细胞分化与基因表达调控
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第十二章 细胞分化与基因表达调控
细胞分化(cell differentiation)：在个体发育（ontogeny）中，由一 种 相同的
细胞类型经细胞分ห้องสมุดไป่ตู้后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产 生
各不相同的细胞类群的过程。 每个人的一生中都在进行着细胞分化。 细胞分裂的不对称性和细胞间的相互作用是细胞分化的两个基本机制。 细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心； 细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成； 合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在时间和空间上的差异性表达 差异性表达的机制是由于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
● 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。
● 转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化（redifferentiation）的 过程。
● 去分化（脱分化）：指分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有 未分化细胞特征的过程。
髓间充质干细胞、神经干细胞等成体干细胞具有一定的跨系、甚至跨 胚层分化的潜能； ⑥分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G0期； ⑦通过两种方式分裂，对成分裂和不对称分裂前者形成两个相同的干细胞， 后者形成一个干细胞和一个祖细胞(是能成长为具有专门功能的细胞的未成熟细胞)。
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➢根据干细胞的分化能力，可分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。
Animal cloning
如蛙红细胞核移 植后发育成蝌蚪
Transplantation of frog red cell nucleus indicated the nucleus of animal is totipotency（全能性）
Dolly 羊的诞生说明高 度分化的哺乳动物体细 胞核也具有发育全能性 Dolly: A lamb with no father
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
统 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章
绪论 细胞基本知识概要 细胞生物学研究方法 细胞质膜与细胞表面 物质跨膜运输与信号传递
细胞质基质与内膜系
细胞的能量转换 细胞核与染色体 核糖体
细胞骨架 细胞增殖及其调控 细胞分化与基因表达调控 细胞衰老与凋亡
The sheep star:
3、干细胞（Stem cell）与细胞发育潜能
➢干细胞：是一类具有分裂和分化能力的细胞。 ➢干细胞具有以下生物学特点： ①终生保持未分化或低分化特征； ②在机体的中的数目、位置相对恒定； ③具有自我更新能力； ④能无限制的分裂增殖； ⑤具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞，造血干细胞、骨
激活或者起阻遏作用。 精品课件
（三）组合调控引发组织特异性基因的表达
组合调控（combinational control）： 有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化 的调
控机制。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，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：
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(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； ◆调节基因（regulatory gene）：产物用于调节组织特异性基因的表达， 起
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1、植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株
植物的枝、叶、根都有可能长成一株完整的植株，细胞培养的结果也证明 即使高度分化的植物细胞也可以培养成一个完整的植株，因此可以说绝多 数植物细胞具有全能性。
植物细胞的全能性
2、动物细胞核移植（Nuclear transfer） 实验证明细胞核具有发育全能性
● 不同的细胞有机体，其再生能力精有品课明件显的差异。
二、 影响细胞分化的因素
（一）细胞全能性(totipotency)
细胞全能性：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。如受精卵、早期的胚胎细胞、植物细胞。
成熟动物细胞不具备全能性。 60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移殖，90年代末多利羊的诞生 都证明了分化细胞具有完整的DNA。
靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动。
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组合式调控作用
（四）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： 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。 多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复
杂。
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（五）转分化与再生
----全能干细胞（totipotential stell cell）：可以分化为机体内的任何 一种细
胞，直至形成一个复杂的有机体。
----多能干细胞（pluripotential stem cell） ：可以分化为多种类型的 细胞，
但它不可能分化出足以构成完整个体的所有细胞，所以多能干细胞的
分化潜能称为多能性。如造血干细胞可以分化为12种血细胞。
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第一节 细胞分化
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一、细胞分化的基本概念
（一）细胞分化是基因选择性表达的结果
分子杂交技术检测基因及其表达
所以细胞分化的实质是基因的差别精表品达课件（differential expression）。
（二）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，
● 再生（regeneration）：再生是指生物体缺失一部分后重建的过程，广义 的再生包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。 分： ----生理性再生：即细胞更新，如人的红细胞。 ----修复性再生：用这种方式来形成失去的器官壁虎的尾、蝾螈的断肢、 螃蟹的肢。 ----无性繁殖：
第十二章 细胞分化与基因表达调控
细胞分化(cell differentiation)：在个体发育（ontogeny）中，由一 种 相同的
细胞类型经细胞分ห้องสมุดไป่ตู้后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产 生
各不相同的细胞类群的过程。 每个人的一生中都在进行着细胞分化。 细胞分裂的不对称性和细胞间的相互作用是细胞分化的两个基本机制。 细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心； 细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成； 合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在时间和空间上的差异性表达 差异性表达的机制是由于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
● 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。
● 转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化（redifferentiation）的 过程。
● 去分化（脱分化）：指分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有 未分化细胞特征的过程。
髓间充质干细胞、神经干细胞等成体干细胞具有一定的跨系、甚至跨 胚层分化的潜能； ⑥分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G0期； ⑦通过两种方式分裂，对成分裂和不对称分裂前者形成两个相同的干细胞， 后者形成一个干细胞和一个祖细胞(是能成长为具有专门功能的细胞的未成熟细胞)。
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➢根据干细胞的分化能力，可分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。
Animal cloning
如蛙红细胞核移 植后发育成蝌蚪
Transplantation of frog red cell nucleus indicated the nucleus of animal is totipotency（全能性）
Dolly 羊的诞生说明高 度分化的哺乳动物体细 胞核也具有发育全能性 Dolly: A lamb with no father
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
统 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章
绪论 细胞基本知识概要 细胞生物学研究方法 细胞质膜与细胞表面 物质跨膜运输与信号传递
细胞质基质与内膜系
细胞的能量转换 细胞核与染色体 核糖体
细胞骨架 细胞增殖及其调控 细胞分化与基因表达调控 细胞衰老与凋亡
The sheep star:
3、干细胞（Stem cell）与细胞发育潜能
➢干细胞：是一类具有分裂和分化能力的细胞。 ➢干细胞具有以下生物学特点： ①终生保持未分化或低分化特征； ②在机体的中的数目、位置相对恒定； ③具有自我更新能力； ④能无限制的分裂增殖； ⑤具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞，造血干细胞、骨
激活或者起阻遏作用。 精品课件
（三）组合调控引发组织特异性基因的表达
组合调控（combinational control）： 有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化 的调
控机制。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，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：
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(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； ◆调节基因（regulatory gene）：产物用于调节组织特异性基因的表达， 起
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1、植物细胞具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株
植物的枝、叶、根都有可能长成一株完整的植株，细胞培养的结果也证明 即使高度分化的植物细胞也可以培养成一个完整的植株，因此可以说绝多 数植物细胞具有全能性。
植物细胞的全能性
2、动物细胞核移植（Nuclear transfer） 实验证明细胞核具有发育全能性
● 不同的细胞有机体，其再生能力精有品课明件显的差异。
二、 影响细胞分化的因素
（一）细胞全能性(totipotency)
细胞全能性：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。如受精卵、早期的胚胎细胞、植物细胞。
成熟动物细胞不具备全能性。 60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移殖，90年代末多利羊的诞生 都证明了分化细胞具有完整的DNA。
靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动。
精品课件
组合式调控作用
（四）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： 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。 多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显得更为复
杂。
精品课件
（五）转分化与再生
----全能干细胞（totipotential stell cell）：可以分化为机体内的任何 一种细
胞，直至形成一个复杂的有机体。
----多能干细胞（pluripotential stem cell） ：可以分化为多种类型的 细胞，
但它不可能分化出足以构成完整个体的所有细胞，所以多能干细胞的
分化潜能称为多能性。如造血干细胞可以分化为12种血细胞。
精品课件
第一节 细胞分化
精品课件
一、细胞分化的基本概念
（一）细胞分化是基因选择性表达的结果
分子杂交技术检测基因及其表达
所以细胞分化的实质是基因的差别精表品达课件（differential expression）。
（二）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，
● 再生（regeneration）：再生是指生物体缺失一部分后重建的过程，广义 的再生包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。 分： ----生理性再生：即细胞更新，如人的红细胞。 ----修复性再生：用这种方式来形成失去的器官壁虎的尾、蝾螈的断肢、 螃蟹的肢。 ----无性繁殖：