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第十一章 细胞分化与基因表达调控◆细胞分化(cell differentiation):个体发育中 同型细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上 形成稳定性差异的过程 ◆细胞分化的关键在于特异性蛋白质合成 组织特异性基因在时间和空间上差异表达 差异性表达的机制是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

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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 gene

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同源异型基因(homeotic selector gene,Hox gene) 同源异型基因(Hox gene)在染色体上的排列与 胚胎发育的时空序列一致 Hox gene是果蝇体节发育中起关键作用的基因群

含高度保守180bp组成的DNA序列，称同源框编码60个氨基酸，形成同源异型结构域，与DNA 的大沟相互作用，启动基因表达

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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●管家基因与组织特异性基因

●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

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分子杂交技术检测基因及其表达细胞总 DNA 输卵管细胞 卵清蛋白基因 β -珠蛋白基因 胰岛素基因 实验方法 + + + 成红细胞 + + + Southern 杂交 胰岛细胞 + + + 输卵管细胞 + 细胞总 RNA 成红细胞 + Northern 杂交 胰岛细胞 +

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转分化与再生●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●转分化经历去分化(dedifferentiation)和再分化过程 ●再生(regeneration):指生物体缺失部分重建的过程 广义的再生包括分子水平、细胞水平、组织器官水平 及整体水平的再生 ●不同细胞有机体，其再生能力有明显差异

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单细胞有机体的细胞分化●单细胞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；后者则通过细胞分化构建执行不同功能的组织和器官

●多细胞有机体分化程序与调节机制更为复杂

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组合调控引发组织特异性基因的表达 组合调控(combinational control)每种类型的细胞分化由多种调控蛋白共同调节完成，几种 调控蛋白的不同组合启动众多特异细胞类型分化调控

生物学作用靠一种关键性基因调控蛋白与其它调控蛋白形成适当组合启动几种细胞类型改变，形成有序三维细胞群(器官)

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管家基因与组织特异性基因◆管家基因(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):是指不同类型

细胞中特异 表达的基因，其产物赋予细胞特异形态结构功能 ◆调节基因：调节组织特异性基因的表达，起激活

或者阻遏作用

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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

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细胞的全能性(totipotency)◆细胞的全能性：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 ◆植物细胞具有全能性：适宜条件下培育

成正常的植株◆动物细胞核移植(nuclear transfer) 证明动物细胞核具有发育全能性 ◆干细胞(stem cell)与细胞发育潜能

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影响细胞分化的因素◆胞外信号分子对细胞分化的影响 ◆细胞记忆与决定

果蝇成虫盘(imaginal disc)◆受精卵细胞质不均一性对细胞分化的影响 ◆细胞间的相互作用与位置效应 ◆环境对性别决定的影响 ◆染色质变化与基因重排对细胞分化的影响

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◆青蛙皮肤细胞核移植后发育成蝌蚪

◆Dolly羊的诞生说明高度分化的哺乳动物体细胞核也具有发育全能性

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◆多能干细胞 · 胚胎干细胞(embryo stem cell):具有 分化成多种细胞类型及构建组织的潜能 · 造血干细胞

◆单能干细胞(monopotential cell)

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第二节

癌 细 胞(cancer cell)

●癌细胞的基本特征

●致癌因素●癌症产生是基因突变 累积的结果 ●癌症的治疗

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一、癌细胞的基本特征癌症是一种严重威胁人类生命安全的疾病。动物体内 细胞分裂失控而无限增殖的细胞称肿瘤细胞(tumor cell) 具有转移能力的肿瘤称为恶性肿瘤(malignancy) 上皮组织的恶性肿瘤称癌

●基本生物学特征●体外培养的恶性转化细胞的特征