昆醫(yī)分生下細(xì)胞分化節(jié)課演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共74頁(yè)。（優(yōu)選）昆醫(yī)分生下細(xì)胞分化節(jié)課當(dāng)前2頁(yè)，總共74頁(yè)。

細(xì)胞分化(celldifferentiation)：

指?jìng)€(gè)體發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞后代之間在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化組成和功能上向?qū)Ｒ恍院吞禺愋苑较虬l(fā)展，逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定性差異的過(guò)程。1.細(xì)胞分化的概念當(dāng)前3頁(yè)，總共74頁(yè)。紅細(xì)胞脂肪細(xì)胞肌細(xì)胞骨細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞當(dāng)前4頁(yè)，總共74頁(yè)。時(shí)：個(gè)體在不同的發(fā)育時(shí)期細(xì)胞之間的分化；

空：分布在不同位置的同一種細(xì)胞的后代之間向不同方向的分化。細(xì)胞分化的時(shí)空變化當(dāng)前5頁(yè)，總共74頁(yè)。當(dāng)前6頁(yè)，總共74頁(yè)。(1)合成特異性蛋白質(zhì)紅細(xì)胞→血紅蛋白;上皮細(xì)胞→角蛋白(2)細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)新組裝的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)肌細(xì)胞→肌節(jié)和肌漿網(wǎng);

上皮細(xì)胞→細(xì)胞骨架；神經(jīng)細(xì)胞→離子通道2.細(xì)胞分化的標(biāo)志當(dāng)前7頁(yè)，總共74頁(yè)。(3)細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)變化

神經(jīng)細(xì)胞→突觸;紅細(xì)胞→核丟失

各特征的出現(xiàn)與功能相統(tǒng)一。當(dāng)前8頁(yè)，總共74頁(yè)。

3．分化的不可逆性

(1)細(xì)胞分化是細(xì)胞原有的全能性分化潛能逐漸減少和消失的過(guò)程。一般自然情況下，細(xì)胞一旦分化不可能再逆轉(zhuǎn)到未分化狀態(tài)。當(dāng)前9頁(yè)，總共74頁(yè)。(2)特殊情況下的逆轉(zhuǎn)：①人為因素：體外培養(yǎng)外周血細(xì)胞淋巴細(xì)胞淋巴母細(xì)胞樣細(xì)胞恢復(fù)分裂能力。逆轉(zhuǎn)PHA當(dāng)前10頁(yè)，總共74頁(yè)。②腫瘤細(xì)胞：已關(guān)閉的胚胎期基因重新開(kāi)啟，表達(dá)胚胎期蛋白，如肝癌細(xì)胞、胰腺癌細(xì)胞表達(dá)甲胎蛋白。當(dāng)前11頁(yè)，總共74頁(yè)。二、細(xì)胞的全能性和細(xì)胞決定當(dāng)前12頁(yè)，總共74頁(yè)。(一)細(xì)胞的全能性及全能性細(xì)胞1.細(xì)胞全能性(totipotency)：?jiǎn)蝹€(gè)細(xì)胞在一定條件下可分化發(fā)育為完整個(gè)體的分化潛能稱(chēng)為全能性。2.全能性細(xì)胞：全能性細(xì)胞可表達(dá)基因組中任何基因，分化為個(gè)體的任一種細(xì)胞。如受精卵。當(dāng)前13頁(yè)，總共74頁(yè)。3．細(xì)胞的多能性(pluripotency)：在發(fā)育過(guò)程中，細(xì)胞的分化潛能逐漸受到限制，失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力，只具有分化成多種組織細(xì)胞的潛能，稱(chēng)細(xì)胞的多能性。如中胚層細(xì)胞只分化為本胚層的組織。當(dāng)前14頁(yè)，總共74頁(yè)。4．細(xì)胞的單能性(monopotency)：有的細(xì)胞只能分化為一種特定的細(xì)胞，如單能造血干細(xì)胞，紅系干細(xì)胞只能分化為紅細(xì)胞，這種分化潛能稱(chēng)之為～。

5．核的全能性：分化成熟的體細(xì)胞核仍具有發(fā)育成一個(gè)完整個(gè)體的能力，稱(chēng)核的全能性。當(dāng)前15頁(yè)，總共74頁(yè)。

如多利羊的產(chǎn)生，是由分化成熟的乳腺細(xì)胞核與去核的卵細(xì)胞融合發(fā)育而來(lái)，含有乳腺細(xì)胞的遺傳物質(zhì)。當(dāng)前16頁(yè)，總共74頁(yè)。當(dāng)前17頁(yè)，總共74頁(yè)。當(dāng)前18頁(yè)，總共74頁(yè)?！翱寺∨Ｖ浮睏钕蛑?/p>

（1959年7月—2009年2月）

生命的密度

2010-08-25南方周末

楊向中于2009年2月5日去世，他的去世使科學(xué)界失去了一位家畜育種方面的先驅(qū)，一位克隆技術(shù)的堅(jiān)定支持者，一位熱情的國(guó)際主義者，一位非常勇敢的人。我們將深深地懷念他。——克隆羊“多利”之父維爾穆特（IanWilmut）當(dāng)前19頁(yè)，總共74頁(yè)。1999年楊向中和他的克隆牛艾米在美國(guó)康州大學(xué)的奶牛養(yǎng)殖場(chǎng)。艾米是繼克隆羊多利之后的又一項(xiàng)具有里程碑意義的成果。當(dāng)前20頁(yè)，總共74頁(yè)。我們倆通力合作，完成了一系列生物克隆研究前沿的論文——關(guān)于端粒（telomere）衰老問(wèn)題和雌性動(dòng)物X染色體激活的研究發(fā)表于《自然遺傳學(xué)》，克隆動(dòng)物印記發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院刊》等。多項(xiàng)研究成果引起了同行的注意，很多成果開(kāi)辟了克隆研究的新領(lǐng)域。當(dāng)前21頁(yè)，總共74頁(yè)。2011年4月于康州大學(xué)當(dāng)前22頁(yè)，總共74頁(yè)。2011年4月于康州大學(xué)當(dāng)前23頁(yè)，總共74頁(yè)。當(dāng)前24頁(yè)，總共74頁(yè)。（二）細(xì)胞決定1．細(xì)胞決定(celldetermination)：細(xì)胞決定是指細(xì)胞從分化方向確定開(kāi)始到出現(xiàn)特異形態(tài)特征之前的過(guò)程，簡(jiǎn)稱(chēng)決定。細(xì)胞在決定的狀態(tài)下，無(wú)形態(tài)及生化的特異性，但細(xì)胞沿著特定類(lèi)型分化的能力已穩(wěn)定下來(lái)。當(dāng)前25頁(yè)，總共74頁(yè)。2.細(xì)胞決定發(fā)生的時(shí)期：

胚胎發(fā)育：受精卵→卵裂期→囊胚期(桑椹胚)→原腸胚(三胚層形成)→器官形成成體細(xì)胞決定發(fā)生在三胚層形成期。當(dāng)前26頁(yè)，總共74頁(yè)。

以?xún)蓷?lèi)做實(shí)驗(yàn)，正常情況下：顯微手術(shù)：異位交換移植。預(yù)定腹部表皮的細(xì)胞另一胚胎預(yù)定腦的部位；將預(yù)定腦的細(xì)胞另一胚胎預(yù)定腹部表皮的部位。發(fā)育發(fā)育原腸胚腹部外胚層(預(yù)定表皮)腹部皮膚表皮前頂端外胚層(預(yù)定腦)腦

移植移植當(dāng)前27頁(yè)，總共74頁(yè)。

若早原腸胚期移植，被移植細(xì)胞按當(dāng)?shù)丶?xì)胞分化。若晚原腸胚期移植，則發(fā)生錯(cuò)位分化，即：腹部外胚層(預(yù)定表皮)原腸胚前頂端腹部表皮前頂端外胚層(預(yù)定腦)原腸胚腹部腦移植移植發(fā)育發(fā)育當(dāng)前28頁(yè)，總共74頁(yè)。表明原腸胚晚期細(xì)胞分化方向已決定，即使外界環(huán)境條件改變，分化方向不變。當(dāng)前29頁(yè)，總共74頁(yè)。3．卵細(xì)胞質(zhì)對(duì)早期胚胎細(xì)胞決定

的作用當(dāng)前30頁(yè)，總共74頁(yè)。(1)受精卵卵裂時(shí)核物質(zhì)均等分配，子細(xì)胞是等能的。(2)受精卵細(xì)胞質(zhì)物質(zhì)分布不均一，卵裂時(shí)分配不均等，對(duì)細(xì)胞分化有重要影響。(3)受精卵細(xì)胞質(zhì)中影響分化的物質(zhì)稱(chēng)決定子，其在受精卵中的特殊定位以及卵裂時(shí)的不均等分配，稱(chēng)為細(xì)胞質(zhì)定域。當(dāng)前31頁(yè)，總共74頁(yè)。

細(xì)胞質(zhì)定域決定胚胎的發(fā)育例如，蛙受精卵的灰新月物質(zhì)決定脊索中胚層和神經(jīng)板的分化。自然情況下第一次卵裂垂直于灰新月，兩個(gè)子細(xì)胞各得1/2灰新月，都能發(fā)育成正常胚胎。人為控制第一次卵裂平行于灰新月:含灰新月物質(zhì)的子細(xì)胞正常胚胎不含灰新月物質(zhì)的子細(xì)胞不能正常發(fā)育發(fā)育當(dāng)前32頁(yè)，總共74頁(yè)。

（4）分化的可逆性一般細(xì)胞分化不可逆，在特殊情況下有一定可逆性。去分化：分化細(xì)胞失去分化特性，可逆地變?yōu)榫哂形捶只?xì)胞特性的過(guò)程。轉(zhuǎn)分化(再分化)：細(xì)胞從一種分化狀態(tài)經(jīng)去分化變?yōu)榱硪环N分化狀態(tài)。

當(dāng)前33頁(yè)，總共74頁(yè)。

植物營(yíng)養(yǎng)器官→去分化→再分化→完整植株。蠑螈的斷肢：已分化的肌細(xì)胞丟失肌原纖維重新進(jìn)入分裂形成完整新肢。

去分化再分化當(dāng)前34頁(yè)，總共74頁(yè)。第二部分

細(xì)胞分化的分子基礎(chǔ)當(dāng)前35頁(yè)，總共74頁(yè)。一、細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)1.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，即奢侈基因的表達(dá)使細(xì)胞合成特異蛋白質(zhì)。

2.基因組基因分為兩類(lèi):

持家基因(houskeepinggene)

奢侈基因(luxurygene)

奢侈基因占基因總數(shù)的5～10%。當(dāng)前36頁(yè)，總共74頁(yè)。

(1)持家基因：指導(dǎo)合成細(xì)胞維持生存所必須的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)的基因。如合成組蛋白、膜蛋白、核糖體蛋白、細(xì)胞周期蛋白等的基因。

(2)奢侈基因：指導(dǎo)合成細(xì)胞分化的各種特異蛋白質(zhì)的基因。如合成肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白、角蛋白、血紅蛋白等的基因。當(dāng)前37頁(yè)，總共74頁(yè)。二、細(xì)胞分化基因表達(dá)的調(diào)節(jié)

細(xì)胞分化過(guò)程中基因表達(dá)的調(diào)節(jié)主要表現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平上，其中以轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)更為重要。當(dāng)前38頁(yè)，總共74頁(yè)。

轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)：

（1）DNA甲基化

DNA復(fù)制后，在甲基化酶催化下將S-腺苷甲基轉(zhuǎn)移到胞嘧啶的5’位上完成對(duì)堿基的修飾。甲基化位置可阻止轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，因此，DNA甲基化與基因轉(zhuǎn)錄當(dāng)前39頁(yè)，總共74頁(yè)。抑制密切相關(guān)。（2）活化染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的特異調(diào)控區(qū)

Dnasel敏感位點(diǎn)常是轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合部位，與基因轉(zhuǎn)錄活性密切相關(guān)。當(dāng)前40頁(yè)，總共74頁(yè)。

（3）各種調(diào)控元件調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄

調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄的各種調(diào)控原件包括順式調(diào)控原件啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等和參與啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、沉默子等DNA結(jié)合的反式調(diào)控因子（各種轉(zhuǎn)錄因子）當(dāng)前41頁(yè)，總共74頁(yè)。

順式作用元件：是DNA的特異序列，可被反式作用因子(DNA調(diào)節(jié)蛋白)識(shí)別并結(jié)合，從而對(duì)其鄰近基因的轉(zhuǎn)錄起調(diào)節(jié)作用。順式作用元件不編碼蛋白質(zhì)，位于基因旁側(cè)或內(nèi)含子中。當(dāng)前42頁(yè)，總共74頁(yè)。（4）核內(nèi)RNA（nRNA）的選擇加工轉(zhuǎn)錄后形成的核轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為核RNA（nRNA）即不均一RNA(hnRNA)，長(zhǎng)度和種類(lèi)都大于mRNA，僅有10％～20％的nRNA進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，成為成熟的mRNA。當(dāng)前43頁(yè)，總共74頁(yè)。

nRNA和mRNA在種類(lèi)上的差異與nRNA的選擇性加工有關(guān)，在轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程中，因剪接而形成不同的mRNA。此外，還有5’戴帽和3’加尾的修飾方式。是細(xì)胞分化的重要機(jī)制。當(dāng)前44頁(yè)，總共74頁(yè)。（5）專(zhuān)一mRNA的降解

mRNA的專(zhuān)一性降解也是轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)的一條途徑。例如哺乳動(dòng)物成紅細(xì)胞的分化過(guò)程中，早期細(xì)胞合成若干種mRNA，但最后幾次細(xì)胞分裂時(shí)，只有珠蛋白mRNA被保留下來(lái)。當(dāng)前45頁(yè)，總共74頁(yè)。

翻譯水平的調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)不同，細(xì)胞不具備專(zhuān)門(mén)翻譯某種mRNA而不翻譯其它mRNA的調(diào)節(jié)機(jī)制。翻譯調(diào)控通常是通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞的整體翻譯水平來(lái)實(shí)現(xiàn)的。以上理論需要重新定義

翻譯水平的調(diào)節(jié)當(dāng)前46頁(yè)，總共74頁(yè)。第三部分

影響細(xì)胞分化的因素當(dāng)前47頁(yè)，總共74頁(yè)。細(xì)胞內(nèi)因素1.細(xì)胞核在細(xì)胞分化中的作用在細(xì)胞分化過(guò)程中，細(xì)胞核發(fā)揮最重要作用，是物質(zhì)基礎(chǔ)。生物的任何性狀都是由遺傳物質(zhì)決定的，而遺傳物質(zhì)位于細(xì)胞核；當(dāng)前48頁(yè)，總共74頁(yè)。

細(xì)胞質(zhì)對(duì)細(xì)胞分化的決定作用是通過(guò)調(diào)控細(xì)胞核基因的表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)驗(yàn)證明，沒(méi)有細(xì)胞核，卵裂不會(huì)發(fā)生，也沒(méi)有細(xì)胞分化，細(xì)胞在早期便死亡。當(dāng)前49頁(yè)，總共74頁(yè)。2.細(xì)胞質(zhì)在細(xì)胞分化中的作用

受精卵每次分裂，細(xì)胞核物質(zhì)經(jīng)過(guò)復(fù)制倍增，并均等分配到兩個(gè)子細(xì)胞中。而細(xì)胞質(zhì)中的組分，經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)重新改組，不均等地分配到不同的子細(xì)胞中，從而直接當(dāng)前50頁(yè)，總共74頁(yè)?；蜷g接決定胚胎的主要器官區(qū)域的位置，這種細(xì)胞質(zhì)的不均質(zhì)性對(duì)胚胎的早期發(fā)育有很大影響，在一定程度上決定了細(xì)胞的早期分化。當(dāng)前51頁(yè)，總共74頁(yè)。3.核質(zhì)相互作用在細(xì)胞分化中的作用細(xì)胞是一個(gè)整體，細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間有非常密切的協(xié)調(diào)關(guān)系。一方面細(xì)胞核基因?qū)?xì)胞質(zhì)的代謝起調(diào)節(jié)作用；另一方面，細(xì)胞質(zhì)對(duì)核內(nèi)基因的活性有控制作用。當(dāng)前52頁(yè)，總共74頁(yè)。

正是由于核質(zhì)間這種相互作用的不斷進(jìn)行，不同細(xì)胞在時(shí)空上按層次有序表達(dá)和關(guān)閉，直至終末分化，產(chǎn)生各種不同類(lèi)型的細(xì)胞。當(dāng)前53頁(yè)，總共74頁(yè)。細(xì)胞外因素1.環(huán)境因素在細(xì)胞分化中的作用細(xì)胞分化受到環(huán)境中各種因子的影響，主要是細(xì)胞微環(huán)境的影響。如雞胚間質(zhì)細(xì)胞既可分化為肌細(xì)胞，又可分化為軟骨細(xì)當(dāng)前54頁(yè)，總共74頁(yè)。胞，輔酶1的含量決定其分化方向。含量高，分化為肌細(xì)胞；含量低，分化為軟骨細(xì)胞。此外，還有光線(xiàn)、溫度等因素的影響。當(dāng)前55頁(yè)，總共74頁(yè)。2.細(xì)胞間的相互作用在細(xì)胞分化中的作用（1）胚胎誘導(dǎo)胚胎發(fā)育過(guò)程中，一部分細(xì)胞對(duì)鄰近的另一部分細(xì)胞產(chǎn)生影響并決定其分化的作用稱(chēng)為胚胎誘導(dǎo)。被誘導(dǎo)發(fā)生分化的細(xì)胞稱(chēng)為反應(yīng)細(xì)胞。誘導(dǎo)分化現(xiàn)象在動(dòng)物胚胎發(fā)育過(guò)程中普遍存在。當(dāng)前56頁(yè)，總共74頁(yè)。（2）分化抑制

細(xì)胞間的相互作用除了有誘導(dǎo)作用外，還有相互抑制分化的作用。在胚胎發(fā)育的過(guò)程中，已分化的細(xì)胞抑制鄰近細(xì)胞進(jìn)行相同分化而產(chǎn)生的負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，稱(chēng)為分化抑制。當(dāng)前57頁(yè)，總共74頁(yè)。（3）細(xì)胞數(shù)量效應(yīng)小鼠胚胎胰腺原基在體外進(jìn)行組織培養(yǎng)時(shí)，可發(fā)育成具有功能的胰腺組織，但如果將其切成小塊培養(yǎng)，則不能形成胰腺組織，如果再把小塊合起來(lái)，又可形成胰腺組織?？梢?jiàn)細(xì)胞數(shù)量對(duì)誘導(dǎo)組織形成是必要的。當(dāng)前58頁(yè)，總共74頁(yè)。（4）細(xì)胞外基質(zhì)

細(xì)胞外基質(zhì)在胚胎發(fā)育和細(xì)胞分化中具有重要作用。（5）激素對(duì)細(xì)胞分化的作用當(dāng)前59頁(yè)，總共74頁(yè)。第四部分

細(xì)胞分化與腫瘤細(xì)胞

當(dāng)前60頁(yè)，總共74頁(yè)。

腫瘤細(xì)胞是從正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化而來(lái)的不受控制的惡性增殖細(xì)胞，其形態(tài)、功能、代謝和增殖都發(fā)生了深刻的可遺傳的變化。因此，腫瘤細(xì)胞的惡性變屬于細(xì)胞的惡性分化。當(dāng)前61頁(yè)，總共74頁(yè)。腫瘤細(xì)胞的增殖特點(diǎn)三個(gè)基本特征1.惡性增殖，即增殖失控：?jiǎn)适Ы佑|抑制；體外培養(yǎng)細(xì)胞失去正常細(xì)胞原有的最高分裂次數(shù)的限制，獲得永生性。當(dāng)前62頁(yè)，總共74頁(yè)。2.侵襲性在體內(nèi)，腫瘤細(xì)胞不但增殖失控形成新的腫塊（瘤），而且由于代謝失控，分泌破壞細(xì)胞外基質(zhì)的酶，侵襲破壞周?chē)恼＝M織。3.轉(zhuǎn)移性通過(guò)血管和淋巴管擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移到身體的其它部位形成繼發(fā)性腫瘤。當(dāng)前63頁(yè)，總共74頁(yè)。細(xì)胞分化與腫瘤細(xì)胞的產(chǎn)生癌基因：控制細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖與分化并具有誘導(dǎo)細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化潛能的一類(lèi)基因，其活化和異常表達(dá)，致使細(xì)胞持續(xù)增殖，導(dǎo)致惡性腫瘤。當(dāng)前64頁(yè)，總共74頁(yè)。抑癌基因：正常情況下，對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖起負(fù)性調(diào)節(jié)作用，并有潛在的抑癌作用。當(dāng)前65頁(yè)，總共74頁(yè)。

由此可見(jiàn)，癌基因和抑癌基因編碼的蛋白質(zhì)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化非常重要，當(dāng)這些基因發(fā)生突變將導(dǎo)致正常細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化失調(diào)而發(fā)生腫瘤。分化是正常細(xì)胞和惡性細(xì)胞的分水嶺。當(dāng)前66頁(yè)，總共74頁(yè)。腫瘤細(xì)胞的逆轉(zhuǎn)和誘導(dǎo)分化

細(xì)胞癌變是因正常細(xì)胞惡性分化所致，故控制細(xì)胞惡性分化，使其逆轉(zhuǎn)是人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。腫瘤的分化程度越低、則惡性程度越高。臨床上發(fā)現(xiàn)有的腫瘤可自然消退，有的腫瘤可被藥物誘導(dǎo)分化。當(dāng)前67頁(yè)，總共74頁(yè)。

20世紀(jì)60年代初，人們觀察到視黃基乙酸（retinylacetate

）可阻斷甚至逆轉(zhuǎn)因化學(xué)致癌物引起的前列腺癌；維生素A（甲）酸（retinoicacid）和小劑量砒霜（As2o3）臨床應(yīng)用