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第九章 细胞分化、衰老和死亡

第九章 细胞分化、衰老和死亡. 受精　受精卵　卵裂　　囊胚　　胎儿 成人. 人体发育的一般过程. 1 个细胞　　　　　　　　 2×10 14 个细胞. 细胞增殖 （ Cell Proliferation ）. 1 种细胞. ？. 200 多种细胞. 第一节 细胞分化 Cell Differentiation. 一、细胞分化的 概念. 在个体发育过程中， 同一来源 的细胞经过 细胞增殖 ，细胞之间逐渐在 形态结构、生理功能和生化特性 等方面产生 稳定差异 的过程。. 稳定差异如何产生. ？. 是否是细胞核中的 遗传物质 变化造成的？.

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第九章 细胞分化、衰老和死亡

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Presentation Transcript

  1. 第九章 细胞分化、衰老和死亡

  2. 受精　受精卵　卵裂　　囊胚　　胎儿成人 人体发育的一般过程 1个细胞　　　　　　　　 2×1014个细胞 细胞增殖 （Cell Proliferation）

  3. 1种细胞 ？ 200多种细胞

  4. 第一节 细胞分化 Cell Differentiation

  5. 一、细胞分化的概念 在个体发育过程中，同一来源的细胞经过细胞增殖，细胞之间逐渐在形态结构、生理功能和生化特性等方面产生稳定差异的过程。

  6. 稳定差异如何产生 ？ 是否是细胞核中的遗传物质变化造成的？

  7. DNA含量无变化 • 染色体数目无变化 • 基因数量无变化 • ↓ 分化细胞中的遗传物质无变化！ • ↑ • 分子杂交实验 • 核移植实验

  8. 两栖类的体细胞核移植实验 朱洗 童第周

  9. Dolly诞生证明体细胞核的全能性

  10. 二、细胞分化的基础

  11. 血红蛋白 肌动、肌球蛋白 γ－球蛋白 红细胞 肌细胞 浆细胞 中胚层 细胞稳定产生特异性蛋白质是细胞定向分化的的基础。

  12. 细胞分化的实质是细胞按照一定的程序发生的差别基因表达(differential gene expression)，又称基因的差次表达。

  13. 差别基因表达:发育过程中，细胞基因组中的基因严格按照时空顺序相继活化的现象。差别基因表达:发育过程中，细胞基因组中的基因严格按照时空顺序相继活化的现象。 人出生前后红细胞珠蛋白各基因表达的变化

  14. XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ XYZ 奢侈基因 (Luxury gene) 管家基因 (House-keeping gene)

  15. 管家基因（House-keeping 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。如核糖体蛋白基因等。

  16. 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，又称组织特异性基因(tissue-specific gene)。如血红蛋白基因等。

  17. 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 皮肤角蛋白 血红蛋白 肌动蛋白 肌球蛋白 奢侈基因编码 的蛋白种类 管家基因编码的蛋白种类 细胞分化实际上是特定的奢侈基因选择性表达的结果

  18. 三、细胞分化的特点 • 稳定性：分化细胞间的差异是稳定的 • 预定性: 分化方向的确定早于形态差异 • 时空性：受发育阶段和所处环境的调控 • 限制性：分化潜能和生理功能逐渐变窄

  19. （一）稳定性 分化细胞间的差异是稳定的，一旦分化，很难逆转。

  20. 去分化(dedifferentiation) 已分化的细胞可失去已经获得的特有的结构和功能，重新获得未分化细胞的特征。 Chen S, Zhang Q, Wu X, Schultz PG, Ding S. Dedifferentiation of lineage-committed cells by a small molecule. Am Chem Soc. 2004; 126(2):410-1.

  21. 转分化(trans-differentiation) 一种类型的分化细胞可以转变成另一类型的分化细胞。 Horb, M.E., Shen, C.N., Tosh, D. and Slack, J.M.W. Experimental conversion of liver to pancreas. Curr Biol. 2003;13(2):105-15. Li WC, Yu WY, Quinlan JM, Burke ZD, Tosh D. The molecular basis of transdifferentiation. J Cell Mol Med. 2005;9(3):569-82.

  22. （二）预定性 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。细胞的这种状态称决定(determination)

  23. 胚胎移植实验

  24. 鸡胚移植实验 J.W. Saunders et al., Dev. Biol. 1:281-301, 1959

  25. 非洲爪蟾三胚层细胞混和后 P.L. Townes and J. Holtfreter, J. Exp. Zool. 128:53-120, 1955

  26. 时间上的分化 空间上的分化 （三）时空性

  27. （四）限制性 • 随着细胞分化程度的提高： • 分化潜能逐渐变窄； • 分裂能力逐渐下降； • 反应能力逐渐下降。

  28. 胚胎细胞的分化潜能 受精卵 细胞团 囊胚 胎儿 成体 专 能 Unipotency 如神经细胞 全 能 totipotency 如受精卵 多 能 Pluripoteny 如胚胎干细胞(ES) 胚胎的发育过程是一个细胞分化潜能逐渐被限制过程

  29. 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

  30. (determinants)细胞诱导 细胞抑制 四、细胞分化的影响因素（了解）

  31. 染色质活性调控区 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 (最重要) mRNA 同源异型基因 hnRNA差别加工 翻译水平 蛋白质 翻译后水平 五、细胞分化的基因表达调控（了解）

  32. 果蝇发育过程

  33. 果蝇Hox基因突变后

  34. 五、细胞分化与肿瘤细胞 (自学 ) 细胞异常分化是恶性细胞的特征

  35. 第二节 细胞衰老与死亡 Cell senescence and Cell death

  36. aging die !

  37. 一、 细胞衰老（了解） 细胞的增殖能力减弱、内部结构衰变、细胞生理功能衰退或丧失的现象。 细胞衰老与细胞寿命有关。

  38. （一）细胞的寿命 1、细胞寿命与机体的寿命不完全一致。 2、有机体整体水平的衰老是细胞衰老 变化的反映； 3、有机体衰老的内环境也必然影响着 全身的细胞，导致细胞衰老。

  39. (二) 细胞衰老的特征 • 细胞水分减少 • 酶活性降低，各种惰性物质堆积 • 细胞器退行性变化 • 细胞核固缩, 染色加深 • 细胞呼吸速率减慢

  40. （三）细胞衰老的机理 • 遗传决定学说:长寿与早衰的家族性 • 氧化损伤学说：“SOD” • 端粒钟学说: “telomere clock” • 差错灾难假说: DNA复制、转录及翻 译差错 • 代谢废物学说：代谢废物积累 • 其他

  41. 二、细胞的死亡 ——细胞生命现象的终结 非正常死亡：细胞坏死（necrosis） 正常死亡： 细胞自然衰老导致死亡； 受神经-内分泌的生理调节引起的死亡 生理性杀死 细胞程序性死亡(programmed cell death, PCD) 又称细胞凋亡（apoptosis）

  42. C.elegans （一）细胞凋亡(apoptosis)现象

  43. （二）细胞凋亡(apoptosis)的概念 指细胞在生理或病理条件下由基因控制的自主有序的死亡过程，形态学改变为细胞皱缩、核内染色质浓缩、质膜出泡，形成凋亡小体，然后被巨噬细胞等吞噬销毁，不引起炎症反应。 这是个体发育中维持机体自稳的一种机制，并与细胞周期、细胞癌变、细胞病理改变之间有着密切的联系。

  44. （三）细胞凋亡的特征 胞核：染色质断裂、凝集，产生边界清晰、密度一致的颗粒状物质，呈半月状、块状或帽状位于核膜下。 胞质：浓缩，细胞和核外轮廓卷曲皱折，形成凋亡小体(apoptotic body)。 胞膜：磷脂酰丝氨酸（Ps）外翻暴露于细胞表面。 生化：DNA梯状分布(DNA ladder)。

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