cell differentiation cell senescence and death

第九章细胞分化、衰老和死亡 cell differentiation cell senescence and death

第一节细胞分化

一、细胞分化的概念 从受精开始的个体发育过程中细胞之间在形态结构，生理功能和生化特性等方面逐渐产生稳定差异的过程。

二、细胞分化的特点 • 稳定性：不可逆性 • 预定性：决定 determination 在个体发育过程中，细胞在发生可识别的形态变化之前，就已经确定了未来的发育命运，只能向特定方向分化的状态。 • 生理状态随分化程度而变化 • 时空性: 多细胞生物体时间和空间上的分化

果蝇的双胸突变 （两节中胸，没有后胸，因而没有平衡棒）果蝇的分节基因

单细胞和多细胞生物的细胞分化 时间上的分化空间上的分化

三、细胞分化潜能 1、胚胎细胞的分化潜能 2、体细胞的分化潜能

1、胚胎细胞的分化潜能 受精卵细胞团囊胚胎儿成体专能 unipotency 全能 totipotency 多能 pluripoteny 胚胎的发育过程是一个细胞分化潜能逐渐被限制过程

胰腺、胃、肺 肌肉、肾、骨骼神经、皮肤内胚层中胚层外胚层原肠胚囊胚受精卵

2、体细胞的分化潜能 （1）成体干细胞（stem cell）造血干细胞成体组织器官中存在的未分化细胞，具有无限分裂和自我更新能力的一种细胞。

造血干细胞 骨髓系干细胞淋巴系干细胞

(2) 体细胞细胞核保留细胞的全能性 两栖类的体细胞核移植实验

Dolly诞生 证明体细胞核的全能性

四、细胞分化与基因表达 （一）基因的差次表达 (differential expression) 在胚胎发育过程中，基因组的基因严格按照时空顺序相继活化的现象。

早期胚胎 2α2ε 中期胚胎 2α2γ 出生后 2α2β 血红蛋白的组成变化

16号 组成血红蛋白的珠蛋白基因在胎儿发育过程中按照一定的时间顺序表达

（二）管家基因（housekeeping gene) 奢侈基因（Luxury gene)

管家基因（Housekeeping gene） 指维持细胞最低限度功能所不可缺少的基因，在各类细胞的任何时间内都在表达，是细胞生存所必需的，而对细胞分化一般只起协助作用。如核糖体蛋基因等。奢侈基因（Luxury gene）指与各种分化细胞的特殊形状有直接关系的基因，丧失这类基因对细胞的生存并无直接影响，如血红蛋白基因等。

在特定的分化细胞中表达 • 所有细胞共有 • 细胞周期的任何时期都表达 • 只在特定的时间内表达 • 影响细胞的生存，对细胞分化只起协助作用 • 对细胞的生存无直接影响，对细胞的分化起决定性作用奢侈基因管家基因

膜的蛋白 核糖体蛋白线粒体蛋白组蛋白催化能量代谢的各种酶系 tRNA,rRNA 皮肤角蛋白血红蛋白肌动蛋白肌球蛋白管家基因编码奢侈基因编码的蛋白种类的蛋白种类

真核细胞基因组的特点 （1）基因多; （2）结构、功能复杂，存在单拷贝和重复顺序（3）基因位于核内，转录和翻译分开，就使调控出现时间性和空间性；（4）DNA与组蛋白结合形成复合物，以染色质的形式存在；（5）功能相关的基因位于不同的染色体上；（6）分化细胞中，一些基因被优先转录，另一些处于沉默关闭状态。

（三）真核基因表达调控 染色质活性调控区基因水平基因水平 DNA DNA甲基化顺式作用元件反式调控元件(转录因子) 转录水平 mRNA 同源异型基因 hnRNA差别加工翻译水平蛋白质翻译后水平

实验一 DNA＋组蛋白不转录 DNA＋组蛋白＋非组蛋白转录 DNA＋组蛋白＋非组蛋白＋组蛋白不转录实验二胸腺DNA＋胸腺非组蛋白胸腺mRNA; 骨髓DNA＋骨髓非组蛋白骨髓mRNA 胸腺DNA＋骨髓非组蛋白骨髓mRNA; 骨髓DNA＋胸腺非组蛋白胸腺mRNA

DNA 组蛋白非组蛋白组蛋白非组蛋白转录 mRNA

转录水平的调控----转录因子的作用

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