细胞分化2ppt课件

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1、第十七章第十七章 细胞分化细胞分化cell differentiation)cell differentiation)细胞分化细胞分化在个体发育过程中，后代细胞间在在个体发育过程中，后代细胞间在形状、构造和生理功能上发生差别的过程称为形状、构造和生理功能上发生差别的过程称为细胞分化。细胞分化。一、细胞分化的根本特征一、细胞分化的根本特征1、形状构造发生差别、形状构造发生差别一个受精卵，卵裂，开场均圆形细胞，后一个受精卵，卵裂，开场均圆形细胞，后期，分化为神经细胞、上皮细胞、肌肉细期，分化为神经细胞、上皮细胞、肌肉细胞等。胞等。各种细胞大小、外形、构造上的差别与功各种细胞大小、外形、构造上的差别

2、与功能相顺应。能相顺应。胚泡胚泡胎儿胎儿一个安康人大约一个安康人大约40109个细胞，个细胞，200多种多种2 2、差别基因表达、差别基因表达普通说来体内各种细胞均含有物种的全部基因，普通说来体内各种细胞均含有物种的全部基因，但并不是全部基因都在活动，在任何时间一但并不是全部基因都在活动，在任何时间一种细胞的基因组中只需少部分基因在活动。种细胞的基因组中只需少部分基因在活动。这些表达的基因大致可分为两类：这些表达的基因大致可分为两类：1 1持家基因持家基因house-keeping genehouse-keeping gene：其：其产物是维持细胞生存所必需的，在各种细胞产物是维持细胞生存所必

3、需的，在各种细胞中都处于活动形状的基因。如微管蛋白的基中都处于活动形状的基因。如微管蛋白的基因、糖酵解酶系基因、核糖体蛋白基因。因、糖酵解酶系基因、核糖体蛋白基因。(2)(2)组织专注基因组织专注基因tissue-specific genetissue-specific gene(luxury gene(luxury gene奢侈基因奢侈基因)：在不同细胞中专：在不同细胞中专注性选择表达的基因，其产物赋予各种类型注性选择表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形状构造特征与生理功能。如皮细胞特异的形状构造特征与生理功能。如皮肤的角蛋白基因，指点合成了表皮细胞特有肤的角蛋白基因，指点合成了表皮细

4、胞特有的角蛋白。的角蛋白。不同类别细胞的基因选择性活动的景象称为差不同类别细胞的基因选择性活动的景象称为差别基因表达。别基因表达。3 3、细胞分化的本质、细胞分化的本质-组织特异性基因在时间组织特异性基因在时间和空间上的差别表达。和空间上的差别表达。分化细胞为什么会有差别基因表分化细胞为什么会有差别基因表达呢？这涉及基因的组织专注性表达调控。达呢？这涉及基因的组织专注性表达调控。真核生物中的差别基因表达要在真核生物中的差别基因表达要在基因表达链的各个环节上进展调理，最后合基因表达链的各个环节上进展调理，最后合成组织专注性蛋白。成组织专注性蛋白。a.a.基因转录程度的调控基因转录程度的调控 加强

5、子的类型和位置在不同基因加强子的类型和位置在不同基因中存在很大差别可调控基因的差别表达；中存在很大差别可调控基因的差别表达；不同的转录因子组合调理不同的专不同的转录因子组合调理不同的专注基因表达等。注基因表达等。b.b.转录后加工程度上的精细调控转录后加工程度上的精细调控 由由DNADNA最初转录的最初转录的RNARNA，在某些细，在某些细胞中被完全降解，而在另一种细胞中胞中被完全降解，而在另一种细胞中可被加工成可被加工成mRNAmRNA；经过前体经过前体RNARNA的选择性剪接可产生的选择性剪接可产生出不同的出不同的mRNAmRNA和蛋白；和蛋白；mRNA mRNA的专注性降解也是控制基因的

6、专注性降解也是控制基因表达的有效途径。表达的有效途径。C C、翻译和翻译后加工与修饰程度的调控、翻译和翻译后加工与修饰程度的调控 mRNA mRNA的翻译效率；的翻译效率；mRNA mRNA的稳定性和半衰期；的稳定性和半衰期；翻译后蛋白的修饰和选择性剪接等。翻译后蛋白的修饰和选择性剪接等。D D、染色体和、染色体和DNADNA程度的调控程度的调控 DNA DNA甲基化对基因转录表达活性具有调甲基化对基因转录表达活性具有调理作用；理作用；染色体的凝缩形状对基因转录表达活性染色体的凝缩形状对基因转录表达活性的影响。的影响。一个基因可以产生多个具有一个基因可以产生多个具有不同定位和功能的蛋白不同定位

7、和功能的蛋白转录起始位点黑色箭头的转录起始位点黑色箭头的可选择性导致多个不同的可选择性导致多个不同的mRNA实体的产生，而实体的产生，而mRNA的选择性拼接导致特定外显子的选择性拼接导致特定外显子的结合。翻译后，含有靶向序的结合。翻译后，含有靶向序列灰色方框部分的蛋白将列灰色方框部分的蛋白将定位到特定的器官，而没有靶定位到特定的器官，而没有靶向序列的蛋白留在胞质中，并向序列的蛋白留在胞质中，并且这些蛋白还可以经受进一步且这些蛋白还可以经受进一步的翻译后修饰加工如磷酸化的翻译后修饰加工如磷酸化P标志等。标志等。4 4、细胞决议、细胞决议cell determinationcell determi

8、nation 细胞在发生形状差别之前的一定时间，细胞分细胞在发生形状差别之前的一定时间，细胞分化命运即已确定。细胞从分化命运确定到出现特定化命运即已确定。细胞从分化命运确定到出现特定形状的过程称为细胞决议。形状的过程称为细胞决议。具有全能性的胚胎细胞和多能性的干细胞程度具有全能性的胚胎细胞和多能性的干细胞程度上，细胞间没有表现出形状上的差别，但经过多代上，细胞间没有表现出形状上的差别，但经过多代分裂，所产生的子细胞却限定向一定方向发育。即分裂，所产生的子细胞却限定向一定方向发育。即细胞的分化方向的限定早于形状差别的出现，细胞细胞的分化方向的限定早于形状差别的出现，细胞决议即意味着细胞内部已发生

9、了稳定的变化，基因决议即意味着细胞内部已发生了稳定的变化，基因活动方式已开场发生改动。活动方式已开场发生改动。5 5、分化细胞的表型稳定性问题、分化细胞的表型稳定性问题去分化与转去分化与转分化分化 普通说来分化细胞的表型要坚持稳定，普通说来分化细胞的表型要坚持稳定，以执行特定的功能。然而在某些条件下，分以执行特定的功能。然而在某些条件下，分化细胞也不稳定，其基因活动方式可发生可化细胞也不稳定，其基因活动方式可发生可逆变化，又回到未分化形状。逆变化，又回到未分化形状。1 1去分化去分化dedifferentiationdedifferentiation已分化已分化细胞又回到未分化形状的过程。细胞

10、又回到未分化形状的过程。2 2转分化转分化transdifferentiationtransdifferentiation细细胞在发生去分化后，可再分化成其它细胞的胞在发生去分化后，可再分化成其它细胞的景象。再分化景象。再分化 在动物中，去分化细胞具有胚胎间充质在动物中，去分化细胞具有胚胎间充质细胞的功能，可再进展分化。细胞的功能，可再进展分化。在植物中，去分化细胞变为薄壁细胞，在植物中，去分化细胞变为薄壁细胞，组成愈伤组织，由愈伤组织再生出丧失的部组成愈伤组织，由愈伤组织再生出丧失的部分或再生植株。分或再生植株。二、细胞发育潜能的变化分化潜能的变化二、细胞发育潜能的变化分化潜能的变化发育潜能

11、发育潜能developmental potentialdevelopmental potential细细胞分化才干的强弱。如受精卵具有分化出各胞分化才干的强弱。如受精卵具有分化出各种组织和细胞的潜能，并能发育成完好的个种组织和细胞的潜能，并能发育成完好的个体体全能性全能性totipotencytotipotency细胞具发育成完好细胞具发育成完好个体的潜能。个体的潜能。多能性多能性pluripotencypluripotency随着胚胎的发育，随着胚胎的发育，有的细胞虽然仍具有分化出多种组织的潜能，有的细胞虽然仍具有分化出多种组织的潜能，但却失去了发育成完好个体的潜能，细胞具但却失去了发育成完

12、好个体的潜能，细胞具有的这种发育潜能称为多能性。如哺乳动物有的这种发育潜能称为多能性。如哺乳动物囊胚的内细胞团细胞具有分化出各种组织的囊胚的内细胞团细胞具有分化出各种组织的多能性。多能性。单能性单能性monopotencymonopotency只能分化出一种细只能分化出一种细胞的才干。胞的才干。受精卵的全能性受精卵的全能性 干细胞能分化为多种类型的细胞干细胞能分化为多种类型的细胞全能细胞多能干细胞一植物细胞的全能性一植物细胞的全能性 发育潜能上植物细胞不同于动物细发育潜能上植物细胞不同于动物细胞，高度分化的植物细胞仍具有发育成胞，高度分化的植物细胞仍具有发育成完好植株的才干，也就是说植物细胞具

13、完好植株的才干，也就是说植物细胞具有全能性。有全能性。用植物体细胞培育产生完好植株。用植物体细胞培育产生完好植株。组织培育再生植株组织培育再生植株植物细胞的全能性植物细胞的全能性 Adventitious shoot formation from leaf explants of the adult plants of Zhanhua winter jujube in WPM containing 4.54 M TDZ and 2.85 M IAA 二动物细胞核的全能性二动物细胞核的全能性P442P442 动物细胞的分化潜能随着分化程度的提高而变动物细胞的分化潜能随着分化程度的提高而变窄，但这

14、种分化潜能的变化是对细胞整体而言的，窄，但这种分化潜能的变化是对细胞整体而言的，对细胞核来说，高度分化的细胞仍保管着物种的全对细胞核来说，高度分化的细胞仍保管着物种的全套基因组，因此高度分化的细胞核仍具有全能性。套基因组，因此高度分化的细胞核仍具有全能性。实验证据：实验证据：细胞核移植实验；细胞核移植实验；分子杂交实验；分子杂交实验；细胞交融实验。细胞交融实验。乳腺细胞核移入去核的卵母细胞中，再植入母羊的子宫中，结果生出了羊羔Dolly三、细胞分化中的核质关系三、细胞分化中的核质关系P457自学自学核与质同等重要，两者缺一不可。卵细胞核与质同等重要，两者缺一不可。卵细胞质的作用很重要，其内有起

15、决议作用的质的作用很重要，其内有起决议作用的物质。卵裂到一定细胞数量后，细胞核物质。卵裂到一定细胞数量后，细胞核的作用越来越大，核内不断有新基因启的作用越来越大，核内不断有新基因启动表达，指点细胞分化。动表达，指点细胞分化。四、细胞间相互作用和环境要素对细胞分化的影四、细胞间相互作用和环境要素对细胞分化的影响响一胚胎诱导一胚胎诱导(embryonic induction)(embryonic induction)动物动物在一定的发育时期，一部分细胞影响相邻细胞在一定的发育时期，一部分细胞影响相邻细胞分化方向的作用。分化方向的作用。二细胞数量效应二细胞数量效应 必需到达一定的数量才干必需到达一定

16、的数量才干发育成相应的组织。发育成相应的组织。三激素的作用：发育晚期激素的调理作用很三激素的作用：发育晚期激素的调理作用很大。蝌蚪成蛙，包括尾的退化和前后肢的构成。大。蝌蚪成蛙，包括尾的退化和前后肢的构成。四环境对细胞分化的影响。四环境对细胞分化的影响。温度变化对海龟性别的影响：低温，全雄性；高温度变化对海龟性别的影响：低温，全雄性；高温，全雌性。温，全雌性。五再生五再生(regeneration)-(regeneration)-生物成体丧失的生物成体丧失的组织或器官重新生长和修复的过程。组织或器官重新生长和修复的过程。植物的再生才干最强，一个体细胞可产植物的再生才干最强，一个体细胞可产生一棵

17、完好的植株；生一棵完好的植株；在动物界，普通以为无脊椎动物的再生在动物界，普通以为无脊椎动物的再生才干要高于脊椎动物的。如海星的一小片组才干要高于脊椎动物的。如海星的一小片组织可再生出一个构造、功能齐全的个体。织可再生出一个构造、功能齐全的个体。再生的类型：按照再生的方式不同分为两类再生的类型：按照再生的方式不同分为两类变形再生变形再生(morphallaxis)(morphallaxis)：经过尚存组织重新进：经过尚存组织重新进展方式构成和重新建立边境而进展的再生过程。展方式构成和重新建立边境而进展的再生过程。再生时保管下来的构造中的位置发生了改动，再生时保管下来的构造中的位置发生了改动，重新表现出原有构造的发育方式，随之按比例重新表现出原有构造的发育方式，随之按比例进展扩展生长，完成再生。进展扩展生长，完成再生。新建再生新建再生epimorphosisepimorphosis：依托新的生长，重：依托新的生长，重新组建失去的构造，如高等动物的再生。新组建失去的构造，如高等动物的再生。THE END