细胞分化在线视频

大家好，我是宁夏大学

生命科学学院的高力扬老师

这节课我将和大家一起探讨一个话题

是谁决定了细胞的命运

首先我们得了解一个概念

什么是细胞？

在中国古代哲学中

人们认为构成人体的本质是精气

这时候人们对细胞的认识还没有

对生命的本质仅仅在于推测

人类真正看到细胞

是在1667年列文虎克发明了第一台显微镜

从此开启人类的显微时代

1831 年,布朗在兰科植物的叶片中

发现了细胞核

1835 年,迪雅尔丹在低等动物根足虫的细胞中

首次发现了透明的胶状物质,称之为“肉样质”

1836 年,瓦朗丁在结缔组织细胞核内发现了核仁

至此,细胞的基本结构就全被发现了

在这些研究的基础上

1838年到1839 年,德国植物学家施莱登

和动物学家施旺根据自己研究和总结前人的工作

首次提出了细胞学说

那么什么是细胞，统而言之

细胞是生命体的基本结构和功能单位

大到整个机体，小到任何一个器官

都是由细胞构成的

而细胞的形态和功能也有着非常大的差别

那么，这些不同类型的细胞到底是从哪里来的呢？

这里我们要提到一个概念：细胞分化

细胞分化是指同一来源的细胞逐渐产生出形态结构

功能特征各不相同的细胞类群的过程

比如骨髓中的造血干细胞分化为红细胞，免疫细胞

这就是细胞分化

那么，细胞分化是如何达成的呢？

是什么在推动细胞分化呢？

19世纪的科学家认为

细胞分化是由于遗传物质的丢失引起的

具有多种分化潜能的受精卵丢掉了一部分基因

因此变成了特定的细胞类型

如心肌细胞、神经细胞、免疫细胞等

这种解释类似于我们认为

小孩丢掉玩具就能变成大人一样

大家觉得这样的理解正确吗？

很明显这种说法不科学

那么现在分子生物学检测技术高度发展

我们发现

原来细胞分化的实质就是基因的选择性表达

细胞表示，我们有所为有所不为

那么DNA库里的基因模板呢

细胞并不是全部都按照模板制造出蛋白的

而是有选择性的挑着制造

所谓作为细胞来讲

每个个体细胞中都含有该个体完整的一套遗传基因

但是不同的体细胞中基因表达的区段是不同的

所以它们制造的蛋白也不同

因此这些细胞在形态、结构和功能上都有一些差异

之前的课程学过

我们是一个受精卵发育而来的

但是有一只羊它不是受精卵发育来的

它是成年羊的乳腺上皮细胞发育来的

它的名字广为人知，就叫做多利

那么这个实验告诉我们

已经分化的细胞依然保留机体全部遗传信息

综上所诉，我们得到一个概念

绝大多数细胞分化不是因为遗传物质的丢失

而是由于细胞选择性表达各自特有的一些蛋白

而导致细胞形态、结构与功能发生变化

已经分化的细胞在基因表达上有显著的差异

这些差异基因编码的蛋白

我们把它叫做细胞的特异性标志物

我们知道，所有细胞都含有同样的基因

但有些基因表达，有些基因不表达

那么我们可以把基因组所表达的基因分为两类

管家基因和组织特异性基因

管家基因是在所有细胞中都会表达的

比方说细胞骨架蛋白

那么组织特异性基因又称为奢侈基因

是指不同的细胞类型中特异表达的基因

其产物赋予这些细胞不一样的形态结构和功能

我们了解了细胞分化的概念后

有些同学会提出这样一个问题

细胞中基因表达又是有谁来控制的呢？

就像多米诺骨牌一样，我们只要推一张牌

细胞分化也需要触发

那么起决定因素的就叫做主导基因

主导基因产物可以打开其他基因的表达

逐级推动分化的进行

那么有些同学会问了，已经分化了的细胞

还能回到原来未分化的状态吗？

答案是可以

人体不能返老还童，但我们的细胞可以

这个发现就是2012年生理学诺贝尔医学奖

通过人工的手段开启已经关闭了的基因表达

就可以使已经分化的细胞

变回未分化多能干细胞的状态

细胞分化有一些基本概念

去分化指已经分化的细胞失去特有的结构和功能

变成未分化细胞的过程

转分化指一类分化细胞转变为另一类分化细胞的现象

再生是指生物体的整体或器官受外力作用发生创伤而部分丢失

在剩余部分的基础上

又生长出与丢失部分在形态与功能上相同的结构

这一修复过程就称为再生

再生有细胞水平的再生、器官水平的再生和个体水平的再生的方式

那么影响细胞分化的因素又有哪些呢？

我们来看这些例子

在卵裂过程中不同位置的细胞质

被分配到不同子细胞中去

正是这一点点细胞质成分的不同

从而决定了细胞的分化方向不同

所以，结论1：受精卵细胞质不均一性对细胞分化有影响

那么细胞分化受体内信号通路的调控

细胞内信号通路就想红路灯一样

指导细胞开启和关闭靶基因

由此得到结论2：细胞信号对于细胞分化具有一定影响

那么左边这幅图我们可以看到彩色的部位

这是果蝇幼虫的成虫盘

成虫盘最终会分化为特定的器官

如果我们把幼虫发育成眼睛的成虫盘切下来

然后转移到成虫的腰部

过一段时间，然后再放回幼虫的体内

你觉得这个成虫盘会怎么分化呢

是会分化为眼睛还是会分化为腰部呢

这些成虫盘最终还是会发育成眼睛

所以得到结论3：细胞决定与细胞记忆有关

细胞会记住它们未来发展的去向

影响细胞分化的因素还有细胞之间的相互位置关系

比方说神经管的形成

所以，结论4：细胞间相互作用与位置关系是决定细胞分化的因素之一

在自然界中，还有一些外界因素会影响细胞分化

比如斑马鱼在营养差时大部分发育为雄性

而在营养条件好的时候大部分发育为雌性

那么龟在低温的时候全部发育为雌性

在温度升高的时候则全部发育为雄性

由此我们得到结论5：环境对性别有决定作用

那么这一节我们就了解了细胞分化的概念

还有引发分化的原因

还有影响细胞分化的因素

希望本节课能够帮助大家更好的理解细胞分化