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第十四章 细胞分化

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第十四章细胞分化

第十四章细胞分化
• （二）已分化的细胞可发生去分化
• 某些条件下，分化了的细胞基因活动模式也可发生可逆性 的变化，又回到未分化状态。
• 植物细胞可在培养条件下重新分化为完整植株。 • 高等动物细胞有些可以发生部分去分化。
第十四章细胞分化
医学细胞生物学
第一节 细胞分化的基本概念
• （三）特定条件下已分化的细胞可转分化 为另一种类型的细胞。
• 胚胎移植实验 • 细胞决定的因素： • 1.卵细胞的极性与早期胚胎细胞的不对称分
裂 • 2.发育早期胚胎细胞间的相互作用
第十四章细胞分化
医学细胞生物学
第一节 细胞分化的基本概念
• （二）细胞决定具 有遗传稳定性
• 已决定未分化细胞 可以多次移植、传 代之后仍保留其最 初的决定状态。
• 有时也有一些细胞 会发生转决定。
和功能 • 空间：同一种细胞的后代，由于每种细胞所处的空间位置
不同，其环境也不一样，可以有不同的形态和功能。
第十四章细胞分化
医学细胞生物学
第一节 细胞分化的基本概念
• 五、细胞分裂与细胞分化 • 细胞分裂为细胞分化的基础 • 1.早期胚胎细胞的不对称分裂所引起的细胞
质中转录因子的差异影响着分化进程
第二节 细胞分化的分子基础
• 二、胞质中的细胞分化决定因子与传递方 式
第十四章细胞分化
医学细胞生物学
第二节 细胞分化的分子基础
第十四章细胞分化
医学细胞生物学
第二节 细胞分化的分子基础
• 三、基因选择性表达的转录水平调控 • （一）组织细胞特异性转录因子和活性染
色质结构区决定了细胞特异性蛋白的表达 • 组织细胞特异性转录因子：特定基因或一
第十四章细胞分化
医学细胞生物学

第十四章 细胞分化与干细胞

第十四章 细胞分化与干细胞
30
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分 类（依发生学）
胚胎干细胞（embryonic stem cell, ESC）：是指来 源自受精卵分裂发育成囊胚时内细胞团（Inner Cell Mass） 中未分化的细胞，它具有体外培养无限增殖、自我更新和 多向分化的特性。
成体干细胞（adult stem cell, ASC）：来源于成体 组织器官中，具有自我更新及分化产生不同组织细胞能力 的细胞。
• 全能性细胞核（totipotent nucleus）：终末分 化细胞的细胞核仍具有全能性。
• ——（第十六章 细胞工程学）核移植实验
Cell totipotency (细胞全能性)
1958年，美国科学 家斯图尔德用胡萝 卜韧皮部细胞培育 出完整植株的过程
银杉百山祖冷杉
普陀鹅耳枥
• （1）爪蟾核移植
第十四章 细胞分化与干细胞
Cellular differentiation and Stem cells
• 1、细胞分化的概念与特点 • 2、干细胞研究 • 3、细胞分化的分子基础 • 4、细胞分化的调节因素 • 5、思考题
第一节 细胞分化的概念与特点
一、细胞分化(cell differentiation)
二、细胞分化的基因表达调控主要发生在转录水平
general transcription factor TAFII or TAF250
三、管家基因与组织特异性基因
1、管家基因（house keeping genes) 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。 编码管家蛋白（维持细胞生命活动所必需的、各类细胞
➢ 甾类激素：脂溶性，与细胞内受体形成受体-激素复合物， 进入核内调控特异基因转录。如：类固醇激素、雌激素。

细胞分化PPT课件

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06
未来展望与研究方向
细胞分化的深入研究
细胞分化机制
深入研究细胞分化的分子机制， 包括基因表达调控、信号转导等，
以揭示细胞分化的内在规律。
细胞类型多样性
探索不同细胞类型的分化过程和 特点，以理解不同细胞类型在功
能和形态上的差异。
细胞命运决定
研究细胞命运的决定因素，包括 转录因子、表观遗传修饰等，以
细胞分化的重要性
细胞分化是生物体正常发育的基础， 只有经过分化的细胞才能形成具有特 定形态、结构和功能的组织和器官。
细胞分化也是生物多样性的来源之一， 不同物种的细胞分化程度和方式不同， 从而形成了丰富多彩的生物世界。
细胞分化对于生物体的生存和繁衍具 有重要意义，只有经过分化的细胞才 能发挥正常的生理功能，维持生物体 的正常生命活动。
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目录
• 引言 • 细胞分化的过程 • 细胞分化的类型 • 细胞分化的调控因素 • 细胞分化的应用 • 未来展望与研究方向
01
引言
细胞分化的定义
01
细胞分化是指在个体发育过程中 ，由一个或一种细胞增殖产生的 后代，在形态、结构和生理功能 上发生稳定性差异的过程。
02
细胞分化是生物个体发育的基础 ，也是生物多样性的来源之一。
再生医学与细胞分化
再生医学是指利用生物学和工程学的原 理和技术，修复或替换受损的组织和器
官，实现人体功能的恢复和重建。
细胞分化是再生医学中的关键环节，通 目前再生医学的研究领域主要包括组织 过诱导干细胞定向分化为所需的细胞类 工程、细胞治疗和基因治疗等，其中组
型，可以用于组织修复和器官再生。 织工程和细胞治疗是应用最广泛的领域。
同类型的组织和器官。

《细胞的分化》课件ppt

《细胞的分化》课件ppt
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xx年xx月xx日
contents
目录
• 细胞的分化概述 • 细胞分化的分子机制 • 细胞分化的生物学意义 • 细胞分化实验技术 • 细胞分化研究前沿与展望 • 教学资源与推荐阅读
01
细胞的分化概述
细胞分化的定义
细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的 后代，在形态，结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
肿瘤细胞的异质性
肿瘤细胞群体中存在异质性，这种异质性可以影响肿瘤细胞 的生长、分化、凋亡等生物学过程，从而影响肿瘤的治疗和 预后。
细胞分化与其他生物学过程
细胞分化与细胞衰老
细胞分化与细胞衰老存在密切的联系，一些信号转导通路和基因表达模式的 改变可以影响细胞的衰老和分化状态。
细胞分化与细胞凋亡
细胞凋亡和细胞分化存在一定的联系和相互影响，一些基因和信号分子可以 同时影响细胞的分化和凋亡过程。
基因调控、表观遗传学调控、细胞内信号传导、细胞间相互作用
02
细胞分化的分子机制
细胞周期与细胞分化
细胞周期与细胞分化的关系
细胞周期是指细胞从一次分裂到下一次分裂的过程，细胞分 化则是指细胞从一种类型转变为另一种类型的过程。两者之 间的关系是复杂的，相互影响的。
细胞周期对细胞分化的影响
研究发现，细胞周期中的某些关键事件可以影响细胞的分化 。例如，细胞分裂过程中的DNA复制和染色体分离等过程可 以影响基因组的稳定性和细胞的分化状态。
细胞分化的基因调控
细胞分化的基因表达调控
细胞分化是由一系列基因调控网络共同作用的结果，这些基因调控网络包括 转录因子、表观遗传修饰等。转录因子可以促进或抑制特定基因的表达，从 而影响细胞的分化方向。

第十四章 细胞分化

第十四章 细胞分化

衣 食 住
生存必需品 钻石
奢侈品
电扇
神经细胞传导神经信息 神经递质 成熟红细胞 运输氧和二氧化碳血红蛋白 表皮细胞保护作用角蛋白
为什么来自同一受精卵细胞会产生各自特异蛋白
是细胞发育过程中丢失了部分基因？ 或是基因进行选择性转录的结果？ 或是基因进行选择性翻译的结果？
同物种不同组织的DNA-DNA可杂交、 RNA-RNA不能杂交证明：
2、细胞分化潜能随个体发育进程逐渐缩窄
二、细胞决定与细胞分化
细胞决定概念：细胞在尚无可识别的分化特征时即确 定了未来的发育命运，只能向特定方向分化。决定的 物质：卵细胞质 １细胞决定先于细胞分化并制约细胞分化的方向
表皮
脑组织
２．细胞决定具有遗传稳定性
转决定：不按已决定的分化类型发育,生长出非 相应的成体结构
一、基因组的活动模式 １基因的选择性表达是细胞分化的普遍规律，细胞分化 本质与分子基础是特异性功能蛋白质的合成
奢侈蛋白（luxury protein） 对细胞自身生存无直接影响，是 细胞向特殊类型分化的物质基础， 如血红蛋白、肌动蛋白、分泌蛋 白等。
奢侈基因
管家基因
管家蛋白(house Keeping protein) 维持细胞生命活动所必需的、各类细 胞共有的蛋白质，如膜蛋白、核糖体 蛋白、线粒体蛋白等。
第十四章
细胞分化
细胞分化(differentiation) ：指受精卵产生的同源细
胞，在形态、结构和功能方面形成稳定性差异的过程。

其实质是 由于特异 功能蛋白 质的合成
增殖
增殖
细胞分化的表现是产生不同结构和功能的细胞
受精卵
成人
胎儿
一、多细胞生物体发育的一般过程与细 胞分化潜能 胚胎发育与胚后发育

细胞生物学(第五版)-第14章 细胞分化与干细胞

细胞生物学(第五版)-第14章 细胞分化与干细胞

三、成体干细胞
生物成体中，多数细胞都是具有一定寿命，生物体需要产生足够的各种不同 类型的细胞，以维持机体的代谢平衡。这一工作主要由存在于各种组织和器 官中的成体干细胞完成，其基本功能是分化产生某些类型的终末分化细胞。
成体干细胞的特征
祖细胞可以快速分裂，形成各 种分化细胞。与干细胞不同， 祖细胞只有有限的分裂次数。
第二节 干细胞
一、干细胞的概念和分类
干细胞是机体中能进行自我更新（产生与自身相同的子代细胞）和多向分化 潜能（分化形成不同细胞类型）的一类细胞。因此，它们在细胞分化和个体 发育中起着关键和决定性的作用。
动物克隆技术的基本理论问题是体细胞 的重编程问题，即已分化的染色质如何 通过重新“编程”回到初始未分化的细胞 状态，然后才有可能沿正常的发育程序 分化成各种类型的细胞
近年来，通过对胚胎干细胞， 包括人胚胎干细胞在内的细 胞定向分化的研究显示：细 胞分化与3个胚层发生这一复 杂的过程，不仅依赖于各种 信号分子的组合和浓度，也 与细胞相互间的位置密切相 关，细胞所处的位置即细胞 的微环境对细胞状态的维持 及分化的命运起到关键作用。
细胞分化与3个胚层发生的分子机制的示意：基因丢失，基因扩增，基因重排，DNA甲 基化 基因重排：基因与基因间的位置或顺序发生重新排列组合。如B 淋巴细胞分化为浆细胞的过程中，它的DNA经过断裂重排的变化, 这有利于其利用有限的免疫球蛋白基因表达大量的抗体。 总之伴随染色质变化及基因重排，细胞分化也出现变化。
（三）细胞记忆与决定
信号分子的有效作用时间是短暂的，然而细胞可以将这种短暂的作用储存起 来并形成长时间的记忆，逐渐向特定方向分化。 果蝇幼虫的成虫盘（imaginal disc)是一些未分化的细胞群,在幼虫变态过程中， 不同的成虫盘发育为成虫不同的器官。

《细胞分化概念》课件

血和囊性纤维化等遗传性疾病，以及白血病和实体瘤等癌症。
药物研发与细胞分化
要点一
总结词
药物研发中，了解细胞分化的机制和调控因素有助于发现 新的药物靶点和治疗策略。
要点二
详细描述
药物研发是一个复杂的过程，需要了解疾病的发生和发展 机制，以及药物的疗效和副作用。在药物研发中，了解细 胞分化的机制和调控因素有助于发现新的药物靶点和治疗 策略。例如，某些药物可以调节干细胞的分化过程，促进 受损组织的修复和再生。此外，了解细胞分化的机制还可 以为肿瘤治疗提供新的思路和方法。
基因治疗与细胞分化
总结词
基因治疗通过调控细胞分化过程，可以纠正异常的基因表达，治疗遗传性疾病和癌症。
详细描述
基因治疗是一种通过调控基因表达来治疗疾病的方法。在细胞分化过程中，基因的表达 会发生变化，以产生特定类型的细胞。通过调控这些基因的表达，基因治疗可以纠正异 常的细胞分化过程，治疗遗传性疾病和癌症。例如，基因治疗可以用于治疗镰状细胞贫
PART 02
细胞分化类型
胚胎细胞分化
概念
胚胎细胞分化是细胞在胚胎发育 过程中，根据其所在位置和功能 需求，逐渐获得特异性的过程。
特点
胚胎细胞分化发生在胚胎发育早期 ，不同细胞类型之间具有严格的界 限，且分化后的细胞具有不可逆性 。
影响因素
胚胎细胞分化的方向和程度受到基 因、表观遗传修饰、信号转导等多 种因素的调控。
细胞信号转导
细胞信号转导是指细胞通过特定的分子 信号传递信息的过程，这些信号可以来
自细胞内部或外部环境。
在细胞分化过程中，信号转导通路可以 调控细胞的生长、增殖和分化。例如， 某些生长因子可以激活特定的信号转导 通路，从而诱导细胞向特定的方向分化

细胞的分化ppt课件


储藏细胞
01 细胞分化的概念
▶细胞分化的概念： 在个体发育中，由 一个或一种细胞 增殖产生的后代， 在形态、结构和功能上发生 稳定性差异 的过程，叫做细胞分化。 例如：造血干细胞的分化
补充：干细胞(书本P121)
▶概念： 动物和人体内仍保留着少数具有 分裂能力和分化能力 的细胞，
这些细胞叫做干细胞。
基因
ABCDE
ABCDE
B A
C
DE
在红细胞中，AC处于活动状态，BDE处于关闭状态
ABCDE
在肌细胞中，AE处于活动状态，BCD处于关闭状态
01 细胞分化·小结
概念 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，
在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。
细 胞
实质 基因的选择性表达;
的
分
特点 ①持久性；②不可逆性；③普遍性；
02 细胞的全能性
【资料1】1958年，美国科学家斯图尔德(F.C.Steward)取胡萝卜韧皮部的一 些细胞，放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这 些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎和叶，移 栽到花盆后，长成了一株新的植株。
思考 从资料1中可以得出什么结论？
不同生物，基因不同；
× (3)同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果( )
同一细胞蛋白质不同，是因为该细胞表达了很多不同基因。
基因的选择性表达：（同一个体，不同细胞） 在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
02 细胞的全能性
思考
早期胚胎通过细胞分裂和分化逐渐发 育，形成各种组织和器官。如果给予一定 的条件，这些组织和器官中高度分化的细 胞，能不能像早期胚胎那样，再分化成其 他细胞呢？

14. 细胞分化与胚胎发育

第十四章 细胞分化
CELL DIFFERENTIATION
不同生物具有不同的发育模式，但都涉及：
①细胞增殖 ②细胞分化 ③细胞间的相互作用。
细胞分化（differentiation）是指细胞后代在形态、 结构和功能上发生稳定性差异的过程。
第一节 细胞分化的特点
一、细胞的分化潜能
细胞分化能力的强弱称为分化潜能。 动物受精卵的分化潜能称为全能性。 干细胞：有分化潜能的动物细胞。分为：全能干
细胞分化与分裂平行进行，干细胞进行不对称分 裂，产生的子细胞一个保持原有干细胞特性，一 个则进入终末分化。
第二节 细胞分化的主要机制
autonomous mechanism：胚胎发育的早期细胞分裂 由受精卵中的细胞质控制，不涉及细胞通信。
inductive mechanism：随着胚胎发育的进行细胞之 间主要通过信号系统协调分裂、分化和细胞的行 为。
细胞的分化命运主要取决于：细胞的内部特性， 外部环境。
一、细胞分裂的不对称性
• 卵细胞具有极性，细胞核靠近北极。 • 卵细胞中贮存有大量mRNA，是母源基因的产物， • 维持卵细胞和早期胚胎代谢；呈非均匀分布，决定
胚胎发育的图式（pattern）。 • 合子基因在卵裂后期才发挥作用。
• 用放线菌素D处理海胆受精卵，胚胎发育能进行 至囊胚期；嘌呤霉素处理，受精卵停止发育。
ESC的用途主要有：①动物克隆；②动物转基因； ③组织工程。
一、细胞的全能性
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。
一、细胞的全能性 细胞核在细胞分化过程中仍保持全能性。
多利羊
二、干细胞
1.干细胞的概念 具有分化潜能的细胞称为干细胞。
在整个发育过程中， 细胞分化潜能会逐渐受 到限制而变窄，即由全 能性细胞转化为多能和 单能干细胞。

细胞的分化 课件


细胞的全能性
【自主学习】 1．概念：已经分化的细胞，仍然具有 发育成完整个体 的潜 能。 2．植物细胞的全能性 高度分化 的植物细胞仍具有发育成完整植株 的能力。
3．动物细胞的 细胞核 具有全能性 (1)非洲爪蟾的核移植实验：将肠上皮细胞的核 移植到 去核的卵细胞 中，结果获得了新个体。 (2)克隆羊多利的培育：将乳腺细胞的核移植到 去核的卵细胞 中。 4．干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化 能力 的细胞。
细胞的分化
细胞分化
【自主学习】 1．概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后 代，在 形态、结构 和生理功能上发生稳定性差异 的过程。 2．特点 (1)细胞分化是一种 持久性 的变化。 (2)一般来说，分化了的细胞一直保持分化后 的状态，直到死 亡。 (3)细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
【互动探究】 探究2：为什么细胞具有全能性？如何实现细胞的全能性？研 究细胞全能性有何应用？ 1．细胞全能性的原因 已分化的细胞一般都有一套和受精卵相同的遗传物质，因 此，分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。
2．细胞全能性的表达 (1)条件：在离体状态下，需要适宜的水、无机盐、有机营养 及激素等，还需要适宜的温度等条件。 (2)差异 ①植物细胞的全能性易于表达，而动物细胞的全能性虽受到 极大限制，但动物细胞核的全能性仍可以表达。 ②同一生物体内细胞全能性的高低为：受精卵>生殖细胞>体 细胞。 ③随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐变小。 ④与细胞的分裂能力呈正相关，即分裂能力越强，全能性越 大。
3．意义 (1)是生物个体发育 的基础。 (2)使多细胞生物体中的细胞趋向专门 化，有利于提高各种生 理功能的效率。 4．原因：在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息 的执行 情况不同。
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第二节 细胞分化的分子基础
一、基因选择性表达是细胞分化的结果
在胚胎发育和分化过程中各种不同的细 胞类型的出现，是由于有关的奢侈基因按一 定的顺序相继活化的结果，这种现象称基因 的差异表达（基因的顺序表达）。
细胞分化的主要标志是：细胞内开始合成
新的特异性的蛋白质。
1. 管家基因（ housekeeping gene ）

维持细胞最基本生命活动所不可缺少的
基因，对分化只起辅助作用的基因。
如：核糖体蛋白基因、氧化磷酸化所需全部酶 蛋白基因、糖酵解酶蛋白基因等。
这些基因在各类细胞 中都可以表达。
2. 奢侈基因（luxury gene)

编码特异性蛋白的基因，与各种分化细 胞的特定性状直接相关。
如：胶原蛋白基因、角蛋白基因、血红蛋白基因、 肌动蛋白基因、肌球蛋白基因。
录因子与DNA结合。
本章节重点
掌握细胞分化的概念及特点。 掌握细胞分化的分子基础。
脑 脊髓 腺
毛、齿 甲、爪 髓样组织 淋巴组织
外胚层 中胚层 中胚层 内胚层
软骨
肌肉
形成血的组织 泌尿生殖系统
骨 致密结缔组织 疏松结缔组织 呼吸系统上皮
消化道上皮
腺
甲状腺 甲状旁腺
肝
胰
受 精 卵
卵 裂
分 化
组织和细胞分化的不同途径
全能性的细胞核
未受精卵 爪蟾蝌蚪的 肠上皮细胞
UV
去核卵细胞 肠上皮细胞核


1.具有稳定性
2.细胞分化中可产生转分化和去分化 3.细胞分化具有时间性和空间性 4.生物体普遍存在，细胞分化发生在整 个生命进程中。
悬浮培养的胡萝卜单细胞培养成了可育植株
（Steward,1970年）
细胞分裂
细胞分化
不 细胞 不变 增加 数量 同 点 形态 结构 相同 差异 功能 相 遗传信息都不变 同 点 联 共同完成生物个体发育过程 系
这些实验说明：
--即使是终末分化细胞，其细胞核 同样也包含全部的遗传信息，即具有发 育为完整个体的“全能性”。
二、细胞决定
细胞决定(cell determination )个体发育过程中， 细胞在发生可识别的分化特征之前就已确定了 未来的发育命运，并向特定方向分化，细胞预 先做出的分化织
肌肉组织
神经组织
结缔组织
红细胞
(一）细胞的全能性

1.概念：单个细胞在一定条件下分化发育为完整
个体的能力，称为细胞全能性（totipotency)。
受精卵是全能的细胞（totipotent cell)
三胚层细胞为多能细胞（pluripotent cell)
稳定型单能细胞 (Unipotent cell)
核移植
无结果
畸胎
1-2%发育至蝌蚪或蛙
J.Gurdon 1964
Dolly的标本和伊恩博士
Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英国 爱丁堡大学的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于 肺结核而被安乐死，它的标本于2003年4月9日陈列 于苏格兰首都爱丁堡国家博物馆。
（二）终末分化细胞核具有全能性
Hox基因是一组决定生物基本身体结构的基因。 这些基因都含有一段高度保守的由180bp组 成的ＤＮＡ序列，称同源框。
(二) DNA甲基化 (DNA methylation)
在DNA甲基酶的作用下，DNA的CG两个核
苷酸的胞嘧啶发生甲基化，形成5-甲基胞嘧啶，
常见于5‘-CG-3’序列。甲基化位置上可阻止转
第十四章 细胞分化
第一节 细胞分化的基本概念
一、细胞分化
细胞分化（differentiation)：是指从受精卵开始的 个体发育过程中细胞 之间产生稳定性差异的 过程称为 细胞分化的意义：细胞分化是个体发育的基 础；使多细胞生物体中的细胞趋向专门化， 有利于提高各种生理功能的效率。
细胞分化形成组织
这些基因只有在特定的分化细胞 中表达。
人 类 的 珠 蛋 白 肽 链 的 发 育 演 变
50 40 30 20 10






6 12 18 24 30 36
出 生
6 12 18 24 30 36 42 48
妊娠 周数
出生 周数
二、细胞分化基因表达的调节
（一）同源框基因(homeobox gene)