物 强于高等动物，幼体强于成体。
再生往往涉及去分化和再分化的过程，但有些细胞只是 从G0期细胞进入细胞周期（如肝细胞）。
细胞分化概念
再生的形式：
生理性再生：即细胞更新，如人体内每秒中约有 600 万个新生的红细胞替代相同数量死亡的红细 胞。
去分化（dedifferentiation）：指分化细胞失去其特 有的结构和功能变成具有未分化细胞特征的过程。
再生 （Regeneration）：指生物体缺失部分后重建 的过程：生物体的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生长出与丢 失部分在形态和功能上相同的结构。
细胞分化概念