武汉大学：《细胞生物学 Cell Biology》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十二章 细胞分化与基因表达调控

第十二章细胞分化与基因 表达调控

第十二章 细胞分化与基因 表达调控

细胞分化( cell differentiation) 细胞分化是多细胞有机体发育的基础与核 心,细胞分化的关键在于特异性蛋白质 的合成,而特异性蛋白质合成的实质在 于基因选择性表达。细胞分化过程常常 伴随着细胞增殖与细胞凋亡,分化细胞 的最终归宿往往是细胞的衰老和死亡

细胞分化（cell differentiation） 细胞分化是多细胞有机体发育的基础与核 心，细胞分化的关键在于特异性蛋白质 的合成，而特异性蛋白质合成的实质在 于基因选择性表达。细胞分化过程常常 伴随着细胞增殖与细胞凋亡，分化细胞 的最终归宿往往是细胞的衰老和死亡

第一节细胞分化 T Lymphocyte 细胞分化的基本概 Lymphoid Stem Cell (一)细胞分化是基 thymus NK Lymphocyte 因选择性表达的结 果 Pluripotent B Lymphocyte Plasma Cell 不同类型的细胞在发 Stem cell 育过程中表达一套 特异的基因,其产 物不仅决定细胞的 Myeloid Stem cell 形态结构,而且执 Macrophage Monocyte 行各自的生理功能。 Granulocyte

第一节 细胞分化 一 细胞分化的基本概 念 （一） 细胞分化是基 因选择性表达的结 果 不同类型的细胞在发 育过程中表达一套 特异的基因，其产 物不仅决定细胞的 形态结构，而且执 行各自的生理功能

(二)组织特异性基 因与管家基因 管家基因( house keeping genes 组织特异基因 tissue-specific eMOlecularHistologyInc..www.molecularhistology.com genes ,或称奢 侈基因( luxury In situ hybridization can produce striking images. This low-power image genes of human ileum tissue shows 调节基因( regulato expression of housekeeping genes for intestinal function Darkfield, 100X genes

（二） 组织特异性基 因与管家基因 管家基因（house￾keeping genes） 组织特异基因 （tissue-specific genes），或称奢 侈基因（luxury genes） 调节基因（regulatory genes） In situ hybridization can produce striking images. This low-power image of human ileum tissue shows expression of housekeeping genes for intestinal function. Darkfield, 100X

前体细胞 细胞分裂 (三)组合调控 A 引发组织特异性 基因的表达 组合调控 B AB (combinational control) C)(B)(BC)(ABC(AB)(AC)(A 图12-1盥组合调控的作用机制示意图 A、B、C为不同的调控蛋白

（三） 组合调控 引发组织特异性 基因的表达 组合调控 （combinational control）

Anterio Excise blastema ByB Ventral (四)单细胞有机体的细胞分化 Posterior (五)转分化与再生 Rotate excised blastema 180 and replace on stump 转分化( trans-differentiation) 转分化往往经历去分化 B ( dedifferentiation)和再分化 ( redifferentiation)的过程 再生芽基( regeneration blastema 2 days 不同的多细胞有机体,其再生能 力有明显差异 Mirror image duplication of digits IV

（四） 单细胞有机体的细胞分化 （五） 转分化与再生 转分化（trans-differentiation） 转分化往往经历去分化 （dedifferentiation）和再分化 （redifferentiation）的过程。 再生芽基（regeneration blastema） 不同的多细胞有机体，其再生能 力有明显差异

Hematopoiesis 二影响细胞分 Pluripotent stem cell 化的因素 (一)细胞的全能性 CFU-GEMM 细胞全能性 ( totipotency)是 指细胞经分裂和分BUE, CFU-MEG CFU-EO THYMUS 化后仍具有产生完 GM-CSF IL-3 整有机体的潜能或 Ep IL-3 GM-CSFGM-CSF CFU-E GM-CSF CFU-GM IL-3 特性,称为细胞全 E IL-3 Y IL-3 IL-33 能性。 GM-CSF GMCS E Mega 多潜能性 Ep karyocyte IL-3 IL3 GM-CSF GM-CSF (pluripotency VM-CSF GCSE 具有多潜能性的细 Red bloodniMonocyt Granulocytes B cell T cell 胞称为干细胞 cell M-CSF (stem cell) YGM-CSF Macrophage

二 影响细胞分 化的因素 （一） 细胞的全能性 细胞全能性 （totipotency）是 指细胞经分裂和分 化后仍具有产生完 整有机体的潜能或 特性，称为细胞全 能性。 多潜能性 （pluripotency）。 具有多潜能性的细 胞称为干细胞 （stem cell）

干细胞 s期 胚胎干细胞( embryo stem M期 cell 单能干细胞( monopotential M期 ce)或称定向干细胞 ( directional stem cel)。M期 由定向干细胞最终形成特 化细胞类型的过程称为终 末分化( terminal M期 differentiation 对于细胞核而言,始终保持 其分化的全能性 M期 分化的细胞

胚胎干细胞（embryo stem cell） 单能干细胞（monopotential cell）或称定向干细胞 （directional stem cell）。 由定向干细胞最终形成特 化细胞类型的过程称为终 末分化（terminal differentiation） 对于细胞核而言，始终保持 其分化的全能性

(二)影响细胞分化的因素 调控蛋白的组合是影响细胞分化的主 要的直接因素 1胞外信号分子对细胞分化的影响 近端组织的相互作用( promixate tissue interaction),也称为胚胎 诱导

（二） 影响细胞分化的因素 调控蛋白的组合是影响细胞分化的主 要的直接因素。 1.胞外信号分子对细胞分化的影响 近端组织的相互作用（promixate tissue interaction），也称为胚胎 诱导

TNFO IL-6 Immature Proliferation megakaryocyte 近端组织的相互作 用是通过细胞旁 Fat cell CFU-OEMM CFU-GM 分泌产生的信号 分子旁泌素(又 称细胞生长分化 榀器 因子)来实现的 已知它包括成纤 维细胞生长因子 (fibroblast growth factor FGF) FGF in Hemato poiesis

近端组织的相互作 用是通过细胞旁 分泌产生的信号 分子旁泌素（又 称细胞生长分化 因子）来实现的。 已知它包括成纤 维细胞生长因子 （fibroblast growth factor,FGF）