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醫學細胞生物學第15章細胞分化(編輯修改稿)

2026-02-09 07:48 本頁面

　

【文章內容簡介】細胞分化細胞變化數量增多細胞形態、結構、生理功能發生穩定性差異發生時間從受精卵開始直至成體，有的細胞（干細胞）終生保持分裂能力，有的細胞（終末分化細胞）發育到一定的時期就停止分裂。從卵裂開始出現細胞分化，在胚胎期達到高峰，在成體中細胞分化僅見于干細胞在個體發育中的意義保持了親代和子代之間遺傳性狀的穩定性；使個體生長沒有細胞分化，生物體就不能進行正常的發育。細胞分化 Vs 細胞分裂細胞分化的基本概念 ? 時空性：分化細胞在特定的空間和時間出現 ? 定向性：細胞決定 ? 穩定性：細胞與細胞之間出現穩定的差異 ? 可逆性：轉分化和去分化，彈性分化 ? 普遍性：分化和分裂相伴而行，是多細胞生物的兩件頭等大事細胞分化的基本概念細胞分化的特點細胞分化 ? 細胞分化的基本概念 ? 細胞分化的分子基礎 ? 細胞分化的影響因素 ? 細胞分化與腫瘤細胞 ? 細胞分化與再生細胞分化的本質 —基因的選擇性（差異）表達在個體發育的過程中，細胞的基因并無丟失，而是出現選擇性表達，轉錄產生不同的 mRNA，翻譯出不同的蛋白質，細胞之間因此出現了差別（分化）。因此基因的選擇性表達（差異表達）是細胞分化的本質。細胞分化的分子基礎根據對細胞分化是否有貢獻，基因可分為：細胞分化的分子基礎基因組內某些基因的表達產物對所有的細胞都是必需的或必不可少的，這些基因在所有細胞中的表達幾乎都是恒定的，稱這些基因為管家基因 (housekeeping gene)。管家基因包括基本代謝過程所需要的酶基因、調節基因及各種細胞結構蛋白的基因。管家基因（ housekeeping gene）兩個特點： ? 維持細胞生存必需 ? 與細胞分化無關管家基因奢侈基因細胞分化的本質 —基因的選擇性（差異）表達基因組內某些基因僅在特定細胞或特定條件下才表達，編碼具有特殊功能的蛋白質產物，稱這些基因為奢侈基因 (luxury gene)。奢侈基因（ luxury gene）細胞分化的分子基礎細胞分化的本質 —基因的選擇性（差異）表達管家基因奢侈基因根據對細胞分化是否有貢獻，基因可分為：兩個特點： ? 細胞生存不一定需要 ? 與細胞分化有關成紅細胞：血紅蛋白和碳酸酐酶表皮細胞：角蛋白漿細胞： ?球蛋白肌纖維：肌球蛋白和肌動蛋白細胞分化的標志： —— 新的特異性蛋白質（特定奢侈蛋白）的合成細胞分化的分子基礎基因選擇性表達的成因 1—— 胞質分配不均卵裂時 , 卵細胞質各區域的組分分布不均。大量胞質組分 (mRNA或蛋白質 ) 不均等分配，這些成分稱為細胞分化決定因子，能決定細胞的發育命運（細胞決定）母源效應基因 bicoid在果蠅中的分布及對果蠅個體發育的影響細胞分化的分子基礎基因選擇性表達的成因 2—— 位置效應 A B 廣泛存在的細胞間對話是同型細胞趨異化的主要原因細胞分化的分子基礎旁分泌因子胞外基質細胞連接基因選擇性表達的成因 3—— 胞間對話細胞分化的分子基礎基因選擇性表達的分子機制 —— 基因表達調控基因表達調控的途徑細胞分化的分子基礎 ? DNA甲基化程度與轉錄活性呈負相關，隨著個體發育的深入，甲基 DNA的比例不斷增加 ? 管家基因呈低甲基化狀態，持續轉錄； ? 特定分化細胞維持相關奢侈基因的低甲基化狀態，而無關的奢侈基因高度甲基化。 DNA甲基化基因選擇性表達的分子機制 — 轉錄水平 ? DNA甲基化是一種可遺傳的基因調節模式 ,可以從一個細胞世代傳到下一代細胞，所以也稱“核記憶” DNA甲基化 DNA甲基化可忠實地得到遺傳細胞分化的分子基礎 M M M M M M M M 基因選擇性表達的分子機制 — 轉錄水平細胞分化的分子基礎 ? DNA甲基化修飾模式（核記憶）可通過生殖細胞傳給下一代，正常情況下，等位基因中只有一個基因表達，而另一個因甲基化被抑制。配子中因甲基化被抑制的基因稱為印跡基因，印跡基因的失調導致等位基因的過表達或不表達。基因選擇性表達的分子機制 — 轉錄水平細胞分化的分子基礎轉錄調控是真核生物控制基因表達的重要調控方式，通過轉錄調控，控制著基因在不同組織中進行選擇性表達，是細胞分化的主要調控方式。真核生物轉錄調控通過轉錄因子完成。真核基因的轉錄調控基因選擇性表達的分子機制 — 轉錄水平 ? 轉錄調節因子的分類（按功能特性） ? 通用（基本）轉錄因子 ——與管家基因的轉錄有關 ? 特異轉錄因子 ——與奢侈基因的轉錄有關是 RNA聚合酶結合啟動子所必需的一組蛋白因子，所有基因轉錄所必需，維持基礎轉錄（本底轉錄），如轉錄因子 TFⅡ D識別結合 TATA box 為個別基因轉錄所必需，決定該基因的時間、空間特異性高頻率轉錄編碼區轉錄起點 TATA GC CAAT TFⅡ RNA聚合酶 II TF TF 增強子沉默子 TF TF 特異性轉錄因子（促進高水平轉錄）通用轉錄因子 (維持基礎轉錄）細胞分化的分子基礎基因選擇性表達的分子機制 — 轉錄水平細胞分化的分子基礎基因選擇性表達的分子機制 — 轉錄水平 ? 含保守性同源盒（ 180bp，種間高度相似）的基因 (群 )，產物為轉錄因子，與前后體軸發育密切相關。突變或異位表達導致身體結構畸形； ? 果蠅同源盒基因稱為 HOM，分為兩簇（ AntpC， BxC），定位于同一染色體上；哺乳動物同源盒基因稱為 HOX； ? 顯著特點：基因成簇沿染色體排列 ,排列順序與基因沿前后體軸表達的順序相一致。同源盒基因（

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