第十二章 细胞分化与基因表达调控 ◆细胞分化(cell differentiation)：在个体发育中，由一 种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和 功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的 过程。 ◆细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心； 细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成； 合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在时间 和空间上的差异性表达； 差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。 ◆细胞癌变是正常细胞分化机制失控的表现 ●细胞分化(Cell differentiation) ●癌细胞(Cancer cell) ●真核细胞基因表达的调控
第十二章 细胞分化与基因表达调控 ◆细胞分化(cell differentiation)：在个体发育中，由一 种相同的细胞类型经细胞分裂后逐渐在形态、结构和 功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的 过程。 ◆细胞分化是多细胞生物发育的基础与核心； 细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成； 合成特异性蛋白质实质在于组织特异性基因在时间 和空间上的差异性表达； 差异性表达的机制是由于基因表达的组合调控。 ◆细胞癌变是正常细胞分化机制失控的表现 ●细胞分化(Cell differentiation) ●癌细胞(Cancer cell) ●真核细胞基因表达的调控
第一节 细胞分化(Cell differentiation) ●细胞分化的基本概念 ●影响细胞分化的因素 ●细胞分化与胚胎发育—Hox genes
第一节 细胞分化(Cell differentiation) ●细胞分化的基本概念 ●影响细胞分化的因素 ●细胞分化与胚胎发育—Hox genes
同源异型基因 （homeotic selector gene，Hox gene） 果蝇体节发育中起关键作用的基因群。 含有高度保守的180bp组成的DNA序列，称同源框。编 码60个氨基酸，形成螺旋-转角- 螺旋结构，与DNA 序列大沟相互作用，启动基因表达。 同源异型基因在染色体上的排列与胚胎发育在时、空序 列上是一致的
同源异型基因 （homeotic selector gene，Hox gene） 果蝇体节发育中起关键作用的基因群。 含有高度保守的180bp组成的DNA序列，称同源框。编 码60个氨基酸，形成螺旋-转角- 螺旋结构，与DNA 序列大沟相互作用，启动基因表达。 同源异型基因在染色体上的排列与胚胎发育在时、空序 列上是一致的
一、细胞分化的基本概念 ●细胞分化是基因选择性表达的结果 ●组织特异性基因与当家基因 ●组合调控引发组织特异性基因的表达 ●单细胞有机体的细胞分化 ●转分化与再生
一、细胞分化的基本概念 ●细胞分化是基因选择性表达的结果 ●组织特异性基因与当家基因 ●组合调控引发组织特异性基因的表达 ●单细胞有机体的细胞分化 ●转分化与再生
细胞分化是基因选择性表达的结果 细胞总 DNA 细胞总 RNA 输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞 输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞 卵清蛋白基因 + + + + - - β-珠蛋白基因 + + + - + - 胰岛素基因 + + + - - + 实验方法 Southern 杂交 Northern 杂交 分子杂交技术检测基因及其表达
细胞分化是基因选择性表达的结果 细胞总 DNA 细胞总 RNA 输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞 输卵管细胞 成红细胞 胰岛细胞 卵清蛋白基因 + + + + - - β-珠蛋白基因 + + + - + - 胰岛素基因 + + + - - + 实验方法 Southern 杂交 Northern 杂交 分子杂交技术检测基因及其表达
转分化与再生 ●一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象 称转分化（transdifferentiation）。 ●转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化的过程。 ●生物界普遍存在再生现象（regeneration），再生是指生物 体缺失部分后重建过程，广义的再生可包括分子水平、细 胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。 ●不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异
转分化与再生 ●一种类型分化的细胞转变成另一种类型的分化细胞现象 称转分化（transdifferentiation）。 ●转分化经历去分化（dedifferentiation）和再分化的过程。 ●生物界普遍存在再生现象（regeneration），再生是指生物 体缺失部分后重建过程，广义的再生可包括分子水平、细 胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。 ●不同的细胞有机体，其再生能力有明显的差异
单细胞有机体的细胞分化 ●与多细胞有机体细胞分化的不同之处： 前者多为适应不同的生活环境，而后者则通过 细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。 ●多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显 得更为复杂
单细胞有机体的细胞分化 ●与多细胞有机体细胞分化的不同之处： 前者多为适应不同的生活环境，而后者则通过 细胞分化构建执行不同功能的组织与器官。 ●多细胞有机体在其分化程序与调节机制方面显 得更为复杂
组合调控引发组织特异性基因的表达 组合调控（combinational control）概念： 有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化 的调控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调 节完成的。 生物学作用： 借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它 调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的 细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至 可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。 分化启动机制： 靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动
组合调控引发组织特异性基因的表达 组合调控（combinational control）概念： 有限的少量调控蛋白启动为数众多的特异细胞类型的分化 的调控机制。即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调 节完成的。 生物学作用： 借助于组合调控，一旦某种关键性基因调控蛋白与其它 调控蛋白形成适当的调控蛋白组合，不仅可以将一种类型的 细胞转化成另一种类型的细胞，而且遵循类似的机制，甚至 可以诱发整个器官的形成（如眼的发育）。 分化启动机制： 靠一种关键性调节蛋白通过对其他调节蛋白的级联启动
组织特异性基因与当家基因 ◆当家基因(house-keeping genes)： 是指所有细胞中均 要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命 活动所必需的； ◆组织特异性基因(tissue-specific genes)，或称奢 侈基因(luxury genes)：是指不同的细胞类型进 行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细 胞特异的形态结构特征与特异的功能； ◆调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达， 起激活或者起阻遏作用
组织特异性基因与当家基因 ◆当家基因(house-keeping genes)： 是指所有细胞中均 要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命 活动所必需的； ◆组织特异性基因(tissue-specific genes)，或称奢 侈基因(luxury genes)：是指不同的细胞类型进 行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细 胞特异的形态结构特征与特异的功能； ◆调节基因产物用于调节组织特异性基因的表达， 起激活或者起阻遏作用
二、 影响细胞分化的因素 ●细胞的全能性(totipotency) ●影响细胞分化的因素
二、 影响细胞分化的因素 ●细胞的全能性(totipotency) ●影响细胞分化的因素