細(xì)胞生物學(xué) 12細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控

第十二章細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控第十二章細(xì)胞分化與基因表達(dá)調(diào)控細(xì)胞分化的一些概念、知識(shí)干細(xì)胞（提一下，選修課中詳細(xì)講）癌細(xì)胞真核生物基因表達(dá)的調(diào)控（不作重點(diǎn)）

一、細(xì)胞分化的一些概念、知識(shí)1、細(xì)胞分化在個(gè)體發(fā)育中,細(xì)胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過(guò)程稱為細(xì)胞分化其本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，即基因表達(dá)調(diào)控的結(jié)果2、個(gè)體發(fā)育從受精卵形成胚胎，再由胚胎生長(zhǎng)發(fā)育成個(gè)體的過(guò)程稱為個(gè)體發(fā)育(individualdevelopment)3、配子的形成、受精作用、胚胎發(fā)育（不講）胚胎發(fā)育：經(jīng)一系列卵裂(cleavage)

形成原腸胚(gastrula)原腸胚是由三層細(xì)胞層構(gòu)成：（1）外胚層形成上皮覆蓋在外表面(皮膚和腺體)以及中性組織；（2）內(nèi)胚層分化成的上皮覆蓋在組織的內(nèi)表面（胃腸和相關(guān)的腺體）；（3）中胚層最終發(fā)育成擴(kuò)散的海綿網(wǎng)狀間充質(zhì)細(xì)胞（mesenchymecell），這些細(xì)胞形成支持細(xì)胞，如肌肉、軟骨、骨、血和結(jié)締組織4、形態(tài)建成（morphogenesis）胚胎發(fā)育不僅需要將分裂產(chǎn)生的細(xì)胞分化成具有不同功能的特異的細(xì)胞類型，同時(shí)要將一些細(xì)胞組成功能和形態(tài)不同的組織和器官，最后形成一個(gè)具有表型特征個(gè)體，這一過(guò)程稱為形態(tài)建成7、細(xì)胞分化中的核質(zhì)關(guān)系

細(xì)胞質(zhì)能夠影響細(xì)胞核的基因表達(dá)

細(xì)胞核起決定作用

●傘藻移植實(shí)驗(yàn)●蛙的核移植■細(xì)胞分化中最顯著的特點(diǎn)是分化狀態(tài)的穩(wěn)定性。特別在高等真核生物中,分化狀態(tài)一旦建立,其分化狀態(tài)是十分穩(wěn)定的,并能遺傳給許多細(xì)胞世代。

（1）轉(zhuǎn)分化：一種類型的分化細(xì)胞轉(zhuǎn)變成另一種類型的分化細(xì)胞的現(xiàn)象。包括脫分化和再分化兩過(guò)程（2）

脫分化(dedifferentiation)又稱去分化。是指分化細(xì)胞失去特有的結(jié)構(gòu)和功能變?yōu)榫哂形捶只?xì)胞特性的過(guò)程（3）全能性(totipotency)分化細(xì)胞保留著全部的核基因組,具有發(fā)育為完整個(gè)體的潛能,稱為全能性■全能性的驗(yàn)證：植物方面取得突破。1958年Steward等利用胡蘿卜根的韌皮部組織培養(yǎng)出了完整的新植株在動(dòng)物方面,最早是通過(guò)對(duì)兩棲類蛙的核移植證明完全分化的細(xì)胞核具有全能性1977年英國(guó)科學(xué)家利用乳腺細(xì)胞與去核的羊的卵細(xì)胞融合，克隆了一只小羊，從實(shí)踐上證明了高度分化的哺乳動(dòng)物動(dòng)物細(xì)胞具有全能性

由單個(gè)分化細(xì)胞再生成完整的植株

蛙的核移植實(shí)驗(yàn)

4、再生(regeneration)生物體的整體或器官受外力作用發(fā)生創(chuàng)傷而部分丟失,在剩余部分的基礎(chǔ)上又生長(zhǎng)出與丟失部分在形態(tài)與功能上相同的結(jié)構(gòu),這一修復(fù)過(guò)程稱為再生■根據(jù)基因同細(xì)胞分化的關(guān)系,可以將基因分為兩大類:

一類是看家基因,是維持細(xì)胞最低限度功能所不可少的基因另一類是組織特異性(tissue-specificgene)表達(dá)的基因,或稱為奢侈基因，這類基因與各類細(xì)胞的特殊性有直接的關(guān)系,是在各種組織中進(jìn)行不同的選擇性表達(dá)的基因?！黾?xì)胞分化的關(guān)鍵是細(xì)胞按照一定程序發(fā)生差別基因表達(dá)(differentialgeneexpression),

開(kāi)放某些基因,關(guān)閉某些基因多基因的差別表達(dá)對(duì)發(fā)育的控制

干細(xì)胞●干細(xì)胞(stemcells,SC)是一類具有自我復(fù)制能力(self-renewing)的多潛能細(xì)胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞

●干細(xì)胞有兩種分類方法：一是根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細(xì)胞(embryonicstemcell，ES)和成體干細(xì)胞(somaticstemcell)第二種分類方法是根據(jù)干細(xì)胞的發(fā)育潛能分為三類：全能干細(xì)胞(totipotentstemcell,TSC)、多能干細(xì)胞（pluripotentstemcell）和單能干細(xì)胞（unipotentstemcell）●干細(xì)胞具有幾個(gè)顯著的特點(diǎn):①干細(xì)胞本身不是終末分化細(xì)胞②干細(xì)胞能無(wú)限地分裂;③干細(xì)胞分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞只能在兩種途徑中選擇其一:1、保持親代特征,仍作為干細(xì)胞,2、不可逆地向終末分化。

癌細(xì)胞腫瘤（tumor，neoplasm）是一種基因病，但并非是遺傳的指細(xì)胞在致瘤因素作用下，基因發(fā)生了改變，失去對(duì)其生長(zhǎng)的正常調(diào)控，導(dǎo)致異常增生1、分類：可分為良性和惡性腫瘤兩大類：良性腫瘤生長(zhǎng)緩慢，與周圍組織界限清楚，不發(fā)生轉(zhuǎn)移惡性腫瘤后者生長(zhǎng)迅速，可轉(zhuǎn)移到身體其它部位惡性腫瘤也叫癌癥（cancer）

癌細(xì)胞的主要特征

癌細(xì)胞有三個(gè)顯著的基本特征即：不死性遷移性失去接觸抑制二、癌細(xì)胞的生理特征1、細(xì)胞周期失控，不受正常生長(zhǎng)調(diào)控系統(tǒng)的控制，能持續(xù)的分裂與增殖2、具有遷移性，細(xì)胞粘著和連接相關(guān)的成分（如ECM（細(xì)胞外基質(zhì)）、CAM（細(xì)胞粘著分子））發(fā)生變異或缺失。細(xì)胞失去與細(xì)胞間和細(xì)胞外基質(zhì)間的聯(lián)結(jié)，易于從腫瘤上脫落3、接觸抑制喪失，腫瘤細(xì)胞即使堆積成群，仍然可以生長(zhǎng)。正常細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞通過(guò)分裂增殖并鋪滿培養(yǎng)器皿的表面形成單層(monolayer)后即停止分裂，這種現(xiàn)象稱作接觸抑制(contactinhibition)。

腫瘤轉(zhuǎn)移的過(guò)程

4、去分化現(xiàn)象，已知腫瘤細(xì)胞中表達(dá)的胎兒同功酶達(dá)20余種。胎兒甲種球蛋白（甲胎蛋白）是胎兒所特有的。但在肝癌細(xì)胞中表達(dá)，因此可做肝癌早期檢定的標(biāo)志特征。5、對(duì)生長(zhǎng)因子需要量降低在體外培養(yǎng)的細(xì)胞的培養(yǎng)基中補(bǔ)充一定濃度的血清，而血清的作用是提供生長(zhǎng)因子，如表皮生長(zhǎng)因子、胰島素等。6、代謝旺盛，腫瘤組織的DNA和RNA聚合酶活性均高于正常組織，核酸分解過(guò)程明顯降低，DNA和RNA的含量均明顯增高。7、蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強(qiáng)，但合成代謝超過(guò)分解代謝8、可移植性，正常細(xì)胞移植到宿主體內(nèi)后，由于免疫反應(yīng)而被排斥，多不易存活。如人的腫瘤細(xì)胞可移植到鼠類體內(nèi)，形成移植瘤腫瘤形成

分為內(nèi)因外因一、腫瘤形成的外因

根據(jù)致癌物的性質(zhì)可將其分為化學(xué)、生物和物理致癌物三大類（一）化學(xué)致癌物：亞硝胺類在變質(zhì)的蔬菜及食品中含量較高，能引起消化系統(tǒng)、腎臟等多種器官的腫瘤

多環(huán)芳香烴類

，

這類物質(zhì)廣泛存在于瀝青、汽車廢氣、煤煙、香煙及熏制食品中氯乙烯，應(yīng)用最廣的一種塑料聚氯乙烯，是由氯乙烯單體聚合而成某些重金屬，如鉻、鎳、砷等也可致癌

（二）生物性致癌因素

1．腫瘤病毒：癌基因的來(lái)源分為兩類，一類是細(xì)胞癌基因(cellularoncogene，c-onc)，由細(xì)胞原癌基因突變而來(lái)；另一類是病毒癌基因(viraloncogene，v-onc)。

與人類腫瘤發(fā)生關(guān)系密切的有四類病毒①逆轉(zhuǎn)錄病毒（如T細(xì)胞淋巴瘤病毒，HTLV－I）RNA病毒②乙型肝炎病毒