細(xì)胞分化分子機(jī)制ppt課件(已修改)
2025-05-15 03:42 本頁面
【正文】 第四篇 細(xì)胞分化的分子機(jī)制 顯微手術(shù)和基因組學(xué)揭開了發(fā)育控制之迷 … 基因克隆和測序展現(xiàn)出其分子機(jī)理 … … ?第十五章 基因組相同和基因差異表達(dá) ?第十六章 染色質(zhì)水平基因活性的調(diào)控 ?第十七章 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控 ?第十八章 RNA加工水平的調(diào)控 ?第十九章 翻譯和翻譯后的調(diào)控 指多細(xì)胞生物成長發(fā)育中，在一些內(nèi)在機(jī)制作用下，細(xì)胞在結(jié)構(gòu)、形態(tài)、生理功能及生化特征等方面逐漸產(chǎn)生穩(wěn)定性差異，成為多種不同的細(xì)胞類型，以形成個體不同的組織、器官和系統(tǒng)。 一、細(xì)胞分化 受精卵發(fā)育按嚴(yán)格的模式和時間次序發(fā)展，發(fā)育初級的細(xì)胞并非包含成形的形體，而是具備發(fā)育為完整個體的潛力。 這種潛力，來自一組稱為 干細(xì)胞 的分化能力。在個體發(fā)育整個過程中，由于干細(xì)胞的存在使細(xì)胞分化不斷進(jìn)行。 干細(xì)胞 ? 干細(xì)胞有兩方面區(qū)別于其它細(xì)胞的特征： ? 1， 可分化為與自身完全相同的細(xì)胞， 2， 可生產(chǎn)出特異性分化的細(xì)胞。 ? 根據(jù)個體發(fā)育過程中出現(xiàn)的先后次序不同，干細(xì)胞可分為兩類： 胚胎干細(xì)胞 及 成體干細(xì)胞。 ? 胚胎干細(xì)胞 ， 又稱全能干細(xì)胞， 存在于未發(fā)育成熟的胚胎 ，高水平表達(dá)端粒酶，可分化為除構(gòu)成臍胎盤，臍帶等之外的任何一種特定類型細(xì)胞。 即能長成動物的任何組織和器官。 ? 成體干細(xì)胞： 特定組織中的非特異性細(xì)胞，能無限制地分裂和自我更新。所產(chǎn)生的子細(xì)胞有兩種結(jié)果，一是保持親代特性，仍作為干細(xì)胞；二是不可逆地向終末方向發(fā)展，成為一至幾種類型的特定細(xì)胞。 干細(xì)胞命運(yùn)各不相同，但分化機(jī)制相似：調(diào)控基因 指導(dǎo)特異性基因的轉(zhuǎn)錄及特定蛋白質(zhì)的合成，從而細(xì)胞逐步發(fā)展為具有專門功能的特定細(xì)胞類型。 同樣，干細(xì)胞也對鄰近細(xì)胞的生長信號發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致特定基因活化及相應(yīng)蛋白質(zhì)合成，參與細(xì)胞分化，運(yùn)動，或與其它細(xì)胞作用以形成組織。 ? 1970年 Martin Evans首次從小鼠胚囊中分離出小鼠胚胎干細(xì)胞。原被誤認(rèn)為功能單一的干細(xì)胞后被證實(shí)具有自我復(fù)制能力，可分化為人體 206種組織器官的原始細(xì)胞； ? 1998年在人胚囊內(nèi)層細(xì)胞分離出人的胚胎干細(xì)胞，目前通過核移植技術(shù)獲得人胚胎干細(xì)胞 。 ? 干細(xì)胞具有的 能夠穩(wěn)定生存增殖并保持多向分化潛能的特性 使其在遺傳性疾病和組織器官移植領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用前景。 二、 細(xì)胞分化的機(jī)理 ?（一）細(xì)胞分裂的不對稱性 ? 卵細(xì)胞具有極性，細(xì)胞核靠近北極。 ?北極或動物極：極體釋放的部位； ?南極或植物極：相對北極而言 ，母體物質(zhì)主要儲存在于植物極 。 ? 動物卵細(xì)胞中貯存有 大量 mRNA， 呈非均勻分布； ? 用轉(zhuǎn)錄抑制劑放線菌素 D處理海膽受精卵 ， 胚胎發(fā)育仍能進(jìn)行至囊胚期 ? 用蛋白質(zhì)翻譯抑制劑嘌呤霉素處理受精卵 ， 受精卵停止發(fā)育 。 ? 卵裂后的細(xì)胞質(zhì)的特性決定了子細(xì)胞核的分化命運(yùn) 。 ? 昆蟲以表面卵裂的方式形成胚層細(xì)胞的 。 遷入卵的后端極質(zhì)部的細(xì)胞發(fā)育為原始生殖細(xì)胞 ， 用紫外線照射這一區(qū)域 ， 破壞極質(zhì) ， 卵將發(fā)育為無生殖細(xì)胞的不育個體 。 母系基因產(chǎn)物控制卵的不對稱分裂 ?細(xì)胞的不對稱分裂 使姐妹細(xì)胞產(chǎn)生了差異 ?在細(xì)胞分裂時一些重要的分子被不均等地分配到兩個子細(xì)胞中 ?進(jìn)一步更復(fù)雜的模式由細(xì)胞間相互作用產(chǎn)生 ? 胚胎誘導(dǎo) (embryonic induction) ： 胚胎發(fā)育過程中 ， 一部分細(xì)胞影響相鄰細(xì)胞向一定方向分化的作用 。 ? 誘導(dǎo)者 (inductor) ：對其它細(xì)胞起誘導(dǎo)作用的細(xì)胞： ? 脊索可誘導(dǎo)其頂部外胚層發(fā)育成神經(jīng)板 ， 神經(jīng)溝和神經(jīng)管； ? 視胞可誘導(dǎo)其外面的外胚層形成晶體 ， 而晶體又可誘導(dǎo)外胚層形成角膜 。 ? 誘導(dǎo)的相互作用可以在原本等同的細(xì)胞中建立起有序的差異 （二）細(xì)胞間的相互作用 ? 分化抑制： 分化成熟的細(xì)胞可以產(chǎn)生抑素 ，抑制相鄰細(xì)胞發(fā)生同樣的分化 。 ? 如含有成蛙心組織的培養(yǎng)液培養(yǎng)蛙胚 ， 則蛙胚不能發(fā)育出正常的心臟 。 ? 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 ， 可發(fā)育成具有功能的胰腺組織 ， 但如果把胰原基切成 8小塊分別培養(yǎng) ， 則都不能形成胰腺組織 ， 如果再把分開的小塊合起來 ， 又可形成胰腺組織 。 ? 細(xì)胞外基質(zhì)的影響 ? 干細(xì)胞在 IV型膠原和層粘連蛋白上分化為上皮細(xì)胞； ? 在 I型膠原和纖粘連蛋白上形成纖維細(xì)胞； ? 在 II型膠原及軟骨粘連蛋白上發(fā)育為軟骨細(xì)胞 。 ? 激素的作用 ? 如昆蟲的保幼激素和脫皮激素 。 （三）細(xì)胞核與細(xì)胞分化 ? 染色體結(jié)構(gòu)的變化 ? 1） 基因刪除：原生動物 、 昆蟲 、 甲殼動物 。 ? 2） 基因擴(kuò)增： 果蠅多線染色體 。 ? 3） 基因重排： 免疫球蛋白基因 （ 106~108種抗體 ） 。 ? 4） DNA的甲基化與異染色質(zhì)化： 胞嘧啶的甲基化使基因失活 。 ? 基因與細(xì)胞分化 ? 無 論是母體 mRNA的作用還是細(xì)胞間的相互作用 ，其結(jié)果是啟動特定基因的表達(dá) 。 ? 根據(jù)對果蠅 、 家蠶等實(shí)驗(yàn)動物的研究表明： ? 卵受精后 ， 首先表達(dá)的是母體基因；母體基因的產(chǎn)物是轉(zhuǎn)錄因子 ， 沿胚的前后軸形成一個濃度梯度 ， 決定了胚的前后位置和頭尾區(qū)域；控制其它基因的表達(dá)： ? 母體基因 → 間隙基因 → 成對基因 → 體節(jié)極性基因 →同源異形基因 （ homeotic gene， Hox） Gene and Development 母體基因 間隙基因 成對基因 體節(jié)極性基因 同源異形基因 奢侈基因與管家基因 生物體細(xì)胞中含有決定生長分裂和分化的全部基因信息，按其與細(xì)胞分化的關(guān)系，可將這些基因分為兩大類： 奢侈基因 和 管家基因 ?奢侈基因 (luxury
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