細(xì)胞分化與基因調(diào)控王玉娟學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1細(xì)胞分化與基因細(xì)胞分化與基因(jyn)調(diào)控王玉娟調(diào)控王玉娟第一頁，共72頁。 所以，細(xì)胞分化也就是(jish)一種類型的細(xì)胞在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生物化學(xué)特性等方面，穩(wěn)定的轉(zhuǎn)變成多種不同類型細(xì)胞的過程。 細(xì)胞分化過程中，細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的同時，生化特性和生理功能也發(fā)生相應(yīng)的變化，因此細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化特性和生理功能可作為識別細(xì)胞分化的3項指標(biāo)。第一節(jié) 細(xì)胞(xbo)分化的基本概念第2頁/共72頁第二頁，共72頁。第3頁/共72頁第三頁，共72頁。個體個體(gt(gt)組織、器官組織、器官(qgun)(qgun)、系統(tǒng)系統(tǒng)細(xì)胞(xbo)分化示意圖第4頁/共72頁第四頁，共72頁。n

2、當(dāng)細(xì)胞由32-64個細(xì)胞組成時，桑椹胚內(nèi)逐漸形成空隙，形成中空的球形結(jié)構(gòu)，叫胚泡n胚泡階段，可以明顯區(qū)分兩種類型的細(xì)胞，胚極滋養(yǎng)層和內(nèi)細(xì)胞團(tuán)第5頁/共72頁第五頁，共72頁。脊椎動物(jzhudngw)的發(fā)育第6頁/共72頁第六頁，共72頁。第7頁/共72頁第七頁，共72頁。 細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。換句話說，基因表達(dá)的差異形成形態(tài)、功能(gngnng)各異的細(xì)胞。 從分子水平上看，細(xì)胞分化意味著機(jī)體內(nèi)不同細(xì)胞中有不完全一致的基因活性，而表現(xiàn)為某些特異性蛋白質(zhì)的合成。第一節(jié) 細(xì)胞(xbo)分化的基本概念第8頁/共72頁第八頁，共72頁。第9頁/共72頁第九頁，共72頁。第二節(jié) 胚胎(p

3、iti)細(xì)胞的分化 細(xì)胞分化可以出現(xiàn)在生物體的整個生命過程中，但分化最重要的時期是胚胎(piti)期，此時，細(xì)胞分化的表現(xiàn)最典型、最迅速，并且受許多因素的影響。第10頁/共72頁第十頁，共72頁。一 胚胎(piti)細(xì)胞分化的潛能與決定 細(xì)胞做出的發(fā)育選擇稱為細(xì)胞決定。在生物體發(fā)育的早期階段(jidun)，所有細(xì)胞都有發(fā)育成不同組織或細(xì)胞類型的潛能，這種潛能稱為全能性。 第二節(jié) 胚胎(piti)細(xì)胞的分化第11頁/共72頁第十一頁，共72頁。第二節(jié) 胚胎(piti)細(xì)胞的分化一 胚胎細(xì)胞分化(fnhu)的潛能與決定第12頁/共72頁第十二頁，共72頁。 在胚胎3胚層形成后，隨著細(xì)胞空間關(guān)系和微

4、環(huán)境的差異，各胚層細(xì)胞的發(fā)育去向就已經(jīng)決定下來了。這些細(xì)胞分化(fnhu)潛能被局限化，只能發(fā)育成為本胚層的組織、器官。第二節(jié) 胚胎細(xì)胞(xbo)的分化一 胚胎細(xì)胞(xbo)分化的潛能與決定第13頁/共72頁第十三頁，共72頁。 在發(fā)育過程中，各器官的預(yù)定區(qū)逐漸出現(xiàn)，細(xì)胞分化的潛能進(jìn)一步局限化。此時的細(xì)胞具有演變成多種表型的能力，稱為多能細(xì)胞。再進(jìn)一步就是向?qū)Ｄ芊€(wěn)定型分化。因此細(xì)胞決定是發(fā)育潛能逐漸局限化的過程，即選擇基因(jyn)表達(dá)的過渡階段，此時細(xì)胞雖然還沒有可分辨的分化特征，但已具備向某一特定方向分化的能力。第二節(jié) 胚胎細(xì)胞(xbo)的分化一 胚胎細(xì)胞分化(fnhu)的潛能與決定第14

5、頁/共72頁第十四頁，共72頁。 受精卵每次卵裂，細(xì)胞核內(nèi)的物質(zhì)，包括基因組都均勻的分配(fnpi)到子細(xì)胞內(nèi)，所以子細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是相同的。但受精卵細(xì)胞質(zhì)各區(qū)的組分并不相同，卵裂使不同的胞質(zhì)組分分割進(jìn)入各卵裂細(xì)胞。第二節(jié) 胚胎(piti)細(xì)胞的分化二 細(xì)胞質(zhì)的作用(zuyng)第15頁/共72頁第十五頁，共72頁。 從卵母細(xì)胞開始，細(xì)胞質(zhì)或表面區(qū)域(qy)就是不均質(zhì)的，這種不均質(zhì)性，對胚胎的早期發(fā)育有很大影響，在一定程度上決定細(xì)胞的早期分化。這些特殊物質(zhì)被稱為決定子，決定子支配著細(xì)胞分化途徑。第二節(jié) 胚胎細(xì)胞(xbo)的分化二 細(xì)胞質(zhì)的作用(zuyng)第16頁/共72頁第十六頁，共72頁

6、。第17頁/共72頁第十七頁，共72頁。 細(xì)胞質(zhì)通過氧化(ynghu)磷酸化和無氧酵解為細(xì)胞提供了大部分能量，其中核糖體還含有幾乎全部蛋白質(zhì)合成所需要的組裝。細(xì)胞核可提供mRNA和其他核酸分子（tRNA和rRNA）的合成模板。第二節(jié) 胚胎細(xì)胞(xbo)的分化三 核質(zhì)的相互作用第18頁/共72頁第十八頁，共72頁。 因此，核和質(zhì)的作用是相互依存不可分割的，一方面細(xì)胞核中的基因(jyn)對胞質(zhì)的代謝起調(diào)節(jié)作用，另一方面細(xì)胞質(zhì)對核內(nèi)基因(jyn)的活性有控制作用。第二節(jié) 胚胎(piti)細(xì)胞的分化三 核質(zhì)的相互作用第19頁/共72頁第十九頁，共72頁。第二節(jié) 胚胎細(xì)胞(xbo)的分化三 核質(zhì)的相互作

7、用第20頁/共72頁第二十頁，共72頁。第21頁/共72頁第二十一頁，共72頁。 （二）細(xì)胞(xbo)核對細(xì)胞(xbo)質(zhì)的作用 在細(xì)胞(xbo)分化過程中，細(xì)胞(xbo)核起著重要的作用因為遺傳物質(zhì)存在于細(xì)胞(xbo)核中，生物的任何性狀的出現(xiàn)均是由遺傳物質(zhì)決定的。分化細(xì)胞(xbo)之所以能合成特異的蛋白質(zhì)，就是由于細(xì)胞(xbo)核內(nèi)基因組的選擇性表達(dá)，這是細(xì)胞(xbo)分化的基礎(chǔ)。第二節(jié) 胚胎(piti)細(xì)胞的分化三 核質(zhì)的相互作用第22頁/共72頁第二十二頁，共72頁。第23頁/共72頁第二十三頁，共72頁。第24頁/共72頁第二十四頁，共72頁。第二節(jié) 胚胎(piti)細(xì)胞的分化四 細(xì)

8、胞分化(fnhu)的遺傳基礎(chǔ)第25頁/共72頁第二十五頁，共72頁。 第三節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)的外在影響因素 細(xì)胞分化不僅決定于細(xì)胞本身核、質(zhì)關(guān)系(gun x)，還與細(xì)胞間的相互作用密切相關(guān)。如細(xì)胞間的分化誘導(dǎo)作用、位置信息以及激素等，對細(xì)胞的分化與形態(tài)發(fā)生均起重要的作用。第26頁/共72頁第二十六頁，共72頁。一 胚胎誘導(dǎo)對細(xì)胞(xbo)分化的作用 在動物胚胎發(fā)育過程中，一個細(xì)胞與鄰近細(xì)胞的相互作用，在細(xì)胞分化中起著重要作用。各胚層之間能相互促進(jìn)細(xì)胞分化和組織器官發(fā)生，這種現(xiàn)象稱為胚胎誘導(dǎo)(yudo)，一般發(fā)生在內(nèi)胚層和中胚層或外胚層和中胚層之間。第三節(jié) 細(xì)胞(xbo)分化的外在影響因素

9、第27頁/共72頁第二十七頁，共72頁。 中胚層(picng)獨立分化的能力最強，其誘導(dǎo)分化的作用也就最強。中胚層(picng)可作用于相應(yīng)部位的外胚層(picng)或內(nèi)胚層(picng)細(xì)胞，而導(dǎo)致不同胚層(picng)細(xì)胞合成組織特異性蛋白質(zhì)，出現(xiàn)組織分化。 一 胚胎(piti)誘導(dǎo)對細(xì)胞分化的作用第三節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)的外在影響因素第28頁/共72頁第二十八頁，共72頁。一 胚胎(piti)誘導(dǎo)對細(xì)胞分化的作用第三節(jié) 細(xì)胞分化的外在影響(yngxing)因素第29頁/共72頁第二十九頁，共72頁。第30頁/共72頁第三十頁，共72頁。第31頁/共72頁第三十一頁，共72頁。第32頁

10、/共72頁第三十二頁，共72頁。 在組織、器官的建成中，細(xì)胞受到某種指令的控制，從而使動物軀體的組織、器官的大小、形態(tài)受到控制。在特化區(qū)域中，細(xì)胞生長在空間(kngjin)上的局限性對形態(tài)發(fā)生具有重要作用，可使特化的組織器官保持一定大小的形態(tài)和空間(kngjin)位置。因此，位置信息就是使細(xì)胞能正確的按發(fā)育指令進(jìn)行形態(tài)構(gòu)建。第三節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)的外在影響因素二 位置信息在細(xì)胞分化(fnhu)中的意義第33頁/共72頁第三十三頁，共72頁。 在胚胎細(xì)胞發(fā)育早期，鄰近細(xì)胞間的相互作用可誘導(dǎo)細(xì)胞分化；發(fā)育晚期，細(xì)胞分化還受到激素的調(diào)節(jié)。激素由血液循環(huán)輸送到不同部位(bwi)，影響細(xì)胞分化，所

11、以遠(yuǎn)距離的作用主要依靠激素。 第三節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)的外在影響因素三 激素對細(xì)胞(xbo)分化的調(diào)節(jié)作用第34頁/共72頁第三十四頁，共72頁。尾部可促進(jìn)組織破壞，尾部退化，最后完全被吸收，對肢芽，甲狀腺素則可促進(jìn)其生長和分化。第三節(jié) 細(xì)胞(xbo)分化的外在影響因素三 激素(j s)對細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)作用第35頁/共72頁第三十五頁，共72頁。第36頁/共72頁第三十六頁，共72頁。第三節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)的外在影響因素四人體胚胎干細(xì)胞及其他干細(xì)胞的生物學(xué)醫(yī)學(xué)(yxu)意義第37頁/共72頁第三十七頁，共72頁。第38頁/共72頁第三十八頁，共72頁。胚胎(piti)干細(xì)胞第39頁/

12、共72頁第三十九頁，共72頁。第40頁/共72頁第四十頁，共72頁。胞生成素受體，在促紅細(xì)胞生成素的作用下，可經(jīng)分化的原始，幼稚，成熟階段，形成成熟的紅細(xì)胞。其他種類的定向干細(xì)胞則沒有相應(yīng)結(jié)構(gòu)，不能分化成紅細(xì)胞。第41頁/共72頁第四十一頁，共72頁。第42頁/共72頁第四十二頁，共72頁。第四節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)的基因表達(dá) 細(xì)胞分化使同一來源的細(xì)胞產(chǎn)生形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化特性、生理功能上的差異。 從分子(fnz)水平來看，這是由于特定基因活化的結(jié)果。特定基因表達(dá)后合成某些特異性蛋白質(zhì)，執(zhí)行特殊功能，因此，細(xì)胞分化的問題在本質(zhì)上就是基因表達(dá)調(diào)控的問題。實際上，并非細(xì)胞中所有基因都參與細(xì)胞分化過程

13、。第43頁/共72頁第四十三頁，共72頁。 細(xì)胞內(nèi)與分化有關(guān)基因按功能可以分為兩類：1.管家基因，它編碼維持各種細(xì)胞基本活動所必需的結(jié)構(gòu)(jigu)和功能蛋白質(zhì)，這類基因的表達(dá)稱為“基本的表達(dá)”。2.奢侈基因，它編碼細(xì)胞特異性蛋白質(zhì)，對細(xì)胞的生存并無直接影響，但對細(xì)胞分化起重要作用。第四節(jié) 細(xì)胞分化的基因(jyn)表達(dá)第44頁/共72頁第四十四頁，共72頁。一 專一(zhuny)蛋白質(zhì)合成的細(xì)胞表型特化 細(xì)胞分化一般是指細(xì)胞表型的特化，常以細(xì)胞水平明顯可查的指標(biāo)判斷細(xì)胞是否分化和分化程度，如一些特異蛋白的出現(xiàn)，含量和成熟程度。這類蛋白對細(xì)胞自身生存(shngcn)并無直接影響，卻是細(xì)胞向特殊類

14、型分化的物質(zhì)基礎(chǔ)，所以是奢侈蛋白。將那些維持細(xì)胞生命活動所必需的，各類細(xì)胞普遍共有的蛋白質(zhì)稱為管家蛋白。第四節(jié) 細(xì)胞(xbo)分化的基因表達(dá)第45頁/共72頁第四十五頁，共72頁。二 細(xì)胞分化基因(jyn)表達(dá)的調(diào)控 各種細(xì)胞表型的多樣性是由于每種類型的細(xì)胞只表達(dá)其遺傳信息的一部分，即選擇性表達(dá)。這種選擇性表達(dá)的調(diào)控是在轉(zhuǎn)錄(zhun l)水平或翻譯水平進(jìn)行的，而以轉(zhuǎn)錄(zhun l)水平的調(diào)控為主。第四節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)的基因表達(dá)第46頁/共72頁第四十六頁，共72頁。二 細(xì)胞分化基因(jyn)表達(dá)的調(diào)控第四節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)的基因表達(dá)第47頁/共72頁第四十七頁，共72頁。（二

15、）翻譯水平(shupng)調(diào)控 翻譯水平的調(diào)控是指基因轉(zhuǎn)錄的mRNA有選擇性的翻譯成蛋白質(zhì)。在不同細(xì)胞中含有同樣的mRNA，但各種mRNA不能都翻譯成蛋白質(zhì)，而只有不同的mRNA得到翻譯，產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。 而實驗表明，細(xì)胞分化時基因表達(dá)的調(diào)控主要是在轉(zhuǎn)錄水平上進(jìn)行(jnxng)，而不是在翻譯水平上進(jìn)行(jnxng)的。二 細(xì)胞分化基因(jyn)表達(dá)的調(diào)控第四節(jié) 細(xì)胞分化的基因表達(dá)第48頁/共72頁第四十八頁，共72頁。第49頁/共72頁第四十九頁，共72頁。第五節(jié) 細(xì)胞(xbo)分化與癌變 生物體內(nèi)由正常細(xì)胞轉(zhuǎn)變成不受控制的惡性增殖的細(xì)胞的過程，稱為癌變。正常細(xì)胞一旦(ydn)發(fā)生癌變，其生

16、物學(xué)屬性便發(fā)生了本質(zhì)變化。第50頁/共72頁第五十頁，共72頁。一 原癌基因和抑癌基因（一）原癌基因的激活(j hu) 原癌基因的激活與抑癌基因的失活引起正常細(xì)胞的癌變已被公認(rèn)。 原癌基因?qū)τ?duy)細(xì)胞周期與細(xì)胞分化有著極為重要的關(guān)系。第五節(jié) 細(xì)胞(xbo)分化與癌變第51頁/共72頁第五十一頁，共72頁。一 原癌基因和抑癌基因（一）原癌基因的激活(j hu)第五節(jié) 細(xì)胞(xbo)分化與癌變第52頁/共72頁第五十二頁，共72頁。 2.c-fos與分化調(diào)節(jié) c-fos 的表達(dá)不僅在靜止的細(xì)胞被刺激而進(jìn)入細(xì)胞周期時被檢測出來，而且在許多無關(guān)(wgun)的情況下也可以檢測出來，其中包括單核細(xì)胞

17、的分化。單核細(xì)胞，巨噬細(xì)胞，和淋巴細(xì)胞與靜止期成纖維細(xì)胞都不增殖，然而也都可被刺激而重新進(jìn)入細(xì)胞周期。 第53頁/共72頁第五十三頁，共72頁。激下，可重新進(jìn)入細(xì)胞周期。第54頁/共72頁第五十四頁，共72頁。第55頁/共72頁第五十五頁，共72頁。一 原癌基因和抑癌基因第五節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)與癌變（二）抑癌基因的失活第56頁/共72頁第五十六頁，共72頁。 1.Rb基因 在 兒 童 視 網(wǎng) 膜 母 細(xì) 胞 瘤(retinoblastoma,Rb)中發(fā)現(xiàn)(fxin)的Rb 基因，是具有代表性的抑癌基因。 Rb家族的兒童對Rb基因高度敏感，因為所有體細(xì)胞中只有一個Rb基因，在發(fā)育過程中，只

18、需極少數(shù)視網(wǎng)膜細(xì)胞再發(fā)生一次細(xì)胞突變，就可使正常的Rb基因消失，從而觸發(fā)兒童視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤。第57頁/共72頁第五十七頁，共72頁。第58頁/共72頁第五十八頁，共72頁。 2.WT1基因 與Rb具有相似發(fā)病機(jī)制的另一腫瘤，是胚胎腎母細(xì)胞瘤（WT）。WT中一部分同時伴有無虹膜、泌尿系統(tǒng)異常和腦發(fā)育(fy)延遲等先天異常，稱為惡性混合性腎瘤（WAGR）。此綜合征患者可見正常組織中有一條染色體的先天性缺失，在腫瘤中則有雙側(cè)缺失。第59頁/共72頁第五十九頁，共72頁。 3.P53基因 P53基因編碼一個(y )分子量為53000的核蛋白。早期的實驗曾提示P53是一個(y )癌基因，但以后發(fā)現(xiàn)在這些實驗中使用的P53基因并非野生型，而是突變型。第60頁/共72頁第六十頁，共72頁。第61頁/共72頁第六十一頁，共72頁。二 增殖失控(sh kn)與去分化 個體發(fā)育是細(xì)胞有控生長與逐步分化(fnhu)的結(jié)果，而增殖失控與去分化(fnhu)可以引起癌變，因此分化(fnhu)是細(xì)胞正?；虬┳兊姆炙畮X。第五節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)與癌變第62頁/共72頁第六十二頁，共72頁。二 增殖失控(sh kn)與去分化第五節(jié) 細(xì)胞分化(fnhu)與癌變第63頁/共72頁第六十三頁，共72頁。二 增殖失控(sh