第十一章细胞分化（ differentiation ）

第十一章细胞分化（differentiation）

人类早期个体发育示意图

第一节细胞分化的基本概念 一、细胞分化的概念细胞分化是指从受精卵开始的个体发育过程中细胞之间逐渐产生稳定差异的过程。细胞分化也可以说是细胞由形态和功能非专一性（非特化性）状态向形态和功能的专一性（特化性）状态转变的过程。

完整的细胞分化概念包括时间和空间两方面的变化过程 时间上的分化指不同的发育时间内细胞之间的差异。空间上的分化指处于不同空间位置中的同一种细胞的后代之间出现的差异。

分化的主要标志是细胞内开始合成新的特异性的蛋白质；分化的主要标志是细胞内开始合成新的特异性的蛋白质；浆细胞中的γ- 球蛋白肌细胞中的肌球蛋白和肌动蛋白红细胞中的血红蛋白等

细胞分化的分子基础是细胞固有基因的正常的、严格有序的表达；细胞分化的分子基础是细胞固有基因的正常的、严格有序的表达；细胞分化进程是细胞原有的高度可塑性分化潜能逐渐减少和消失的过程；细胞分化和分裂有密切的关系。

分化进程 卵裂桑椹胚（8～16个细胞的卵裂球）卵裂受精卵胚泡皮肤、眼睛和神经系统等外胚层骨骼、血液和肌肉等组织中胚层植入肝、肺和肠以及一些腺体等内胚层

二、细胞的全能性 （一）细胞的全能性单个细胞在一定条件下分化发育成为完整个体的能力称为细胞全能性。这种细胞可以分化为全身各种类型的细胞，从而可以形成各种器官。哺乳动物和人类的受精卵；早期的胚胎细胞（受精卵-8细胞期）

体细胞的全能性 • 体细胞的全能性只保留在少数低等动物中，如水螅的细胞可以发育为一个完整的个体。 • 体细胞核的全能性 • 克隆羊（多利）

多能性细胞 单能性细胞个体发育过程中细胞分化的规律多能单能全能

三、细胞决定 在胚胎发育三胚层期，在细胞之间出现可识别的形态和功能差异之前，细胞已具备按特定的方向分化，最终形成一定表型的细胞的能力。这种细胞的发育选择叫做细胞决定。

细胞决定是细胞潜能逐渐受限的过程，也是有关分化的基因选择性表达前的过渡阶段，具有高度的遗传稳定性。细胞分化具有相对不可逆性去分化转分化如：表皮细胞在过量的维生素A的作用下转分化为粘液细胞

一、细胞分化实质是基因选择性表达的结果 第二节细胞分化的分子基础 1.奢侈基因奢侈基因是表达细胞分化时出现的特异蛋白质的基因，参与细胞分化方向的确定。如表达红细胞中血红蛋白的基因、表达肌细胞中肌动蛋白和肌球蛋白基因 2.管家基因管家基因是表达维持细胞生存所必须的蛋白质的基因，不参与细胞分化方向的确定，如表达染色体的组蛋白、膜蛋白、细胞周期蛋白及酶蛋白的基因等。

转录水平的调控; • 翻译水平的调控; • 蛋白质合成后活性水平的调控。二. 细胞分化基因表达的调控

转录水平的调节 顺式作用元件和反式作用因子启动奢侈基因表达顺式作用元件反式作用因子结合抑制奢侈基因表达调节细胞分化

同源框基因（Hox基因） 同源框异形域蛋白转录因子同源框基因启动基因表达调节细胞分化转录因子和转录调控区结合抑制基因表达

DNA甲基化 抑制转录因子和转录调控区结合 DNA甲基化（CG）抑制基因表达调节细胞分化

血红蛋白合成的调控 • 果蝇唾腺细胞染色体膨松区的生成和消失

第三节影响细胞分化的因素 1. 细胞核对细胞质的作用一、细胞核和细胞质的相互作用对分化的影响。 2.细胞质对细胞核的影响 • 爪蟾的肾细胞核注如到蝾螈的卵母细胞； • HeLa细胞和鸡红细胞融合。

1. 胚胎诱导 二、诱导和抑制对细胞分化的影响在胚胎发育过程中，胚层之间相互促进分化的正向作用称为胚胎诱导或者分化诱导。中胚层脊索外胚层未分化细胞神经板神经管神经褶脑泡原基神经系统晶状体角膜

2.分化抑制 三、激素和细胞粘合分子对分化的影响完成分化的细胞可以通过产生抑素来抑制附近的细胞进行同样的分化，这就是分化抑制四、位置信息对分化细胞的影响第四节细胞分化和癌细胞

小结 第一节细胞分化的基本概念细胞分化、全能性、细胞决定第二节细胞分化的分子基础奢侈基因、管家基因第三节影响细胞分化的因素胚胎诱导、分化抑制第四节细胞分化和癌细胞癌细胞和细胞分化的关系

正常血红蛋白的分子结构 和发育演变 1.分子结构珠蛋白血红蛋白（hemoglobin,Hb) 血红素血红蛋白分子是由四个亚单位构成的四聚体一条珠蛋白肽链每个亚单位一条血红素辅基

珠蛋白肽链有7种：α、 β、 γ （Gγ、Aγ ）、δ、ε 、ζ 。一对α链和一对非α链。6类。

2.各种血红蛋白的发育演变 α链141AA合成α、ζ β链146AA合成β、γ （Gγ、Aγ ）、δ、ε

第十一章细胞分化（ differentiation ）