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1、第十三章 细胞分化,医学细胞生物学,目 录,二、细胞分化的特点,三、细胞分化的标志,四、细胞分化的潜能,五、细胞分化的调控,六、细胞分化的影响因素,一、细胞分化的概述,七、细胞分化与肿瘤,2,一、细胞分化的概述,细胞分化（cell differentiation）： 经分裂形成在形态、结构和功能上不同的稳定的细胞类群的过程；是个体发育的基础和核心。,3,几种生物的细胞数目与类型,多细胞有机体是由各种不同类型的细胞组成（如下表），而这些细胞通常是一个受精卵细胞经增殖分裂和细胞分化衍生而来的后裔。,4,细胞分化与机体的正常功能：,细胞分化是个体行使正常功能的保证。 本质：细胞的基因组相同，但表达谱
2、不同；使细胞能行使不同的功能（分工）； 核心：基因是如何有序表达的？（调控）。,5,细胞分化（cell differentiation） 指同一来源的细胞通过分裂逐渐产生结构和功能上稳定差异的过程。,6,（一）稳定性,例:黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。,二、细胞分化的特点,7,（二）高度的遗传稳定性,卵 裂,8,胚泡的结构,9,在细胞出现可识别的形态和功能的差异以前，细胞已经确定分化方向，这种细胞的发育选择叫做细胞决定(cell determination）。,果蝇成虫盘移植试验,无任何分化特征,10,细胞记忆：
3、细胞将信号分子的作用储藏起来，以决定分化的能力（memory fate）。 本质：特定的基因表达谱式（profile）在细胞增殖过程中的传递。,11,（三）细胞生理状态随分化水平提高而变化分裂指数与分化程度成反比肿瘤分化的程度：G1 G2 G3(高 中 低)分化程度越高对环境因子敏感越低（四）细胞分化的时空性1.时间上的分化2.空间上的分化,造血干细胞,前体细胞,祖细胞,功能血细胞,12,（五）能转分化和去分化,在一定条件下，细胞分化是可逆的。植物细胞的去分化表皮细胞在过量维生素A的作用下可以转分化为粘膜上皮细胞；低等动物的再生现象（转分化）。,13,1.新的特异性的蛋白质的合成 角蛋白，肌球
4、蛋白和肌动蛋白等。2.新组装生成的特异性亚细胞结构成份的出现肌节和肌浆网上皮细胞的细胞骨架,三、细胞分化的标志,14,四、细胞分化的潜能,（一）全能性1.在发育过程中细胞潜能逐渐变窄单个细胞在一定条件下分化发育成为完整个体的能力称为细胞全能性（totipotency）。,植物细胞的全能性,15,外、中、内三胚层的细胞只能向发育为本胚层组织器官的方向分化，称为多能性（pluripotency）细胞。动物的体细胞大多数已经 “单能化”。细胞分化的共同规律：,16,分化进程是细胞分化潜能逐渐消失的过程,分化潜能降低,17,爪蟾的核移植及克隆羊实验,2.分化细胞核仍具有全能性,18,3. 医学应用,干
5、细胞治疗的途径,19,A.一次性介入，永久性治疗；B.不需要完全了解疾病发生的确切机理；C.可应用于自身干细胞移植，避免产生免疫排斥反应。,20,最适合于治疗组织坏死性疾病、退行性病变、自体免疫性疾病等。美国科学家已从脂肪组织中成功提取出干细胞，使人们看到了用干细胞临床治疗疾病的曙光。 干细胞可以进行横向分化，多家实验室证明了人的骨髓干细胞可以横向分化为肝脏细胞、肌肉细胞、神经细胞等。,21,胚胎干细胞及其向神经细胞、肝细胞等的诱导分化研究，为发育中基因表达和调控、人体生物工程、药物毒性的研究等方面开辟了广阔的应用前景。,干细胞的横向分化,22,五、细胞分化的调控,奢侈蛋白（luxury pr
6、otein） 这类蛋白对细胞自身生存无直接影响，却是细胞向特殊类型分化的物质基础。如红细胞的血红蛋白、表皮细胞的角蛋白、肌细胞的收缩蛋白、腺细胞的分泌蛋白等。管家蛋白（housekeeping protein） 维持细胞生命活动所必需的，各类细胞普遍共有的蛋白质。膜蛋白、核糖体蛋白、线粒体蛋白、糖酵解酶、核酸聚合酶等。,23,（一）基因的选择性表达是细胞分化的实质,管家基因(house-keeping gene) 不参与细胞分化方向的确定，而仅指导生成维持细胞生存所必需的最基本的蛋白质的基因。奢侈基因（luxury gene） 指导产生细胞分化时出现的各种特异蛋白的基因。 mRNA具有组织特异
7、性，细胞分化实质上是不同特异性基因（奢侈基因）被选择性表达的结果。调节基因（regulatory genes): 其产物负责调节组织特异性基因的表达。,24,分子杂交技术检测基因及其表达,25,实验证据（分子杂交）： 不同的细胞类型（cell types)中，DNA相同，mRNA种类不同，蛋白质种类不同。 结论：相同的基因组在不同细胞中的选择性表达； 细胞分化是基因选择性表达的结果。,26,本节小结,一、概念细胞分化（cell differentiation） 指同一来源的细胞通过分裂逐渐产生结构和功能上稳定差异的过程。二、细胞分化具有高度的遗传稳定性，细胞生理状态随分化水平提高而变化，细胞分化的时空性，能转分化和去分化。三、细胞分化的标志为新的特异性的蛋白质的合成和新组装生成的特异性亚细胞结构成份的出现。四、细胞分化进程是细胞分化潜能逐渐消失的过程。,27,The end,
