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细胞分化的机制

(2013-07-17 22:23:28)
标签:

分化

分化机制

选择性表达

教育

分类: 疑难问题的解决

             细胞分化的机制

 高中生物中的难点之一是细胞分化的理解,根据高中教学中的要求,查找资料整理成以下内容帮助理解细胞分化这一核心概念。

 细胞分化是指细胞后代在形态结构和功能上发生差异的过程,通过细胞分化,使具有相同遗传组成的细胞,选择性地表达不同的基因,产生不同的结构蛋白、执行不同的功能,共同参与构成一个复杂的细胞社会——个体,所以细胞分化的实质是基因的选择性表达。

  细胞分化的机理及其复杂,概括而言细胞的分化命运取决于两个方面:一是细胞的内部特性,二是细胞的外部环境,前者与细胞的不对称分裂以及随机状态有关,尤其是不对称分裂使细胞内部得到不同的基因调控成分,表现出一种不同于其它细胞的核质关系和应答信号的能力;后者表现为细胞应答不同的环境信号,启动特殊的基因表达,产生不同的细胞的行为,如分裂、生长、迁移、粘附、凋亡等,这些行为在形态发生中具有极其重要的作用。

  1.不对称分裂

  动物受精卵并不是均一结构,而是具有高度的异质性。首先,卵母细胞的核并不位于中央,而是在细胞外周靠近表面的地方。其次,卵细胞中的蛋白质、mRNA并非均匀分布的,而是定位于特定的空间。

2.细胞之间的相互作用

1)胚胎诱导

  诱导就是一部分细胞诱导其它细胞向特定方向分化的现象。例如哺乳动物胚胎直到8细胞期,各个细胞在形态和分化潜能上没有本质的区别,紧密化后处于内部的细胞将来形成内细胞团,进一步发育为胚胎,而处于外部的只能发育为滋养层。

  (2)细胞数量控制

  细胞数量控制不仅是发育中形态构建的重要机制,也是成体形态维持的重要机制。细胞数量主要取决于细胞分裂和细胞死亡,这两者都受外界信号的调节。

  (3)细胞行为

  外界信号和细胞的固有特征,不仅决定了细胞内部的基因表达,而且还影响细胞的行为,使其参与形态的构建和进一步的分化。这些行为主要包括定向分裂、差别生长、细胞凋亡、细胞迁移、区别粘附、细胞收缩、基质膨胀、细胞连接和细胞融合等。 

   3.细胞结构的变化

  (1)染色体结构变化

  染色体结构的变化包括基因的删除、扩增、重排和异染色质化等。

  (2)同工结构的变化

 在某一特定时期,一种细胞或分子被另一种十分相似、然而又能好地适应这一阶段优势环境的细胞或分子所取代。

 据资料,从分子水平去看,和奢侈基因有关。

 一类是维持细胞最基本生命活动的基因,是所有一切细胞都需具备的,由此译制基本生命活动所必需的结构和功能蛋白。这类基因称“House-keeping gene”,译为管家基因,它们与细胞分化关系不大。如编码与细胞分裂、能量代谢、细胞基本建成有关的蛋白质的基因属此类。另一类是译制特异蛋白质的基因,与细胞的基本生存无直接关系,但与细胞分化关系密切,被称为“Luxury gene”,译为奢侈基因。奢侈基因选择性表达合成特定功能的蛋白质,从而产生特定分化细胞的类型。

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