南开大学细胞生物学ppt课件6PPT资料.ppt
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实验证据(分子杂交):
不同的细胞类型(不同的细胞类型(不同的细胞类型(不同的细胞类型(celltypes)celltypes)中,中,中,中,DNADNA相同,相同,相同,相同,mRNAmRNA种类不同,蛋白种类不同,蛋白种类不同,蛋白种类不同,蛋白质种类不同。
质种类不同。
细胞总细胞总DNA细胞总细胞总RNA输卵管输卵管成红成红胰岛胰岛输卵管输卵管成红成红胰岛胰岛卵清蛋白基因卵清蛋白基因珠蛋白基因珠蛋白基因胰胰岛素基因素基因实验方法方法southern杂交交Northern杂交交
(二)组织特异性基因与管家基因
(二)组织特异性基因与管家基因管管家家基基因因(house-keeping(house-keepinggenes)genes):
是是指指所所有有细细胞胞中中均均要要表表达达的的一一类类基基因因,其其产产物物是是对对维维持持细细胞胞基基本本生生命命活活动动所所必必需需的的;
如如微微管管蛋蛋白白基基因因、糖糖酵酵解酶系基因与核糖体蛋白基因等。
解酶系基因与核糖体蛋白基因等。
组组织织特特异异性性基基因因(tissue-specific(tissue-specificgenes)genes),或或称称奢奢侈侈基基因因(luxury(luxurygenes)genes):
是是指指不不同同的的细细胞胞类类型型进进行行特特异异性性表表达达的的基基因因,其其产产物物赋赋予予各各种种类类型型细细胞胞特特异异的的形形态态结结构构特特征征与与特特异异的的功功能能;
如如卵卵清清蛋蛋白白基基因因、上上皮皮细细胞胞的的角质蛋白基因和胰岛素基因等。
角质蛋白基因和胰岛素基因等。
(二)组织特异性基因与管家基因
(二)组织特异性基因与管家基因管管家家基基因因(house-keeping(house-keepinggenes)genes):
调调节节基基因因(regulatoryregulatorygenegene)产产物物用用于于调调节节组组织织特特异异性性基基因因的的表表达达,或或者起激活或者起阻遏作用。
者起激活或者起阻遏作用。
细细胞胞分分化化的的实实质质是是组组织织特特异异性性基基因因在在时时间间与与空空间间上上的的差差异异表表达达(differential(differentialexpress)express)。
这这种种差差异异表表达达不不仅仅涉涉及及到到基基因因转转录录水水平平和和转转录录后后加加工工水水平平上上的的精精确确调调控控,而而且且还还涉涉及及染染色色体体和和DNADNA水水平平,翻翻译译和和翻翻译译后后加加工与修饰水平上的复杂而严格的调控过程。
工与修饰水平上的复杂而严格的调控过程。
(三)(三)组合调控(组合调控(combinationalcontrol)引发组织特异性基因的表达引发组织特异性基因的表达细胞分化过程是由一系列基因产物调控的。
每个基因的表达都细胞分化过程是由一系列基因产物调控的。
每个基因的表达都必须:
必须:
在正确的细胞中;
在正确的时间;
对正确的信号产生正确的反应;
产生正确的表达水平。
问题:
细胞是如何协调(问题:
细胞是如何协调(coordinatecoordinatecoordinatecoordinate)这一过程?
)这一过程?
Mastergene:
一个关键的调控蛋白,可以调控一系列下游基一个关键的调控蛋白,可以调控一系列下游基一个关键的调控蛋白,可以调控一系列下游基一个关键的调控蛋白,可以调控一系列下游基因,完成细胞分化。
因,完成细胞分化。
组合调控(组合调控(combinationalcontrol)概念:
)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。
制。
主导基因(主导基因(mastergenemastergene):
):
在启动细胞分化的各类调节蛋白中,往往存在一两种起决定作用的调在启动细胞分化的各类调节蛋白中,往往存在一两种起决定作用的调控蛋白,编码这种蛋白的基因称为主导基因。
控蛋白,编码这种蛋白的基因称为主导基因。
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。
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。
(四)单细胞有机体的细胞分化(四)单细胞有机体的细胞分化Receptorfactoradifferentialexpression适应环境因素适应环境因素(五)转分化与再生(五)转分化与再生转分化(转分化(转分化(转分化(trans-differentiationtrans-differentiation):
一):
一种类型的分化细胞转变成另一种类型种类型的分化细胞转变成另一种类型种类型的分化细胞转变成另一种类型种类型的分化细胞转变成另一种类型的分化细胞的现象称为转分化。
转分的分化细胞的现象称为转分化。
转分化往往经历去分化化往往经历去分化化往往经历去分化化往往经历去分化(dedifferentiation)(dedifferentiation)和再分化和再分化和再分化和再分化(redifferentiation)(redifferentiation)的过程的过程的过程的过程去分化(去分化(去分化(去分化(dedifferentiationdedifferentiation):
分化细胞):
分化细胞失去其特有的结构与功能变成具有未失去其特有的结构与功能变成具有未失去其特有的结构与功能变成具有未失去其特有的结构与功能变成具有未分化特征的细胞的过程:
分化特征的细胞的过程:
高等动物的克隆高等动物的克隆高等动物的克隆高等动物的克隆去分化细胞的细胞核必须在卵细胞质去分化细胞的细胞核必须在卵细胞质去分化细胞的细胞核必须在卵细胞质去分化细胞的细胞核必须在卵细胞质中才能完成其去分化的过程。
中才能完成其去分化的过程。
转分化(转分化(转分化(转分化(trans-differentiationtrans-differentiation)与去分化()与去分化()与去分化()与去分化(dedifferentiationdedifferentiation)分化程度分化程度低的低的CNSstemcell再生(再生(regeneration):
再生是指生物体缺失一部分后发生重建的过程。
广义的再再生是指生物体缺失一部分后发生重建的过程。
广义的再生可包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平生可包括分子水平、细胞水平、组织与器官水平及整体水平的再生。
的再生。
蟾蟾蜍蜍肢肢体体切切除除后后,伤伤口口处处部部分分细细胞胞凋凋亡亡,多多数数细细胞胞(包包括括皮皮肤肤、肌肌肉肉、软软骨骨和和其其他他结结缔缔组组织织的的细细胞胞)经经去去分分化化形形成成间间充充质质或或纤纤维维细细胞胞样样的的细细胞胞团团再再生生芽芽基基(regeneration(regenerationblastema)blastema),芽芽基基细细胞胞再再分分化化形形成成以以有有序序方方式式排排列列的的从从肱肱骨骨直直至至指指骨骨的的完完整整肢肢体体,这这一一过过程程显显然然由由同同源源异异型型基基因因的的表表达模式所调控。
达模式所调控。
二、影响细胞分化的因素二、影响细胞分化的因素通过组合调控的方式启动组织特异性基因的表达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,因此有必要从细胞的基因组是细胞分化的基本机制,因此有必要从细胞的基因组入手了解与分析影响细胞分化的因素。
入手了解与分析影响细胞分化的因素。
(一)
(一)细胞的全能性细胞的全能性(totipotency)(totipotency)
(二)
(二)影响细胞分化的因素影响
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