细胞分化与基因表达调控(1)
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◆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
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11
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
●细胞分化（cell differentiation） ●癌细胞（cancer cell） ●真核细胞基因表达的调控
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1
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
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2
同源异型基因
8
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
●基本生物学特征
●体外培养的恶性转化细胞的特征
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16
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
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
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6
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；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
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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
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18
二、致 癌 因 素
●多种理化因子致癌 ●DNA与RNA肿瘤病毒致癌
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19
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）
●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
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20
◆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
可编辑版
21
◆调节基因：调节组织特异性基因的表达，起激活 或者阻遏作用
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9
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
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10
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
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Southern 杂交Biblioteka Baidu
Northern 杂交
转分化与再生
●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
●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
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3
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
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4
分子杂交技术检测基因及其表达
卵清蛋白基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 实验方法
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
（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 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
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
7
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
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）
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14
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
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15
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
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12
◆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
动物体细胞核也具有发育全能性
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13
◆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）
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◆干细胞（stem cell）与细胞发育潜能
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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
●细胞分化（cell differentiation） ●癌细胞（cancer cell） ●真核细胞基因表达的调控
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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
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同源异型基因
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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
●基本生物学特征
●体外培养的恶性转化细胞的特征
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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
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
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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；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
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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
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二、致 癌 因 素
●多种理化因子致癌 ●DNA与RNA肿瘤病毒致癌
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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）
●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
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◆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
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◆调节基因：调节组织特异性基因的表达，起激活 或者阻遏作用
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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
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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
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Southern 杂交Biblioteka Baidu
Northern 杂交
转分化与再生
●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
●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
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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
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分子杂交技术检测基因及其表达
卵清蛋白基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 实验方法
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
（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 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
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
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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
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）
可编辑版
14
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
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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
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◆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
动物体细胞核也具有发育全能性
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◆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）
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