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《细胞生物学》题库参考答案第十二章细胞分化与基因表达调控一、名词解释1. 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，产生不同的细胞类群的过程。
2. 组合调控 ( combinational control )：每种类型的细胞分化是由多中调控蛋白共同完成的的方式。
3. 转分化 (transdifferentiation )：一种类型的分化细胞转变成另一种类型分化细胞的现象。
4. 去分化 (dedifferentiation )：是指分化细胞失去起特有的结构与功能变成具有未分化特征的过程。
5. 再生现象(regeration):生物体的整体或器官受外力作用发生创伤而部分丢失，在剩余部分的基础上又长出与丢失部分在形态与功能上相同的结构的这一过程。
6. 细胞全能性(totipotency) ：是指细胞经分裂和分化后仍具有产生完整机体的潜能或特征。
7. 干细胞( stem cell) ：具有多潜能性的细胞。
8. 决定(determi nation):细胞在发生可识别的形态变化之前，就已受到约束而向着特定方向分化，这时细胞内部已发生变化，确定了未来的发育命运。
9. 癌基因(oncogenes):是控制细胞生长和分裂的正常基因的一种突变形式，能引起正常细胞癌变。
10. 原癌基因(proto-oncogene)：它不具有致癌能力，但由于它的发现源于病毒基因及其与病毒基因的高同源性，因而不恰当的称为原癌基因。
11. 抑癌基因(tumor-suppressor gene):是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用。
12. Cancer cell ：经基因突变招致某些分化细胞的生长与分裂失控,脱离了衰老和死亡的正常途径的细胞13. 基因组印记：哺乳动物所特有的现象,用来说明甲基化作用在基因表达中具有的重要意义的最好例证14. 决定子：影响卵裂细胞向不同方向分化的细胞质成分。
基因表达的调控与细胞分化细胞分化是生物学中一个非常重要的概念，它指的是一个多能干细胞通过表达和抑制一定的基因，最终会分化成各种类型的细胞，例如肌肉细胞、神经细胞等等。
而基因表达的调控则是细胞分化过程中最为核心的一个环节，它决定了细胞究竟能表达哪些基因、在何种程度上表达，从而影响了细胞分化的方向和终点。
在这篇文章中，我们将深入探讨基因表达的调控与细胞分化之间的关系。
一、基因表达的调控基因表达的调控是指细胞针对不同的环境和生理状态，通过一系列的分子机制来决定哪些基因需要表达、在何种程度上表达，以达到适应性调节的目的。
基因表达调控分为转录水平和翻译后水平的调控，其中转录水平调控最为重要，它主要包括以下几种机制：1. DNA甲基化和组蛋白修饰DNA甲基化和组蛋白修饰是指DNA和组蛋白上的化学结构被一些特定分子修饰，从而影响基因的表达状态。
通常情况下，DNA较高程度的甲基化和组蛋白较强烈的乙酰化都会导致某些基因被沉默或者表达量下降，而反之则会提高其表达。
这种调控机制主要作用于静态染色质结构，对于细胞分化过程中的动态转录调控则作用较为有限。
2. 转录因子转录因子是一类特殊的蛋白质，它能够结合到特定的DNA序列上，调节基因的转录活动。
在细胞分化过程中，不同类型的细胞具有不同的转录因子组合模式，这种模式能够反映出不同细胞类型的基因表达特征。
例如，在肌肉细胞中，MyoD和Myogenin 这两种转录因子的高表达水平能够直接激活肌肉细胞特异基因的转录活性，促进肌肉细胞专门功能的发育。
3. miRNAmiRNA是一类短链非编码RNA分子，它能够在细胞内结合到特定的靶基因mRNA上，从而抑制其转录和翻译活性。
在细胞分化过程中，miRNA能够通过靶向不同的基因，协调细胞转录调控网络的复杂度，以达到维持细胞特定功能的目的。
二、细胞分化细胞分化是指在一个多能干细胞内，经过一系列的基因表达调控过程，最终分化成某一特定类型的成熟细胞。
1.在大多数动物中，卵子形成发生在，并且有一个期。
在该时期，卵原细胞通过增加细胞数量。
2.同一受精卵产生在形态、结构和功能方面不同细胞的过程叫做。
3.体细胞和生殖细胞在一定条件下可以脱分化，重新形成完整的个体，这种能力被称为细胞的。
植物胡萝卜组织培养的成功、英国科学家克隆的成功，从实验上证明了植物和动物的体细胞都具有。
4.转决定与细胞突变的区别在于：转决定改变的是。
5.双向凝胶电泳显示所有真核细胞中约有5000种左右的mRNA，其中约有种左右是特异性的。
6.成熟的红细胞是一种失去了分化能力的。
7.肝为发育中的卵母细胞提供营养起关键作用。
肝为卵母细胞提供了大量的，这是一种连接有蛋白和蛋白的大分子复合物。
8.细胞决定是细胞分化中，细胞由过程。
9.无帽信息的修饰指对卵母细胞中的。
10.植物的体细胞具有分化出生殖细胞的能力，但是，在动物个体发育中，生殖细胞与体细胞分别为。
11.有两种机制保证了只有一个精子与卵细胞融合：一种机制是，这是由第一个精子与卵细胞融合引起的，这样可快速阻止其他精子与卵细胞的融合，这一反应称为。
12.精细胞的细胞核进入卵细胞质后，包装紧密的染色质开始。
精子的细胞核膜形成小的囊泡，并立即与精子细胞核脱离，形成没有核被膜的精子染色质，很快形成新的核被膜，此时称为。
13.母体信息的化学本质是已经合成的。
14.真核生物mRNA的5’端帽子结构的作用是与识别。
15.从细胞水平上说，基因表达的调节起两种作用：①；②。
16.动物的雄配子称作精子，是在中通过精于发生过程产生的。
在哺乳动物中，精子发生与支持细胞的发生密切相关，支持细胞为发育中的精子提供和。
实际上，精子发育的各个阶段都是发生在。
精子发生开始于雄性原始生殖细胞—的有丝分裂。
1.结构和功能都相同的细胞转变成结构和功能不同的细胞的过程称之为细胞分化。
2.细菌中，编码核糖体RNA、转运RNA和rRNA的基因是被不同的RNA聚合酶转录的。
3.在核质相互关系中，细胞质决定着细胞的类型，细胞核中的基因决定着细胞的基因型。
基因表达调控与细胞分化的关系细胞分化是指相同的配子在体内获得不同的形态和功能，并形成不同类型的细胞。
细胞分化是有序的过程，涉及到许多细胞内部和外部因素的调控，其中包括基因表达调控。
基因表达调控是指一系列分子机制，它们协同作用，以使得基因在合适的时候，以适当的速率和剂量进行转录和翻译，从而实现细胞的正常生理和生化功能。
本文将深入探讨基因表达调控与细胞分化的关系。
根据文献和实验数据，基因表达调控在细胞分化过程中发挥了非常重要的作用。
在多细胞生物的发育过程中，细胞始终处于不断分化状态。
这种分化是由细胞内的基因表达调控所控制的。
一般来说，基因表达的调控存在两种形式：转录水平调控和转录后调控。
转录水平调控表示在转录过程中控制基因表达，例如起始子和其他调节因子的调控因子。
在转录后调控中，基因转录的mRNA后期转化成自身（通过剪接）或其他非编码RNA（flncRNA）可以调节基因表达。
这两种调控机制都可以影响细胞分化。
例如，Noggin调控了基因转录水平，从而影响胚胎早期细胞分化过程，并维持干细胞状态。
而miRNA水平的调控可以促进心肌和神经系统的细胞分化。
基因表达调控方式的差异常常使得不同的细胞类型表现出与其他细胞类型不同的功能。
细胞分化是由信号传导途径调控的，可以改变细胞内部基因表达的特异性，从而导致细胞功能的变化。
例如，细胞内的分泌因子在细胞间传递，并调节基因表达。
这些分泌物的作用之一是调节转录因子，从而影响生长发育和胚胎形态学特征的变化。
基因表达调控的过程可以分为发育前期和后期。
发育前期细胞为干细胞，具有未特化的状态，可以分化成任何类型的细胞。
干细胞发育过程中，需要特定的调节基因表达、信号传递和不同化标记的调控来进行细胞分化，诱导细胞转变为特定类型的功能细胞。
发育后期，则主要由成熟细胞调控，包括细胞凋亡和细胞增殖等过程。
在细胞分化过程中，重要的基因调控因素包括转录因子、表观遗传学和小分子信号物质。
转录因子可以促进或阻碍基因的表达，因此在不同的细胞类型中表达水平变化很大。
基因表达调控与细胞分化在生命科学领域中，基因表达调控与细胞分化是两个十分关键的概念。
基因表达调控是指通过一系列的分子机制来调节基因在不同细胞类型和不同发育阶段的表达水平，从而实现细胞分化和组织发育。
本文将探讨基因表达调控与细胞分化之间的关系以及相关机制。
一、基因表达调控的意义基因表达调控是生命现象的基础，决定了细胞的特性和功能。
细胞在发育过程中不断经历分化，形成各种类型的细胞，如心肌细胞、肝细胞、神经细胞等。
这些细胞在表达的基因和表达水平上存在差异，使它们能够对外界刺激做出有针对性的反应。
基因表达调控使得细胞能够精确地执行其特定的功能，从而维持生态系统的稳定。
二、基因表达调控的机制1. 转录调控：转录是DNA转录成RNA的过程，转录调控通过转录因子结合到基因的启动子区域来调节转录的进行。
转录因子可以是活化子或抑制子，它们能够与DNA特定序列结合，并与转录复合物相互作用，影响转录的进行。
2. RNA后转录调控：在转录后，RNA还会经历一系列的修饰和调控过程，包括剪接、RNA修饰和RNA降解等。
这些调控机制能够调节RNA的稳定性和功能，影响基因表达的最终结果。
3. 翻译调控：翻译是RNA转化为蛋白质的过程，翻译调控通过一系列的调控因子来影响转化的效率和选择性。
包括翻译起始因子、翻译终止因子和翻译调控RNA等。
4. 表观遗传调控：表观遗传调控是指通过化学修饰来影响DNA和染色质结构的变化，进而影响基因的表达。
包括DNA甲基化、组蛋白修饰以及染色质重塑等。
三、细胞分化的过程细胞分化是指一种干细胞不可逆地向特定细胞类型转变的过程。
细胞分化是多步骤、复杂的过程，涉及多个基因和调控网络的作用。
1. 组织特殊化：在细胞分化的初期，细胞会根据特定的信号进行定向的分化。
这些信号可以是外界刺激、细胞间信号以及细胞内部的分子信号。
这些信号能够启动特定的基因表达程序，引导细胞朝着特定的方向发展。
2. 基因表达调控：在细胞分化的过程中，特定的基因会被激活或抑制，从而决定细胞的特性。
基因表达的调控和细胞分化是生物学研究中的重要问题。
细胞分化指的是多能性细胞通过不同基因表达的方式变成特定细胞类型的过程。
这个过程在生物的发育中非常重要，也是维护机体正常功能的前提。
细胞的分化是由基因表达的调控所决定的。
这篇文章将讨论在生物学中的重要性和机制。
基本背景在一个复杂生物体中，每个细胞都包含了相同的基因组。
基因是DNA序列，它们携带生物信息并决定了生物体的形态和功能。
但是，在不同类型的细胞中，这些基因被调控的方式有所不同。
比如，心肌细胞和肝细胞都表达了自己所需的基因。
调控机制的变化，使得细胞可以从原始的多能性细胞分化成不同的细胞类型。
基因表达的调控那么基因是如何被调控的呢？调控机制分为两类：转录水平和转化后水平。
转录水平调控转录是DNA信息转化为RNA的一个过程。
这个过程通常由RNA聚合酶的作用完成。
在这个过程中，有很多因子参与到了基因表达的调控。
这些因子包括转录因子、转录调控元件和不同的信号途径等。
这些因素相互作用，以确保特定细胞类型所需的基因被正确表达。
转换后水平调控转换后水平调控指的是RNA的转换成蛋白质的过程。
这个过程经常发生在细胞质，在这里，RNA翻译成具有特定结构和功能的蛋白质。
这个过程中，同样有很多的调控因素，包括RNA的剪接、修改等。
这些调控因素的变化，使得RNA的翻译产物蛋白质的种类和数量在不同类型的细胞中有所不同。
细胞分化的机制细胞分化是由基因表达调控的。
但是如何实现这种调控呢？关键因素在不同的细胞分化过程中，不同的因素起着重要的作用。
这些因素包括转录因子、信号通路、细胞周期调节蛋白等。
在这些过程中，细胞从原始多能性的种子细胞分化成多样化的真核细胞。
转录因子转录因子是影响转录的关键调控因素。
它们的作用是与基因组的特定区域结合，从而影响RNA聚合酶的促进或抑制。
转录因子的作用是非常关键的，它们的不同组合能够使细胞特异性表达许多不同类型的基因。
信号通路信号通路是另一个影响基因表达的因素。
基因表达调控与干细胞分化基因表达调控是细胞在生物体内执行特定功能时的关键过程，它通过控制基因的转录和翻译来调节蛋白质的产生。
干细胞分化则是指干细胞经过一系列分化过程，转化为成熟细胞，完成特定功能。
基因表达调控在干细胞分化中起着重要作用，帮助维持干细胞的自我更新以及定向分化，深化了我们对细胞分化和组织发育的理解。
1. 基因表达调控的机制基因表达调控主要包括转录水平的调控和转录后调控两个阶段。
转录水平的调控涉及到DNA的转录为RNA的过程，而转录后调控则包括RNA的修饰和翻译过程。
1.1 转录水平的调控转录水平的调控主要通过转录因子和组蛋白修饰来实现。
转录因子是能够结合到特定DNA序列上的蛋白质，它们可以促进或抑制基因的转录。
组蛋白修饰则通过改变染色质的结构，调控染色质的可及性。
这些机制共同作用，决定了细胞中不同基因的表达水平。
1.2 转录后调控转录后调控主要包括RNA修饰和RNA翻译的调控。
RNA修饰是指对RNA分子进行化学修饰，从而影响其稳定性和功能。
RNA翻译调控则通过影响核糖体在mRNA上的结合位置和速率，调控蛋白质的合成。
2. 基因表达调控参与干细胞分化的机制干细胞分化是指干细胞通过一系列有序的分化过程，转化为成熟的细胞类型。
在这一过程中，基因表达调控起着至关重要的作用。
2.1 保持干细胞自我更新的基因调控机制干细胞需要保持其自我更新的能力，以维持干细胞库。
这主要通过两个方面的机制实现：一是通过转录因子的调控，维持自我更新相关基因的表达；二是通过染色质结构的调控，保持关键基因的开放状态，以便随时开启自我更新程序。
2.2 干细胞定向分化的基因调控机制当干细胞进入分化进程时，基因表达调控会发生改变，以促使干细胞向特定细胞类型分化。
这种调控主要是通过转录因子的表达和调控实现，特定的转录因子会特异地结合到特定基因上，从而促使其转录。
此外，转录后的调控也起到重要作用，特定miRNA的表达会针对性地降低或提高特定的mRNA的稳定性，从而影响细胞分化的方向。
第十二章细胞分化与基因表达调控主要内容：第一节细胞分化（cell differentiation ）第二节癌细胞（cancer cell）第三节真核细胞基因表达的调控第一节细胞分化（cell differentiation ）一、细胞分化的基本概念1、定义：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。
2、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，并且表达产物决定细胞的形态结构和功能。
3、组织特异性基因与当家基因1）组织特异性基因或称奢侈基因(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；2）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；4、组合调控引发组织的特异性基因的表达1）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。
2）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）。
3）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。
5、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。
6、转分化与再生1）转分化（Transdifferentiation）：一种类型的分化细胞转化为另一种分化类型的细胞的现象。
2）去分化（Dedifferentiation）：分化细胞失去所特有的结构和功能变成具有未分化细胞特征的过程。
第十二章细胞分化与基因表达调控
细胞分化是在个体发育过程中细胞之间产生稳定差异的过程。
细胞在发生形态分化之前，就已受到限定而向特定方向分化，这一时期称为细胞决定。
分化程度的增进，细胞分裂能力逐渐下降，高度分化的细胞往往不再发生分裂。
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
细胞分化是由于基因选择性表达各自特有的专一性蛋白质而导致细胞形态、结构、与功能的差异。
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
事实上，细胞中的基因并不都和细胞分化有直接关系。
基因按其和细胞分化的关系可分为两类：
1、奢侈基因（组织特异性基因）：指与各种分化细胞的特殊性状有直接关系的基因群而对细胞生存并无直接影响。
2、管家基因：指维持细胞最低限度的功能所必需的基因。
由此可知，细胞分化最主要的特征是各种细胞各合成了特定的蛋白质和具有不同的表型，这主要是或某些奢侈基因中的某种特定基因有选择性地表达式结果。
3、调节基因：其产物用于调节特异性基因表达，或者起激活作用，或者起阴抑作用。
真核生物中差别基因的表达要在表达链的各级水平上受到调节，这要涉及到转录水平、RNA加工、翻译和蛋白质修饰。
（三）组合调控引发组织特异性基因的表达
每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同完成的，通过组合调控的方式启动组织特异性基因的表达是细胞分化的基本机制。
（四）单细胞有机体的细胞分化
单细胞生物甚至原核生物也存在细胞分化问题。
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。
（备注）
（五）转分化与再生
一种类型的分化细胞转变成另一类型的分化细胞的现象称转分化。
转分化往往经历去分化和再分化的过程。
去分化又称脱分化，是指分化细胞失去其特有结构与功能变成具有未分化细胞特征的过程。
在动物中，去分化细胞具有胚胎间充质细胞的功能；在植物细胞中，去分化细胞变为薄壁细胞，组成愈伤组织。
生物体的整体部分器官受外力作用发生创伤而部分丢失，在剩余部分的基础上又生长出与丢失部分在形态上相同的结构，这一修复过程称为再生。
再生现象又从另外一个侧面反映了细胞的全能性。
二、影响细胞分化的因素
（一）细胞的全能性
细胞全能性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，称为细胞的全能性。
不仅是受精卵，任何未分化或已分化的细胞都有分化为各种结构、功能细胞的可
能性，因为它们都含有物种的整套基因。
克隆技术的应用前景（多利）
（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2）生产转基因动物（医用器官移植的供体、作为生物反应器，以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型）；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚，把重组胚体外培养到囊胚，然后从囊胚内分离出ES细胞，获得的ES细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞，肌肉细胞和血细胞（4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。
（二）影响细胞分化的因素
细胞中组织特异性基因的选择性表达主要是由调控蛋白所启动。
调控蛋白的组合是影响细胞分化的主要的直接因素。
此外，外部的环境对某些物种细胞分化乃至个体发育也会产生很大影响。
1、胞外信号分子对细胞分化的影响
2、细胞记忆与决定
3、受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响
4、细胞间的相互作用与位置效应
5、环境对性别决定的影响
6、染色质变化与基因重排对细胞分化的影响
第二节癌细胞
癌细胞是细胞分化过程中，正常细胞分化机制失控的细胞，成为“不死”的永生细胞。
癌细胞与正常细胞不同的是，不同类型的分化细胞都具有相同的基因组；而癌细胞的细胞类型与特征相近，但基因组却发生不同形式的突变。
一、癌细胞的基本特征
1、无限增殖
2、具有侵润性和扩散性细胞
3、细胞间相互作用改变
4、蛋白质表达谱系或蛋白活性改变
5、mRNA转录谱系的改变
6、体外培养的恶性转化细胞的特征；失去接触抑制。
二、癌基因和抑癌基因
1、癌基因：是控制细胞生长和分裂的正常基因（原癌基因）的一种突变形式，能引起正常细胞癌变。
目前已发现近百种癌基因。
癌基因编码的蛋白主要包括生长因子、生长因子受体、信号传导通路中的分子、基因转录因子和细胞周期调控蛋白等几大类型。
2、抑癌基因：是正常细胞增殖过程中的负调控因子，它编码的蛋白往往在细胞周期的检验点上起阻止周期进程的作用。
如果癌基因突变，丧失其细胞增殖的负调控作用，则导致细胞失控而过度增殖。
癌症是一种典型的老年性疾病，它涉及一系列的原癌基因与肿瘤抑癌基因的致癌突变的积累。
第三节真核细胞基因表达的调控
真核细胞基因表达的调控是多级调控系统，主要发生在三个彼此相对独立的水平上：
1、转录水平的调控：
决定某个基因是否会被转录，并决定转录的频率。
既于顺式调控元件有关，又于反式作用因子有关。
2、加工水平的调控：
决定初始mRNA转录（hnRNA）被加工为能翻译成多肽的信使RNA（mRNA）的途径，选择性剪接是一种广泛存在的RNA加工机制，通过这种方式，一个基因能编码两个或多个相关蛋白质，产生蛋白质多样性，这是在RNA加工水平上调节基因表达的重要方式。
3、翻译水平的调控：
决定某种mRNA是否会真正得到翻译，如果能得到翻译，还决定翻译的频率和时间长短。
翻译水平的调控机制，一般都是通过细胞质中特异的mRNA和多种蛋白质之间的相互作用来实现的。
涉及到mRNA的细胞质定位，mRNA翻译的调控稳定性的调控等。
