发育生物学——细胞分化的分子机制
发育生物学
入。
03
组织器官的发生与再生
组织器官的发生过程与机制
01
02
03
胚胎发生
描述从受精卵到形成完整 胚胎的过程，包括细胞分 裂、分化以及组织器官原 基的形成。
组织器官的特化
在胚胎发生过程中，细胞 逐渐特化形成具有特定形 态和功能的组织器官，如 心脏、肝脏、肾脏等。
基因调控
组织器官的发生受到基因 的精确调控，包括转录因 子、信号通路以及表观遗 传学机制等。
探索生物进化机制
发育生物学研究有助于探索生物进化 的机制和规律，为生物进化理论提供 实验依据。
02
细胞分化与胚胎发育
细胞分化的分子机制
01 基因表达的调控
通过转录因子和表观遗传修饰等方式，调控基因 的表达，从而实现细胞类型的特异性。
02 信号转导通路的作用
细胞外信号通过膜受体和细胞内信号转导通路， 影响细胞的分化和命运决定。
卵子。
生殖细胞的成熟与受精
精子的成熟与获能
精子在附睾中成熟并获得 受精能力，包括形态变化、 运动能力增强和获得穿透 卵子透明带的能力。
卵子的成熟与排卵
卵子在卵巢中成熟，经历 减数分裂并排出第一极体， 随后被排出卵巢进入输卵 管等待受精。
受精过程
精子和卵子在输卵管中相 遇并结合，完成受精过程， 形成受精卵。
发育生物学
目录
• 绪论 • 细胞分化与胚胎发育 • 组织器官的发生与再生 • 生殖细胞的发生与成熟 • 发育异常的遗传与进化 • 发育生物学的研究方定义与研究对象
定义
发育生物学是研究生物从受精卵到成熟个体的发 育过程中，基因表达调控、细胞增殖与分化、组 织器官形成与功能等方面的科学。
生殖细胞异常与不育不孕
发育重点(完成)
第一章绪论重点：基本概念，其它部分了解即可。
发育包括个体发育和系统发育。
什么是发育生物学？是应用现代生物学的技术研究生物发育机制和规律的科学。
什么是个体发育？个体发育都包括哪些基本阶段？（必须掌握）个体发育：从生殖细胞的发生到个体死亡的整个生命过程。
包括阶段：1.胚前期：配子发生（gametogenesis）、成熟、排放的时期—生殖生物学（reproductivebiology）。
2.胚胎期：受精、卵裂、囊胚、原肠胚、神经胚、器官发生、新个体（幼虫、幼体，变态）。
3.胚后期：性成熟前期、性成熟期、衰老期（老年学）、死亡。
模式生物（一般了解）模式生物的共性特征？1.其生理特征能够代表生物界的某一大类群。
2.容易获得并易于在实验室内饲养繁殖。
3.容易进行试验操作，特别是遗传学分析。
海胆的主要发育阶段都有哪些？受精卵——辐射型卵裂—→2细胞期、4细胞期、8细胞期、16细胞期、32细胞期→腔囊胚（浮游生活）——内陷—→原肠胚→2腕幼虫、4腕幼虫（长腕幼虫）→棱柱幼虫→稚海胆→性成熟。
海胆的个体发育期源于受精卵，经过辐射型全裂产生一个中空的腔囊胚，并由卵膜中孵出，进行浮游生活（1分）；之后以内陷方式为主形成原肠胚（1分）；再依次发育为棱柱状幼虫、长腕幼虫（1分），最后变态成为稚海胆（1分）；稚海胆经过生长达性成熟，产生两性生殖细胞，启动下一代的发育（1分）。
发育的三大基本规律以及其所对应的概念：1.细胞增殖（cell prolification）：伴随发育的整个过程中，不同时期、不同结构增殖速度不同。
2.细胞分化（cell differentiation）：遗传信息在不同时间、空间表达的结果。
即按一定的时空顺序发生，并沿着模式形成进行。
3.图式形成（pattern formation）：胚胎细胞形成不同组织、构成有序空间结构的过程。
基本概念：诱导：指一类组织与另一类组织之间的相互作用。
前者称为诱导者，后者称为反应组织。
发育生物学基本原理：细胞分化的分子机制
细胞分化的分子机制The genetic core of development: Differential gene expression细胞生长细胞代谢细胞增殖细胞分化细胞通讯细胞衰老细胞死亡……个体发育细胞分化（cell differentiation ）：经分裂形成在形态经分裂形成在形态、、结构和功能上不同的稳定的细胞类群的过程群的过程；；是个体发育的基础和核心是个体发育的基础和核心。
细胞表型Cell phenotype ：是细胞特定基因型在一定的环境条件下的表现一定的环境条件下的表现，，是细胞的特定性状是细胞的特定性状。
Totipotent cell:产生有机体全部细胞表型细胞 Pluripotent cell: 产生几种特定类型的细胞Differentiated cell:多潜能细胞通过分离和分化发育成的特殊细胞表型个体发育的过程个体发育的过程：：全能性细胞全能性细胞→→多潜能性细胞多潜能性细胞→→分化细胞细胞分化是基因差异性表达的结果细胞分化是个体行使正常功能的保证细胞分化是个体行使正常功能的保证。
本质本质：：细胞的基因组相同细胞的基因组相同，，但表达谱不同但表达谱不同；；使细胞能行使不同的功能使细胞能行使不同的功能（（分工分工）；）；核心核心：：基因是如何有序表达的基因是如何有序表达的？？细胞分化过程是基因差异表达的结果细胞分化过程是基因差异表达的结果。
每个基因的表达都必须每个基因的表达都必须：：在正确的细胞中在正确的细胞中；；在正确的时间在正确的时间；；对正确的信号产生正确的反应对正确的信号产生正确的反应；；产生正确的表达产物产生正确的表达产物，，表达水平表达水平。
问题问题：：细胞是如何协调细胞是如何协调（（coordinate ）这一过程的？Evidence for genomic equivalenceGenetic evidence-Polytenic chromosomes 多线染色体Embryology evidence-differentiated cells can retain their potential to produce other cell types.Transdifferentiation-metaplasiaMolecular evidence•DNA isolation techniques •Northern blotting•In situ hybridization•The exception to the rule: Immunoglobin genesGene deletionGene amplificationGene rearrangementDifferent cell types make different sets of proteins, even though their genomes are identical.Each cell use only small subset of these genes, different cell types use different subsets of these genes.Composition of genes1.Promoter2.Transcription initiation site3.Translation initiation site4.Exons5.Introns6.Translation termination site7.3’untranslated region (3’UTR):8.poly(A) addition site (usually AATAAA), transcription termination site1. Transcription•Synthesis of nuclear RNA from DNA matrix•Nuclear RNA contains both exonsand introns•Transcription machinery -protein complex•Proceeds in nucleus2. Processing•Synthesis of mRNA from nuclear RNA matrix•mRNA contains just exons•Proceeds in nucleus•mRNA is transported to the cytoplasm3. Translation•Synthesis of a protein from mRNA matrix•Takes place in the cytoplasm•Ribosomesare involved in translation machinery4.Posttranslational modifications•Folding the protein•Glycosylation•Phosphorylation•Lipidation•Adding prosthetic groups (non-amino acid component of a protein)The regulation of gene expression can be accomplished at several levels •Differential gene transcription•Selective nuclear RNA processing•Selective mRNA translation•Differential protein modification1) 1) 染色体水平的转录调控染色体水平的转录调控X chromosome inactivation Mammals barr bodyX chromosome inactivation 虽然是随机的虽然是随机的，，但某些情况下有一定的选择性和规律性1、转录水平的调控X chromosome inactivation in mammalsThe mechanism of X chromosome inactivation Xist基因引发X chromosome inactivation维持X chromosome silencemethylationRegulatory network from early sea urchin developmentLevine and Davidson, PNAS, 2005Transcription is the synthesis of RNA on a DNA template. Thanscription requires an enzyme, RNA polymerase, and a host of ubiquitous proteins that help to load the enzyme onto the promoter and establish the basal apparatus .Transcription factors bind near the promoter, or enhancers,influence gene expression either by interacting with the basal apparatus, many transcription factors are dominant, and can be activated by signal transductionpathways.2) 转录水平的调控•Promoters are the sites where RNA polymerase binds to the DNA to initiate transcription, most of these promoters contain the sequence TATA，where RNA Polymerase will be bound.•An Enhancer is a DNA sequence that can activate the utilization of a promoter, controlling the efficiency and rate of transcription from that particular promoter.•Like promoters, enhancers function by binding specific regulatory proteins-transcription factors.•Enhancers can regulate the temporal and tissue-specific expression of any differentially regulated gene, but different types of genes normally have different enhancers.The genetic elements regulating tissue-specific transcription can be identified by fusing reporter genes to suspected enhancer regions of the genes expressed in particular cell types•Silencer: repress gene expression (negative enhancer)•Ex) Neural restrictive silencer element (NRSE), which is recognized by NRSF, repress gene expression except in neural tissues •Insulator: provides barrier for enhancer’s actiondifferential gene expression1.Enhancers are the major determinant of differential gene expression2.One gene can have multiple enhancer elements3.Multiple transcription factors can bind together on one enhancer element4.Interaction between transcription factors on the enhancer and transcription initiation complex at the promoter5.Mix and match of transcription factors for thedifferential gene expression6.Enhancers are modulator of gene expression: thestrength of enhancer7.Enhancers remodel chromatin to activatepromoter or facilitate the binding of RNApolymerase to the promoter8.Enhancer also can repress gene expression9.Most genes require enhancers for their expressionTranscription factor •Transcription factors are proteins that bind to enhancer or promoter regions and interact to activate or repress the transcription of a particular gene.•Transcription factors have three major domain. DNA–binding domain(recognizes a particular DNA sequence); trans-activating domain(activate or suppress transcription); protein-protein interaction domain(allows modulated by TAF ir other transcription factors).Some major transcription factor families and subfamilies Muscle and nervespecification; drosophila sex determinationMyoD, achaete, daughterlessBasic helix-loop-helix (bHLH)Neural specification; eye developmentPax1, 2, 3 etc.Pax Head developmentLim-1, Forkhead Lim Pituitary formation; neural fatePit-1, Unc-86, Oct-2Pou Axis formationHoxa-1, Hoxb-2, etc.Hox Homeodomain Some functionsRepresentativetranscription factorsFamilyBend DNA;Mammalian primarysex determination; ectoderm differentiationSry, SoxD, Sox2Sry-soxSecondary sex determination; craniofacial; limb development Glucocorticoid receptor, estrogen receptor Nuclear homone receptors Kidney, gonad, and macrophage development; drosophila segmentation WT1, Kruppel,engrailedStandardZinc fingerExamples of transcription factors •MITF(microphthalmia) is necessary for the production of pigment cells and their pigments.•MITF has a protein-protein interaction domain that enables it to dimerize with another MITF protein, this homodimer can bind to DNA and activate the transcription of certain gene.•Without MITF, the pigment-cell-specific proteins of the tyrosinase family are not synthesized properly.•Pax6 is needed for mammalian eye, nervous system and pancreas development.•The use of Pax6 by different organs demonstrates the modular nature of transcriptional regulatory units.A. chick δcrystallin gene;B. rat somatostatinGriffin et al. 2002Enhancer (α-enhancer)Baumer et al. 2002EnhancerEnhancer Kleinjan et al. 2004Autoregulatory Enhancer Williams et al. 1998Key role of MyoD in muscle developmentFig. 21.93) DNA甲基化和转录的调控methylation and the control of transcriptionHow can cells undergo rounds of mitosis and still maintain their differentiated characteristics? DNA MethylationMethylation of globin genes in human embryonic blood cells•甲基化抑制基因转录的可能机制甲基化的DNA可以稳定核小体Acetylated histones are relatively unstable and cause nucleosomes to disperse;DNA methyation is linked to histone deacetylation2 Roles of differential RNA processing duringdevelopmentSome examples of alternative RNA splicingAlternative RNA splicing to form a family of rat-tropomyosin proteinsFGF8 splicing in xenopusFGF8b is the FGF8 spliceform affecting mesodermal developmentDevelopment 2006 133: 1703-17143 Control of Gene Expression at the Levelof Translation•mRNA longevity-Primarily depends on the poly(A) tails-Influenced by external factors (ex. Casein mRNAstays longer during lactation periods)•Selective inhibition of mRNA translation-Regulatory sequences: 5’cap and3’UTR-microRNADegradation of casein mRNA in the presence and absence of prolactinRNA also acts as a regulator of gene expression siRNA miRNA。
《发育生物学》课件
目录
Contents
• 发育生物学简介 • 发育过程 • 基因与发育 • 发育中的细胞与分子机制 • 发育生物学应用 • 未来展望与挑战
01 发育生物学简介
定义与重要性
定义
发育生物学是一门研究生物体从受精 卵到成体的生长、发育、分化的过程 及其机制的科学。
重要性
发育生物学对于理解生物体的生长、 发育过程以及疾病的发生、发展机制 具有重要意义，为疾病诊断、治疗和 预防提供了理论基础。
05 发育生物学应用
疾病研究
肿瘤发生机制
研究肿瘤细胞发育过程 中的异常变化，为肿瘤 的诊断和治疗提供理论 基础。
神经退行性疾病
探讨神经细胞发育和退 化的机制，为阿尔茨海 默病、帕金森病等神经 退行性疾病的防治提供 思路。
代谢性疾病
研究代谢相关细胞的发 育和功能，为肥胖、糖 尿病等代谢性疾病的防 治提供依据。
器官形成
器官发生
在胚胎发育过程中，不同 组织通过复杂的分子调控 机制形成各种器官，如心 脏、肺、肾等。
形态发生
器官形成过程中涉及复杂 的形态发生过程，如细胞 增殖、迁移、排列和凋亡 等。
组织结构与功能
形成的器官具有特定的组 织结构和功能，满足生物 体生长发育的需要。
生长与成熟
生长与发育
生物体的生长与发育是一个连续 的过程，受到多种激素和生长因
转录调控
转录调控主要涉及转录因子的作 用，通过与DNA的结合来调控基
因的表达。
表观遗传学
表观遗传学研究基因表达的表观 遗传修饰，如DNA甲基化、组蛋 白乙酰化等，对发育过程的影响
。
表观遗传学
表观遗传学概述
表观遗传学研究基因表达的表观遗传修饰，如DNA甲基化、组蛋 白乙酰化等，对发育过程的影响。
发育生物学1—7章 课后习题答案
《发育生物学》课后习题答案绪论1、发育生物学的定义，研究对象和研究任务？答：定义：是应用现代生物学的技术研究生物发育机制的科学。
研究对象：主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长到衰老死亡，即生物个体发育中生命现象发展的机制。
同时还研究生物种群系统发生的机制。
2、多细胞个体发育的两大功能？答：1.产生细胞多样性并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时空特异性；2.保证世代交替和生命的连续。
3、书中所讲爪蟾个体发育中的一系列概念？答：受精：精子和卵子融合的过程称为受精。
卵裂：受精后受精卵立即开始一系列迅速的有丝分裂，分裂成许多小细胞即分裂球，这个过程称为卵裂。
囊胚：卵裂后期，由分裂球聚集构成的圆球形囊泡状胚胎称为囊胚。
图式形成：胚胎细胞形成不同组织，器官和构成有序空间结构的过程胚轴：指从胚胎前端到后端之间的前后轴和背侧到腹侧之间的背腹轴4、模式生物的共性特征？答：a.其生理特征能够代表生物界的某一大类群；b.容易获得并易于在实验室内饲养繁殖；c.容易进行试验操作，特别是遗传学分析。
5、所讲每种发育生物学模式生物的特点，优势及其应用？答：a.两粞类——非洲爪蟾取卵方便，可常年取卵，卵母细胞体积大、数量多，易于显微操作。
应用：最早使用的模式生物，卵子和胚胎对早期发育生物学的发展有举足轻重的作用。
b.鱼类——斑马鱼受精卵较大，发育前期无色素表达，性成熟周期短、遗传背景清楚。
优势：a,世代周期短；b,胚胎透明，易于观察。
应用：大规模遗传突变筛选。
c.鸟类——鸡胚胎发育过程与哺乳动物更加接近，且鸡胚在体外发育相对于哺乳动物更容易进行试验研究。
应用：研究肢、体节等器官发育机制。
d.哺乳动物——小鼠特点及优势：繁殖快、饲养管理费用低，胚胎发育过程与人接近，遗传学背景较清楚。
应用：作为很多人类疾病的动物模型。
e.无脊椎动物果蝇：繁殖迅速，染色体巨大且易于进行基因定位。
酵母：单细胞动物，容易控制其生长，能方便的控制单倍体和二倍体间的相互转换，与哺乳动物编码蛋白的基因有高度同源性。
发育生物学复习资料精简版
绪论1.发育生物学（developmental biology）的定义，研究对象和研究任务？答：定义：发育生物学是应用现代生物学的技术研究生物发育本质的科学。
它主要研究多细胞生物体从生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、生长、衰老和死亡，即生物个体发育中生命过程发展的机制。
同时也研究生物种群系统发生的机制。
研究任务：研究生物体发育的遗传程序和调控机制。
研究对象：发育生物学研究胚胎发育、幼体和成体的发育。
2.多细胞个体发育的两大功能？答：产生细胞多态性并使各种细胞在本世代有机体中有严格的时空特异性，保证世代交替和生命的连续；通过繁殖产生新一代的个体,是世代延续.3、书中所讲爪蟾个体发育中的一系列概念？答：受精：精子和卵子的融合；卵裂：受精卵早期的数次卵裂。
囊胚：卵裂后期，由分裂球聚集构成圆球形囊泡状的胚胎；原肠运动：囊胚后期的胚胎产生的广泛的、戏剧性的细胞运动；原肠胚形成：原肠运动使细胞位置发生重排的、广泛的细胞运动过程。
4、三胚层的分化情况？答：外胚层细胞主要分化形成表皮和神经系统，内胚层细胞主要分化形成消化管上皮和消化腺（如肝、胰），中胚层细胞产生心、肾、性腺、结缔组织及血细胞等。
5、模式生物的共性特征？答：1).取材方便。
2）胚胎具有较强的可操作性。
3）可进行遗传学研究。
目前发育生物学模式生物有酵母、线虫、果蝇、海胆、斑马鱼、非洲爪蟾、鸡、小鼠等。
6、所讲每种发育生物学模式生物的特点，优势？答：A无脊椎动物模型①海胆：a生物科学史上最早被使用的模式生物。
b早期发育的模型受精c已完成其基因组的破译、分析工作。
②黑腹果蝇：个体小生命周期短，繁殖迅速，操作简单b遗传学背景最清楚c胚胎和成体表型特征丰富③秀丽隐杆线虫：a线虫的生命周期很短；b身体透明；c细胞数目小。
B脊椎动物模型：④非洲爪蟾：a取卵方便，可常年取卵；b卵子和胚胎体积大、数量多，发育快；c具有明确的动物极和植物极动物极含有大量色素颗粒而卵黄较少，植物极含有丰富的卵黄而色素颗粒较少。
发育生物学课程教学大纲
《发育生物学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：课程名称：发育生物学英文名称：Developmental Biology课程类别：专业课学时：54学分：3.0适用对象: 生物科学专业06级本科生考核方式：考试，平时成绩占总成绩的30％先修课程：本课程是在植物学、分析化学、有机化学、动物生物学、细胞生物学等课程之后开设的。
二、课程简介发育生物学是研究生命体发育过程及其本质的科学。
发育（development）是有机体生命现象的变化发展，是有机体不断自我构建和自我组织的过程。
发育生物学是近年来随着生命科学领域各学科的进展，尤其是分子生物学、细胞生物学、遗传学、生物化学等学科进展及其与胚胎学的相互渗透而发展形成的一门新兴学科，是当今生命科学研究的前沿阵地和主战场之一。
Brief introduction to the course of Developmental BiologyDevelopmental Biology is a discipline to investigate the process of development ant its mechanism. Development is a process of dynamic variation, and self-construction and self-organization of organism. With the rapid progress of Molecular Biology, Cell Biology, Genetics, Biochemistry and their penetration with embryology, Developmental Biology is now developing into a novel discipline of the most important disciplines in the field of life sciences.三、课程性质与教学目的发育生物学的研究对象，其一，研究个体发育的机制，即生命个体的生殖细胞的发生、受精、胚胎发育、成熟、衰老和死亡的发展过程的机制；其二，研究生物种群系统发生的机理。
细胞的分化说课课件
03
细胞分化的分子基础
基因选择性表达
基因表达差异
细胞分化过程中，不同细胞类型 表达不同的基因，形成特定的蛋 白质产物，从而实现细胞功能的
多样性。
转录水平调控
通过转录因子等调控元件，控制 基因转录的起始、延伸和终止，
实现基因选择性表达。
翻译后修饰
蛋白质在翻译后经过磷酸化、糖 基化等修饰，影响其稳定性和活
细胞分化是生物体发育的基础，通过细胞分化形成不同类 型的细胞和组织，构成生物体的各种器官和系统，维持生 物体的正常生理功能。
2 适应环境和应对外界刺激
细胞分化使生物体能够适应不同的环境和应对外界刺激。 例如，在植物中，通过细胞分化形成不同类型的细胞和组 织来适应不同的生长环境。
3 参与生物体的新陈代谢和能量转换
单细胞测序技术将推动细胞分化研究向更高层次发展
随着单细胞测序技术的不断发展和完善，未来我们将能够更深入地了解单个细胞的基因表达 谱和表观遗传学特征，进而揭示细胞分化的精细调控机制。
细胞重编程与再生医学将成为研究热点
随着再生医学和组织工程领域的快速发展，细胞重编程技术将越来越受到关注。未来，通过 细胞重编程技术实现损伤组织和器官的修复和再生将成为可能。
02
细胞系与细胞株培 养
通过传代培养建立的具有稳定遗 传特性的细胞群体，适用于长期 研究。
03
三维细胞培养
模拟体内细胞生长环境，构建三 维细胞结构体，更真实地反映细 胞间的相互作用。
显微成像技术
光学显微镜
利用可见光和特殊染色方法观察细胞形态和结构。
荧光显微镜
使用荧光染料标记特定细胞结构或分子，实现高 灵敏度、高特异性的检测。
通过特定的信号通路和转录因子调控，可以诱导胚胎干细胞向特定 细胞类型分化。
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应用DNA microarrays 研究基因表达
High output screening genes expressed differently in different tissues or at different stages in development
奢侈基因与管家基因
生物体细胞中含有决定生长分裂和分化的全部基因信 息，按其与细胞分化的关系，可将这些基因分为两大 类：奢侈基因和管家基因
发育过程中细胞分化经历一个分化能力逐 渐受限制的过程
细胞的全能性 (totipotent)：
生物体中的一个体细胞或一个性细胞在一定条件 下，有能力重新形成完整的个体，或者分化形成 该个体任何种类的细胞。此特性称为“细胞全能 性”。
细胞的全能性 (totipotent)： 受精卵 、8细胞期前的胚胎细胞是全能细胞。
• 奢侈基因 (luxury gene): 编码细胞特异性蛋白，与各种分化细 胞的特定性状直接相关，这类基因对细胞自身生存无直接影响。 如编码红细胞血红蛋白，肌细胞的肌球蛋白和肌动蛋白等的基因 属此类。
•
奢侈基因与管家基因
• 管家基因 (house keeping gene)，这类基因的表达 产物为细胞生命活动持续需要和必不少，但与细胞分 化的关系不大，在细胞分化中只起协助作用。
细胞分化
细胞由未特化状态分化成不同细胞类型最初发 生在胚胎发育的过程中，而在出生后直到成体的 整个阶段都会持续进行。特化细胞的性质是基因 特定表达模式的结果，不同基因表达模式决定特 定蛋白的合成。“特定基因表达模式是如何形成 的”是细胞分化的中心问题。
基因表达的阶段特异性及组织特异性 特定基因的表达按照严格的时间顺序发生， 同时，同一基因产物在不同的组织器官表达数 量不同，不同的产物蛋白又分布于不同的细胞 或组织器官。
细胞分化的分子机制
细胞分化
指多细胞生物成长发育中，在一些内在机制作用 下，细胞在结构、形态、生理功能及生化特征等方面 逐渐产生稳定性差异，成为多种不同的细胞类型，以 形成个体不同的组织、器官和系统。
细胞分化
Cell differentiation involves the gradual emergence of cell types that have a clear-cut identity in the adult, such as nerve cells, fat cells Differentiated cells serve specialized functions and have achieved a usually stable state.
Dolly
治 疗 性 克 隆
这些实验说明： --即使是终末分化细胞，其细胞核同样
也包含全部的遗传信息，即具有发育为完整 个体的“全能性”。
细胞融合能改变分化细胞基因表达活性的模式
Cell fusion shows the reversibility of gene inactivation during differentiation: the inactivation of musclespecific genes in human liver cells is not irreversible.
• 如tRNA，rRNA基因，催化能量代谢的各种酶系 ，三羧酸循环中各种酶系等。
• 从分子层次看，细胞分化主要是奢侈 基因中某种（或某些）特定基因选择 性表达的结果。某些基因的选择性表 达合成了执行特定功能的蛋白质，从 而产生特定的分化细胞类型。
基因活性状态的可逆性
从单个合子核发育为不同类型细胞 ，基因活性谱发生了改变，这种改变 是否涉及遗传物质的改变？
细胞分化是基因按一定时空 顺序表达的结果，这种在个 体发育过程中不同的基因按 照一定的时空顺序被激活的 现象称为“基因的差异表 达”。
成纤维细胞被加入肌源蛋白后分化 为肌细胞
细 胞 分 化 的 机 理
细Hale Waihona Puke 分化 细胞分化是基因差异性表达的结果：
-- 细胞内环境的差异：细胞的不对称分裂使姐妹细 胞产生了差异，在细胞分裂时一些重要的分子被不均等 地分配到两个子细胞中，引起核基因的差异表达。
细胞分化
细胞分化是基因差异性表达的结果：
-- 细胞外环境的影响：邻近细胞间的相互关系； 细胞外信号 (cell-surface proteins, hormones, polypeptide cytokines and molecules of the extracellular matrix) 在分化过程中可诱发细胞内信 号通路，影响基因表达。
悬浮培养的胡萝卜单细胞培养成了可育植株
（Steward,1970年）
分化细胞的细胞核具有支持胚胎发育能力
细胞核移植实验证明： A：分化中遗传物质没有发生不可逆改变； B：细胞质中含有决定核内基因活性谱的控制因子。
分化细胞的细胞核具有支持胚胎发育能力
Cloning by nuclear transfer: Nuclei from cells of the same blastula are transferred into enucleated egg. The frogs that develop are clones as they all have the same genetic constitution.
The first mammal to be cloned, a lamb, the Dolly
Dolly的标本和伊恩博士
Dolly：1996.7.5.世界上第一只克隆羊Dolly由英国爱 丁堡大学的伊恩博士研制成功，2003.2.14.由于肺结 核而被安乐死，它的标本于2003年4月9日陈列于苏格 兰首都爱丁堡国家博物馆。
发育过程中细胞分化经历一个分化能力逐 渐受限制的过程
多潜能细胞 (pluripotent)：发育潜能有一定局限性，仅 能分化成为特定范围内的细胞。如生血干细胞仅能分化 成为淋巴细胞、单核细胞、粒细胞等
分化细胞 (differentiated cell)： 仅具有分化形成某一 种类型细胞的能力。
分化过程：全能 → 多能 → 分化细胞