细胞分化与胚胎发育
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组织特异性基因：或细胞类型特异性基因。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功能
一般在S 期早期复制，但在不表达这类基因的 细胞里，则在S 期晚期复制
3.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 胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。
• 单细胞生物甚至原核生物为适 应外界生活环境的改变也存在 细胞分化
5.转分化与再生
（1）转分化：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 （transdifferentiation）。
转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化的 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。 （植物愈伤组织）
果蝇卵在受精后2小时内只进行核分裂, 胞质不分裂，形成 合胞体胚胎。随后核向卵边缘迁移，细胞的分化命运决定于核 迁入不同的细胞质区域。迁入卵后端生殖质（germplasm）中的 最终分化为生殖细胞。
证明了果蝇卵细胞后端存在决定生殖细胞分化的细胞质成 分即生殖质就是 种质细胞的决定子
4.细胞记忆与决定
生物学作用：借助于组合调控，一旦某种关键性基 因调控蛋白与其他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）。
组合调控的作用机制
分化启动机制：仅靠一种关键性调节蛋白通过对 其他调节蛋白的级联启动。
果蝇幼虫的成虫盘 ：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
• 决定：一个细胞接受了某种指 令，在发育中这一 细胞及其子代细胞将区别于其他细胞而分化成某 种特定的细胞类型，或者说在形态、结构 与功能 等分化特征尚未显现之前就已确定了细胞的分化 命运
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
根据分化潜能不同 –全能干细胞 –多能干细胞 –单能干细胞
根据来源不同 -- 胚胎干细胞 -- 成体干细胞
1.胚胎干细胞
细胞克隆与再生医学
• 生殖性克隆 • 治疗性克隆 • 再生医学 • 组织工程
（三）影响细胞分化的因素： 1.受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响
隐蔽mRNA：不均匀分配 决定子（determinent)：影响卵裂细胞向不同方向分化 的细胞质成分。 2.胞外信号分子对细胞分化的影响 近旁组织的相互作用（胚胎诱导）：主要通过细胞旁分 泌产生的信号分子来实现。 3.细胞间的相互作用与位置效应 位置效应：改变细胞所处的位置可以导致细胞分化方向 的改变
卵清蛋白基因
+
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+
+
-
-
β -珠蛋白基因
+
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-
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-
胰岛素基因
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实验方法
Southern 杂交
Northern 杂交
2.管家基因与组织特异性基因 分化细胞基因组所表达的基因大致可分为两
种基因类型： 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。一般在S期早期复制
细胞源自文库忆
正反馈途径，即细胞接受信号刺激后，激 活转录调节因子， 该因子不仅诱导自身基因表 达，还诱导其他组织特异性基因的表达
染色体结构变化（DNA 与蛋白质相互作用 及其修饰）信息传到子代细胞
5.环境对细胞决定的影响
环境因素对细胞分 化可产生影响，并 进而影响到生物个 体发育
通过细胞自身的遗 传机构发挥作用
细胞分化的实质：是组织特异性基因在时间与 空间上的差异性表达（differential express）
（一）细胞分化的基本概念 1. 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mRNA 的表达
分子杂细交胞技总术DN检A 测基因及其表达（细P胞4总70RNA表14-2） 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
在整个发育过程 中，细胞分化潜 能逐渐受到限制， 即由全能性细胞 转化为多能和单 能干细胞
细胞核始终保持其基因组的全能性 哺乳动物终末分化的细胞，其细胞核也具有全能性
诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPS cell)
2.干细胞：
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）并具有形成克隆能力的一类细胞。
主导基因：在启动细胞分化的各类调节蛋白中， 往往存在一两种起决定作用的调控蛋白，编码这 些蛋白的基因称为主导基因
4.单细胞有机体的细胞分化
与多细胞有机体细胞分化的不同之处：
在单细胞，多为适应不同的生活环境，而在 多细胞有机体，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。
细胞分化与胚胎发育
• 细胞分化 – 基本概念 – 细胞全能性 – 影响细胞分化的因素
• 胚胎发育中的细胞分化 – 生殖细胞分化 – 早期胚胎发育过程中的细胞分化 – 果蝇胚胎早期发育中的细胞分化
一、细胞分化
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，产生各不 相同的细胞类群的过程。
（2）再生
不同的有机体 再生能力有明显 差异
再生现象从 另一侧面反映了 细胞的全能性
蝾螈肢体的切除 再生
（二）细胞的全能型与多能干细胞
1.细胞的全能性：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。
植物的体细胞，在适宜的条件下可培育成正常的 植株
动物的受精卵及卵裂早期的胚胎细胞是具有全能 的细胞
6.染色质变化与基因重排对细胞分化的影响二、 胚
胎发育中的细胞分化 生殖细胞的分化 早期胚胎发育过程中的细胞分化
（一）生殖细胞的分化
（1）SRY的发现 性别分化实际上是性腺细胞的分化 性腺是一个极为特殊的器官大多数器官的发
一般在S 期早期复制，但在不表达这类基因的 细胞里，则在S 期晚期复制
3.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 胞分化是由多种调控蛋白共同调节完成的。
• 单细胞生物甚至原核生物为适 应外界生活环境的改变也存在 细胞分化
5.转分化与再生
（1）转分化：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 （transdifferentiation）。
转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化的 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。 （植物愈伤组织）
果蝇卵在受精后2小时内只进行核分裂, 胞质不分裂，形成 合胞体胚胎。随后核向卵边缘迁移，细胞的分化命运决定于核 迁入不同的细胞质区域。迁入卵后端生殖质（germplasm）中的 最终分化为生殖细胞。
证明了果蝇卵细胞后端存在决定生殖细胞分化的细胞质成 分即生殖质就是 种质细胞的决定子
4.细胞记忆与决定
生物学作用：借助于组合调控，一旦某种关键性基 因调控蛋白与其他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）。
组合调控的作用机制
分化启动机制：仅靠一种关键性调节蛋白通过对 其他调节蛋白的级联启动。
果蝇幼虫的成虫盘 ：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
• 决定：一个细胞接受了某种指 令，在发育中这一 细胞及其子代细胞将区别于其他细胞而分化成某 种特定的细胞类型，或者说在形态、结构 与功能 等分化特征尚未显现之前就已确定了细胞的分化 命运
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
根据分化潜能不同 –全能干细胞 –多能干细胞 –单能干细胞
根据来源不同 -- 胚胎干细胞 -- 成体干细胞
1.胚胎干细胞
细胞克隆与再生医学
• 生殖性克隆 • 治疗性克隆 • 再生医学 • 组织工程
（三）影响细胞分化的因素： 1.受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响
隐蔽mRNA：不均匀分配 决定子（determinent)：影响卵裂细胞向不同方向分化 的细胞质成分。 2.胞外信号分子对细胞分化的影响 近旁组织的相互作用（胚胎诱导）：主要通过细胞旁分 泌产生的信号分子来实现。 3.细胞间的相互作用与位置效应 位置效应：改变细胞所处的位置可以导致细胞分化方向 的改变
卵清蛋白基因
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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
2.管家基因与组织特异性基因 分化细胞基因组所表达的基因大致可分为两
种基因类型： 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。一般在S期早期复制
细胞源自文库忆
正反馈途径，即细胞接受信号刺激后，激 活转录调节因子， 该因子不仅诱导自身基因表 达，还诱导其他组织特异性基因的表达
染色体结构变化（DNA 与蛋白质相互作用 及其修饰）信息传到子代细胞
5.环境对细胞决定的影响
环境因素对细胞分 化可产生影响，并 进而影响到生物个 体发育
通过细胞自身的遗 传机构发挥作用
细胞分化的实质：是组织特异性基因在时间与 空间上的差异性表达（differential express）
（一）细胞分化的基本概念 1. 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mRNA 的表达
分子杂细交胞技总术DN检A 测基因及其表达（细P胞4总70RNA表14-2） 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
在整个发育过程 中，细胞分化潜 能逐渐受到限制， 即由全能性细胞 转化为多能和单 能干细胞
细胞核始终保持其基因组的全能性 哺乳动物终末分化的细胞，其细胞核也具有全能性
诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell,iPS cell)
2.干细胞：
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）并具有形成克隆能力的一类细胞。
主导基因：在启动细胞分化的各类调节蛋白中， 往往存在一两种起决定作用的调控蛋白，编码这 些蛋白的基因称为主导基因
4.单细胞有机体的细胞分化
与多细胞有机体细胞分化的不同之处：
在单细胞，多为适应不同的生活环境，而在 多细胞有机体，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。
细胞分化与胚胎发育
• 细胞分化 – 基本概念 – 细胞全能性 – 影响细胞分化的因素
• 胚胎发育中的细胞分化 – 生殖细胞分化 – 早期胚胎发育过程中的细胞分化 – 果蝇胚胎早期发育中的细胞分化
一、细胞分化
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，产生各不 相同的细胞类群的过程。
（2）再生
不同的有机体 再生能力有明显 差异
再生现象从 另一侧面反映了 细胞的全能性
蝾螈肢体的切除 再生
（二）细胞的全能型与多能干细胞
1.细胞的全能性：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。
植物的体细胞，在适宜的条件下可培育成正常的 植株
动物的受精卵及卵裂早期的胚胎细胞是具有全能 的细胞
6.染色质变化与基因重排对细胞分化的影响二、 胚
胎发育中的细胞分化 生殖细胞的分化 早期胚胎发育过程中的细胞分化
（一）生殖细胞的分化
（1）SRY的发现 性别分化实际上是性腺细胞的分化 性腺是一个极为特殊的器官大多数器官的发