細胞分化 ppt課件

1、,細胞分化的分子機制,顯微手術和基因組學揭開了發(fā)育控制之迷… …基因克隆和測序展現(xiàn)出其分子機理… …,分子生物學與臨床,本章內容：,細胞分化潛能與干細胞細胞分化與基因組變化 基因表達與組織形成特異性蛋白基因表達的發(fā)育階段性 基因表達的調控機制 影響細胞分化的因素,細胞分化的潛能,,,指多細胞生物成長發(fā)育中，在一些內在機制作用下，細胞在結構、形態(tài)、生理功能及生化特征等方面逐漸產生穩(wěn)定性差異，成為多種不同的細胞類型，以形成個體

2、不同的組織、器官和系統(tǒng)。,細胞分化,受精卵發(fā)育按嚴格的模式和時間次序發(fā)展，發(fā)育初級的細胞并非包含成形的形體，而是具備發(fā)育為完整個體的潛力。這種潛力，來自一組稱為干細胞的分化能力。在個體發(fā)育整個過程中，由于干細胞的存在使細胞分化不斷進行。,干細胞,干細胞有兩方面區(qū)別于其它細胞的特征： 1，可分化為與自身完全相同的細胞， 2，可生產出特異性分化的細胞。 根據個體發(fā)育過程中出現(xiàn)的先后次序不同，干細胞可分為兩類：胚胎干細胞及成體

3、干細胞。,胚胎干細胞，又稱全能干細胞，存在于未發(fā)育成熟的胚胎，高水平表達端粒酶，可分化為除構成臍胎盤，臍帶等之外的任何一種特定類型細胞。即能長成動物的任何組織和器官。,成體干細胞：特定組織中的非特異性細胞，能無限制地分裂和自我更新。所產生的子細胞有兩種結果，一是保持親代特性，仍作為干細胞；二是不可逆地向終末方向發(fā)展，成為一至幾種類型的特定細胞。,干細胞命運各不相同，但分化機制相似：調控基因指導特異性基因的轉錄及特定蛋白質的合成，從而細胞

4、逐步發(fā)展為具有專門功能的特定細胞類型。同樣，干細胞也對鄰近細胞的生長信號發(fā)生反應，導致特定基因活化及相應蛋白質合成，參與細胞分化，運動，或與其它細胞作用以形成組織。,1970年Martin Evans首次從小鼠胚囊中分離出小鼠胚胎干細胞。原被誤認為功能單一的干細胞后被證實具有自我復制能力，可分化為人體206種組織器官的原始細胞；1998年在人胚囊內層細胞分離出人的胚胎干細胞，目前通過核移植技術獲得人胚胎干細胞。,,,,,干細

5、胞具有的能夠穩(wěn)定生存增殖并保持多向分化潛能的特性使其在遺傳性疾病和組織器官移植領域有巨大的應用前景。,卵細胞具有極性，細胞核靠近北極。北極或動物極：極體釋放的部位；南極或植物極：相對北極而言，母體物質主要儲存在于植物極。,二、細胞分化的機理,（一）細胞分裂的不對稱性,動物卵細胞中貯存有大量mRNA，呈非均勻分布；用轉錄抑制劑放線菌素D處理海膽受精卵，胚胎發(fā)育仍能進行至囊胚期用蛋白質翻譯抑制劑嘌呤霉素處理受精卵，受精卵停止發(fā)育。

6、卵裂后的細胞質的特性決定了子細胞核的分化命運。昆蟲以表面卵裂的方式形成胚層細胞的。遷入卵的后端極質部的細胞發(fā)育為原始生殖細胞，用紫外線照射這一區(qū)域，破壞極質，卵將發(fā)育為無生殖細胞的不育個體。,母系基因產物控制卵的不對稱分裂,細胞的不對稱分裂使姐妹細胞產生了差異在細胞分裂時一些重要的分子被不均等地分配到兩個子細胞中,1、胚胎誘導(embryonic induction) ：胚胎發(fā)育過程中，一部分細胞影響相鄰細胞向一定方向分化的作用。

7、誘導者(inductor) ：對其它細胞起誘導作用的細胞：脊索可誘導其頂部外胚層發(fā)育成神經板，神經溝和神經管；視胞可誘導其外面的外胚層形成晶體，而晶體又可誘導外胚層形成角膜。,（二）細胞間的相互作用,進一步更復雜的模式由細胞間相互作用產生,誘導的相互作用可以在原本等同的細胞中建立起有序的差異,2、分化抑制：分化成熟的細胞可以產生抑素，抑制相鄰細胞發(fā)生同樣的分化。如含有成蛙心組織的培養(yǎng)液培養(yǎng)蛙胚，則蛙胚不能發(fā)育出正常的心臟。3、

8、細胞數量效應小鼠胚胎胰腺原基在體外進行組織培養(yǎng)時，可發(fā)育成具有功能的胰腺組織，但如果把胰原基切成8小塊分別培養(yǎng)，則都不能形成胰腺組織，如果再把分開的小塊合起來，又可形成胰腺組織。,4、細胞外基質的影響干細胞在IV型膠原和層粘連蛋白上分化為上皮細胞；在I型膠原和纖粘連蛋白上形成纖維細胞；在II型膠原及軟骨粘連蛋白上發(fā)育為軟骨細胞。5、激素的作用如昆蟲的保幼激素和脫皮激素。,1、染色體結構的變化1）基因刪除：原生動物、昆蟲、甲

9、殼動物。2）基因擴增：果蠅多線染色體。3）基因重排：免疫球蛋白基因（106~108種抗體）。4）DNA的甲基化與異染色質化：胞嘧啶的甲基化使基因失活。,（三）細胞核與細胞分化,2、基因與細胞分化無論是母體mRNA的作用還是細胞間的相互作用，其結果是啟動特定基因的表達。根據對果蠅、家蠶等實驗動物的研究表明：卵受精后，首先表達的是母體基因；母體基因的產物是轉錄因子，沿胚的前后軸形成一個濃度梯度，決定了胚的前后位置和頭尾區(qū)域；控制

10、其它基因的表達：母體基因→ 間隙基因→ 成對基因→體節(jié)極性基因→同源異形基因（homeotic gene，Hox）,Gene and Development,母體基因,間隙基因,成對基因,體節(jié)極性基因,同源異形基因,,,,,生物體細胞中含有決定生長分裂和分化的全部基因信息，按其與細胞分化的關系，可將這些基因分為兩大類：奢侈基因和管家基因,2． 奢侈基因與管家基因,奢侈基因(luxury gene)，編碼細胞特異性蛋白，與各種分化細

11、胞的特定性狀直接相關，這類基因對細胞自身生存無直接影響。 如編碼紅細胞血紅蛋白，肌細胞的肌球蛋白和肌動蛋白等的基因屬此類。,管家基因(house keeping gene)，這類基因的表達產物為細胞生命活動持續(xù)需要和必不少，但與細胞分化的關系不大，在細胞分化中只起協(xié)助作用。如tRNA，rRNA基因，催化能量代謝的各種酶系，三羧酸循環(huán)中各種酶系等,從分子層次看，細胞分化主要是奢侈基因中某種（或某些）特定基因選擇性表達的結果。某些

12、基因的選擇性表達合成了執(zhí)行特定功能的蛋白質，從而產生特定的分化細胞類型。,分化細胞的基因表達特征一 基因組成熟分化的細胞保留著全部核基因組。,相關實驗： 1964年Gurdon等進行的非洲爪蟾實驗 1970年Steward等用懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單個 細胞培養(yǎng)成可育的胡蘿卜植株。 1997年英國學者克隆出 “多莉”羊,J.Gurdon 1964,,,懸浮培養(yǎng)的胡蘿卜單細胞培養(yǎng)成了可育植株,（Steward,1970年）

13、,,Dolly的標本和伊恩博士,Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英國愛丁堡大學的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺結核而被安樂死，它的標本于2003年4月9日陳列于蘇格蘭首都愛丁堡國家博物館。,,,多莉的出生與三只母羊有關，而多莉與提供細胞核的母羊最相似 。,遺傳信息來自哪里？,這些實驗說明：--即使是終末分化細胞，其細胞核同樣也包含全部的遺傳信息，即具有發(fā)育為完整個體的“全能性”。,細胞的全

14、能性: 指已分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體的能力.,當精子及卵子結合，來自父代及母代的基因即發(fā)生組合，形成發(fā)育為一個完整個體所需的基因組。分化進程中，細胞有選擇地啟動某些基因并合成其它類型的細胞所不具備的蛋白質，以構成該種特定細胞的結構，產物及功能的基礎。,如肌肉細胞發(fā)育的原腸胚形成階段，整個胚胎細胞都能合成肌球蛋白，但原腸期以后，合成肌球蛋白的細胞僅局限于心區(qū) ，而其他部位的細胞則被抑制。,分化中為何出現(xiàn)動物細胞表型的

15、差異? 這是細胞各自表達特異性基因的結果。一些胚胎細胞按其遺傳潛能來說都是“全能”的，但其攜帶的遺傳信息在發(fā)育過程中并不都能表達，而是按嚴格的時空順序有選擇地表達其中一部分。,基因表達的階段特異性（時）及組織特異性（空） 指特定基因的表達按照嚴格的時間順序發(fā)生，同時，同一基因產物在不同的組織器官表達數量不同，不同的產物蛋白又分布于不同的細胞或組織器官。,在胚胎發(fā)育過程中，細胞基因組嚴格按時空順序相繼活化

16、這一現(xiàn)象稱為基因的差異表達（differential expression）或順序表達（sequential expression）。從一個受精卵開始，在個體發(fā)育的過程中逐步分化產生各種細胞類型和組織，這種分化就是不同特異性基因相繼表達的結果。,二、特異蛋白的選擇性基因表達主要在轉錄水平 進行,,DNARNA多肽,轉錄翻譯,,,如果蠅和其他雙翅目昆蟲唾腺染色體所看到的膨松區(qū)的形成。膨松區(qū)是基因的活化區(qū)，即

17、正轉錄區(qū)域。膨松區(qū)的位置和數目在相同發(fā)育階段的同一類型細胞一致，但在不同類型的細胞中有區(qū)別，在不同的發(fā)育階段也有明顯變化。,,,果蠅多線染色體,,,用32P磷酸鹽分別摻入前體細胞和原成紅細胞，若珠蛋白基因有表達，則DNA可轉錄有32P標記的RNA。當用克隆的胚胎型?樣珠蛋白基因DNA探針與之雜交，發(fā)現(xiàn)在原成紅細胞中有DNA-RNA雜交反應，而前體細胞中不發(fā)生雜交反應。?說明前體細胞的胚胎型珠蛋白基因處于休止狀態(tài)，直至發(fā)育到原成紅細胞

18、時才被活化。表明?樣珠蛋白基因具有嚴格的紅系組織特異性和發(fā)育階段專一性特點。,特異基因的階段性表達,組織形成中的基因表達,一、動物及人體的基本組織類型,包括四類 1．上皮組織:來源于外胚層，如皮膚表層 2．結締組織:由中胚層產生的，分布在表皮之內各 器官組織之間，如韌帶、纖維、血漿 3．肌肉組織:來自中胚層，又有平滑肌、骨胳肌和 心肌，主要組分是肌原纖維

19、4．神經組織:來自外胚層，由神經元和神經膠質細 胞組成,二、哺乳動物骨骼肌發(fā)育中的基因調節(jié),1．骨骼肌細胞發(fā)育包括3個階段1）由胚胎的體節(jié)細胞出現(xiàn)細胞決定（分化方向）， 并分化為成肌細胞；2）成肌細胞向胚胎肢芽遷移并保持增殖能力；3）成肌細胞停止分裂，彼此融合成多核體細胞（或 肌管），伴隨細胞融合的出現(xiàn)，對骨骼肌發(fā)育 及其功能有關的各種肌細胞特異基因的表達使其 分化為成熟的骨骼肌細胞。,骨

20、骼肌細胞發(fā)育程序包括3個階段,已鑒定出4種控制骨骼肌細胞發(fā)育的基因：myoD、myf 5、myogenin及mrf4，分別表達相應的myoD、myf 5、myogenin及mrf 4蛋白，統(tǒng)稱為myoD家族蛋白。這些蛋白均具有堿性螺旋-環(huán)螺旋（bHLH）結構，屬DNA結合蛋白并行使轉錄因子的功能。,myoD家族蛋白在形成同源及異源二聚體后可與基因調控區(qū)中的CANNTG序列（又稱Ebox）相結合，通過DNA-protein相互作用，

21、myoD構象改變從而誘導肌細胞特異性的基因轉錄。,myoD誘導肌細胞特異性基因轉錄,,基因 表型 myoD家族敲除 存活 成肌細胞 肌細胞 蛋白功能——————————————————————————————————————————————————————————myoD 　能 + + 不詳myf 5 能 +

22、 + 不詳myoD、myf 5 否 - -成肌細胞形成必須myogenin否 + - 成肌細胞向肌細胞分化所必須,表 1 myoD 家族基因敲除對小鼠 骨骼肌細胞分化發(fā)育的影響,從體節(jié)細胞分化為成肌細胞時需myoD和myf 5兩種蛋白， myogenin蛋白對成肌細胞融合并分化為成熟的骨骼肌細胞必不可少,細胞融合前只有myoD及myf5

23、基因表達，myogenin基因只有在細胞融合發(fā)生后表達，且受myoD及myf 5表達的誘導。?myoD及myf 5基因控制體節(jié)細胞分化為成肌細胞，而從成肌細胞發(fā)育為成熟的骨骼肌細胞則依賴于myogenin基因．,成肌細胞中，肌動蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白、肌鈣蛋白（與肌肉收縮有關）、磷酸肌酸激酶及乙酰膽堿受體（傳遞神經刺激）等特異性蛋白的基因活性處于休止狀態(tài)。成肌細胞融合后，開始激活表達并使之最終分化為形態(tài)及功能成熟的骨骼肌細胞。,成肌

24、細胞融合激活特異性蛋白基因,myoD家族蛋白,總結：,,,Ebox,,,構象改變,二聚化,myoD家族蛋白,特異蛋白表達,成肌細胞融合,三、神經發(fā)生的調節(jié),神經系統(tǒng)：外胚層?神經管和神經嵴，神經管?腦、脊髓及視網膜在內的中樞神經系統(tǒng);神經嵴?周圍神經系統(tǒng)。,神經管及神經嵴細胞發(fā)育為神經母細胞后，其子細胞停止分裂時產生神經元細胞。神經元細胞兩端生長出樹突及軸突，軸突定向生長延伸至靶細胞部位，末端與靶細胞形成突觸連接，最終從形態(tài)及功能上

25、發(fā)育分化成熟。,神經元細胞分化,果蠅基因組中鑒定出一種約lOOkb的基因復合物 AS-complex （AS-c）。AS—c對剛毛器官發(fā)育起調節(jié)作用。果蠅的剛毛器官是毛干細胞、神經元、鞘細胞和牙槽細胞等4種細胞構成的觸覺器官。剛毛器的發(fā)育始于第二胸部體節(jié)的翅成蟲盤細胞，經神經原細胞至神經前體細胞的發(fā)育, 前體細胞經過兩次分裂后的4個子細胞發(fā)育成上述4種特化細胞。,神經元細胞分化過程中的基因,AS—c含4種基因——achaete（ac

26、）、scute（sc）、Lethal of scute（L－sc）及asense（a），產物均為HLH蛋白。ac及sc兩種基因在神經原細胞中表達，使其向神經前體細胞方向分化。發(fā)育至神經前體細胞時，ac及sc停止表達，a及其他有關基因開始表達并導致神經元分化。,神經元細胞分化過程中的基因表達,神經原細胞,神經前體細胞,ac,,a,L-sc,sc,ac及sc的表達受另兩種基因—daughterless（da）及 extramachroch

27、aete（emc）的調節(jié)，da及emc產物亦為bHLH蛋白，均可與ac及sc蛋白結合成異二聚體，前者通過調節(jié)轉錄促進神經原細胞向神經前體細胞分化，而后者則起抑制作用。Notch 和Delta蛋白抑制ac及sc基因的表達，并阻止向神經前體細胞方向分化。,神經元細胞分化過程中的基因表達調節(jié),神經原細胞,神經前體細胞,ac,,a,L-sc,sc,da(+),emc(-),Notch(-)Delta(-),特異性蛋白基因表達的發(fā)育階段特征,

28、紅細胞中的血紅蛋白，在發(fā)育中不同基因順序地“開”“閉”，使珠蛋白四聚體的構成隨時間發(fā)展相應發(fā)生變化。 哺乳動物早期胚胎中四聚體的組成為α2ε2，然后隨著胚胎發(fā)育改變?yōu)棣?γ2，出生后主要為α2?2。正常成人的血液中還含有少量珠蛋白α2δ2。,ε γG γA ψβ δ β5’——?———?—?—?—?—?— 3’,11p15,? ?2 ?1 5’——?———?—?—— 3’,16p13,β珠蛋白基因簇,?

29、珠蛋白基因簇,HbGowerII (α2ε2) HbF (α2γ2)Hb Portland (ξ2γ2） HbF(α2γ2) HbA2 (α2δ2)Hb GowerI (ξ2ε2) HbA (α2β2) 95％ 胚胎期 胎兒 成人,,小兒血象特點,一、?類珠蛋白基因表達的調節(jié),（一）、α類珠蛋白基因簇的結構特點在人16號染

30、色體上的位置依次是：端粒-ψIL9-未命名-Dist1-MPG-Prox1-ξ-α珠蛋白基因特異的增強子序列HS-40位于 Prox1基因的第5內含子中。,? ?2 ?1 5’——?———?—?—— 3’,16p13,?珠蛋白基因簇,端粒-ψIL9-未命名-Dist1-MPG-Prox1-ξ- ?2-?1-,（二）、調控α類珠蛋白基因表達的上游順式作用元件和反式作用因子,1．順式作用元件： HS-40

31、增強子上游40kb的一個DNaseI高敏位點（HS-40） HS-40序列長約300bp，是多種組織特異及許多基本反式作用因子的結合位點：,HS-40對α類珠蛋白基因有增強子活性，它的缺失對甲基嘌呤DNA糖基化酶（MPG）基因的表達沒有影響，只引起α類珠蛋白表達的降低，造成嚴重的α-地中海貧血。,4個紅系特異的GATA盒兩個調控蛋白NF-E2/AP1的結合位點 3個CACCC盒和一個AG盒,2．反式作用因子及其作用特點NF

32、-E2蛋白：一種重要的紅系反式作用因子，是由分子量分別為45kD（p45）和18kD（p18）的兩類亞基構成的異二聚體，都是屬于AP-1基因超家族的含堿性亮氨酸拉鏈（bZIP)的蛋白。,bZIP,GATA-1和EKLF也是重要的紅系反式作用因子，在紅系細胞的分化和基因表達過程中起關鍵作用，GATA位點突變會使紅系分化終止。(Erythroid krupple like factor)GATA-1和EKLF都可以通過鋅指結構與其它蛋白

33、因子相互作用形成核酸-蛋白復合物。 GATA-1尚須輔助蛋白FOG存在。,α-珠蛋白基因簇的3’-下游區(qū)域內存在的GATA-1結合位點可能也影響α-珠蛋白基因表達，包含α1基因在內的α2基因下游20kb的缺失可使α2基因不能表達。,（三）、α-類珠蛋白基因的表達機體發(fā)育的整個過程中，α-類珠蛋白基因表達出現(xiàn)一次轉換，即胚胎期ξ基因?胎兒/成人期α基因。基因簇5’-端的ξ基因在卵黃囊期首先開啟表達。第五、六周造血功能從卵黃囊轉移到胎

34、肝后，ξ-基因表達基本關閉，α基因表達開始活躍。,HS-40和α-類基因啟動子區(qū)與各種反式因子各自形成獨立的DNA-蛋白復合物，然后通過它們之間的相互作用促進α-類珠蛋白基因表達。α-類珠蛋白基因表達需要紅系特異的上游增強子，且存在增強子和啟動子區(qū)的相互作用。,ξmRNA的穩(wěn)定性對ξ-基因表達的有效關閉作用重要： α-類珠蛋白mRNA3’-非翻譯區(qū)內有一段16個堿基的嘧啶富含區(qū)，α和ξmRNA的差異只是一個與C→G的突變，使

35、ξ-mRNA與結合蛋白的結合大大降低，組裝形成mRNA的能力較弱，且其poly（A）較短，所以ξmRNA容易降解。轉錄后加工在ξmRNA的清除和關閉過程中起著關鍵作用，被認為是轉錄后調控的一個模式。,二、β類珠蛋白基因表達的調節(jié),（一）、?-類珠蛋白基因簇的結構,ε γG γA ψβ δ β5’———?———?—?—?—?—?— 3’,（二）、β類珠蛋白基因表達的調控 1．順式作用元件 （1）啟動子

36、：轉錄起始點(+1) 5’端上游100～200bp區(qū)含TATA盒、CCAAT盒和CACCC盒。 若-30bpTATA盒點突變，將導致轉錄顯著降低，引起??地中海貧血。若-90bp處CACCC盒發(fā)生突變，將破壞紅系特異調控因子的結合，也引起?地中海貧血。 （2）增強子：2個增強子，分別位于人?珠蛋白基因內及3’端+2400bp處。,（3）沉默子：人?珠蛋白基因5’旁側-610bp到-490bp及-338bp到

37、-233bp處各有一個沉默子，與相應的反式阻抑因子直接或間接作用。 （4）座位控制區(qū)域（LCR）：位于人ε珠蛋白基因5’上游遠側端6～21kb間的一段DNA序列，含4個DNaseI超敏位點。LCR為紅系組織專一的、層次更高的順式作用元件。LCR的突變或缺失會導致各種貧血癥。,2．反式作用因子,與人?類珠蛋白基因轉錄有關的反式調控因子分為基本轉錄因子（如CPl，SPl）和紅系組織特異轉錄因子（如GATA-1，NF-E2等）兩類

38、。,CPl： CCAATSP1：CACCC,3. 活性染色質結構與?-類珠蛋白基因的表達,染色質解旋結構變化依賴于5’上游遠側端的LCR。一些地中海貧血癥病人珠蛋白基因所在的染色質部分或完全缺乏LCR，即使?珠蛋白基因及其近側端調控區(qū)結構完整，也不能表達?珠蛋白。?紅細胞在發(fā)育過程中失去染色質解螺旋能力，仍保持對DNasel的抗性，因而?珠蛋白結構基因處于非活性狀態(tài)。,4．LCR與?-類珠蛋白基因發(fā)育中的順序表達,不同珠蛋白基因在染色

39、體上的排列位置，對保持發(fā)育階段的順序性表達至關重要；珠蛋白基因的位置與LCR相對距離的差異，可能影響各珠蛋白基因同LCR相互作用的頻率，使近距離珠蛋白基因優(yōu)先表達，遠距離的則在較后階段被激活。,三、 組合調控對特異性蛋白基因表達的調節(jié),組合調控（combinatorial control）是指一組基因調節(jié)蛋白共同協(xié)調地決定對某一基因表達的調節(jié)方式。 組合調控可使細胞分化成特定的細胞類型：,若將MyoD基因引入，取自雞胚皮膚的體

40、外培養(yǎng)的成纖維細胞?出現(xiàn)成肌細胞的特征，并融合成多核肌肉樣細胞，表達肌動蛋白、肌球蛋白并組成收縮裝置，質膜產生受體蛋白及離子通道蛋白，接受來自神經的刺激。但若將MyoD基因引入非成纖維細胞， ?細胞不轉變?yōu)榧∪鈽蛹毎?，說明成纖維細胞中已積累了其他必需的基因調節(jié)蛋白，在加入MyoD蛋白后，能完成特異的基因調節(jié)蛋白的組合，從而啟動肌肉細胞的分化。,組合調控在特定器官的發(fā)育中也起調節(jié)作用。眼發(fā)育中，一種關鍵性基因調節(jié)蛋白（果蠅稱為

41、Ey）能決定眼的發(fā)育。若將Ey基因人為引入將要發(fā)育成腿的果蠅細胞，在腿部表達Ey蛋白的細胞發(fā)育成果蠅眼。?提示Ey蛋白與一些基因調控區(qū)的結合位點結合后，通過組合調控直接調節(jié)這些基因的表達。,因而，通過一組基因調節(jié)蛋白的組合調控，共同協(xié)調地決定對某一基因表達。,細胞分化中基因表達的調控,一、DNA水平的調控,1．基因擴增在生活史的某一段時間臨時出現(xiàn)。如非洲爪蟾在成熟過程中產生18S、28SrRNA的rDNA的選擇性復制，使成熟卵細胞

42、具有2 ?106個DNA拷貝，與二倍體細胞（含有900個拷貝）相比，擴增1000倍。由于大量合成核糖體，在一個細胞核中甚至可出現(xiàn)1000個以上的核仁。,2．DNA序列重排在人類基因組中，所有抗體的重鏈和輕鏈都不是由一個完整的抗體基因編碼的，而是由不同基因片段經重組后形成的。 3．非組蛋白質特異的非組蛋白質可能決定相應的特定基因的轉錄，?調節(jié)細胞中轉錄過程的因素是非組蛋白質。,,,,,,,,,,,恒定區(qū),可變區(qū),重鏈,輕鏈,,,兔子

43、胸腺和骨髓細胞的染色質重組實驗 ：① 未分離的胸腺染色質合成胸腺mRNA。② 未分離的骨髓染色質合成骨髓mRNA。③ 骨髓染色質的DNA、組蛋白和非組蛋白在試 管中重組后合成骨髓mRNA。④ 胸腺染色質的DNA、組蛋白和非組蛋白重組 后合成胸腺mRNA。⑤ 骨髓DNA和組蛋白與胸腺DNA和組蛋白混合 在一起，加入胸腺非組蛋白時，重組后合 成胸腺mRNA。若加入骨髓非組蛋白，則重 組后合成骨

44、髓mRNA。,,4．DNA甲基化在DNA復制后，由甲基化酶將S-腺苷甲硫氨酸的甲基轉移到胞嘧啶的5-C上完成對堿基的修飾，甲基化位置上可阻止轉錄因子與DNA結合。? 越是活躍的基因其甲基化程度越低，越不活躍的基因甲基化程度越高。在發(fā)育過程中，當某些基因表達完成后，DNA的甲基化可能參與了基因的關閉過程。,小鼠成纖維細胞 （5-氮胞苷）?培養(yǎng)，處于休止狀態(tài)的基因被重新激活而進行表達，甚至可觀察到一部分細胞中與肌肉細胞發(fā)育有關的激

45、活而表達，細胞彼此發(fā)生融合而發(fā)育成肌肉細胞。5-氮胞苷進入細胞內轉變?yōu)槿姿?-氮胞苷，這種5-氮胞苷化的DNA由于不能被甲基化，結果使相關基因被重新激活,,RNA多肽,轉錄翻譯,,,,,DNA,,,（去甲基化）,（5-氮胞苷）,,,甲基化,（三）、轉錄后水平的調控1．核內RNA的選擇加工如用海膽囊胚的mRNA制成的cDNA探針，分別與原腸胚、腸和體腔細胞nRNA雜交，結合率高達80％，而與囊胚和腸細胞mRNA結

46、合率則不同，前者為28％，后者僅為10％，說明不同組織中轉錄的nRNA可以一致，但mRNA卻不相同。,2．轉錄后初級產物RNA的加工如從大鼠甲狀腺和腦下垂體細胞分離得到的同一初級轉錄物，通過不同的剪切與加工，可產生2種不同的成熟mRNA。在甲狀腺C細胞中編碼降鈣素，而在腦下垂體和多種神經細胞中，則編碼降鈣素基因相關蛋白。,3．專一mRNA的降解如哺乳動物成紅細胞（erythroblast）的分化過程中，早期細胞合成若干種mR

47、NA，其中少量的珠蛋白mRNA被保留，但到后期最后幾次細胞分裂時，只有珠蛋白mRNA保留下來，其他種類的mRNA均被降解。在黏菌發(fā)育過程中，如果黏菌在某一階段停止發(fā)育，則會把準備用于下階段的新mRNA降解。,（四）、翻譯水平的調控基因表達過程中，一條合成的多肽鏈經翻譯后加工產生多種不同活性的蛋白質或多肽。 如鴉片促黑皮質素(POMC)：結構上為ACTH，促黑素細胞激素(MSH)，內啡肽, 脂酸動員激素(LPH)的前體

48、。,影響細胞分化的因素,一 細胞內因素,受精卵或動物早期胚胎細胞在分化過程中，因不同基因表達，產物不斷加入細胞質，改變細胞質成分，使基因表達環(huán)境發(fā)生改變，細胞質反作用于細胞核，又使核內基因表達狀態(tài)不斷受到調節(jié)，細胞不斷分化，發(fā)育，成熟，直至產生各種不同類型的細胞。,二 細胞外因素,影響細胞分化的細胞外因素，包括環(huán)境因素，胞外物質（細胞的基質，黏附分子，細胞因子，激素等），以及細胞之間的相互作用。,（一）、環(huán)境因素 環(huán)境多種因

49、素對機體的發(fā)育有一定的影響，如溫度，光線等，這些因素可能是造成第一次不等卵裂，從而影響細胞分化的原因之一。 如豚鼠的孕期為68d，如果在妊娠18—28d給母鼠增溫度3—4℃1小時，胎鼠腦重可減輕10％。,（二）、細胞間的相互作用,1．誘導（induction）：一部分細胞對鄰近細胞產生影響，并決定鄰近細胞分化方向及形態(tài)發(fā)生的過程。,2．抑制 （inhibition）指在胚胎發(fā)育中，已分化的細胞抑制鄰近細胞進行相同分化而產生的負反饋調

50、節(jié)作用。如發(fā)育中的蛙胚置于含成體蛙心組織碎片的培養(yǎng)液中，胚胎不能產生正常的心臟；用含成體蛙腦組織碎片的培養(yǎng)液培養(yǎng)蛙胚，也不產生正常的腦，說明已分化的細胞可產生某種物質，抑制鄰近細胞向相同方向分化。,3．細胞識別與黏合 從受精、胚泡植入、形態(tài)發(fā)生、器官形成都與細胞識別與黏合息息相關。如將蠑螈的原腸胚三個胚層的游離細胞體外混合培養(yǎng)，各胚層細胞又將自我挑選，相互黏著，依然形成外胚層在外，內胚層在內，中胚層介于二者之間的胚胎。,細胞識

51、別作用主要由位于細胞表面或嵌于質膜之中或結合于質膜上的糖復合物（糖蛋白，蛋白聚糖及糖脂）擔任。細胞間識別并黏合后，質膜各部分就緊密結合成細胞間傳遞離子、電荷及分子的通道。,（三）、激素 激素由血液循環(huán)輸送到不同部位決定靶細胞的分化，屬遠距離調節(jié)。如在昆蟲變態(tài)中，幼蟲的蛻變和化蛹受激素影響。腦激素是腦部產生的神經內分泌物質。若從已經成熟的幼蟲中將腦取出，就不能化蛹。若將腦回植到體內，則此幼蟲又恢復化蛹能力，推斷腦激素實際是一