高度分化的植物细胞仍具有全能性，在适宜的条件下可培育成正常的植株。
细胞分化干细胞细胞生物学
1958年有人用野生 胡萝卜游离的韧皮 部细胞进行体外培 养的实验中，观察 到已经高度分化的 细胞可以重新分裂 而回得到胚性细胞 状态，这种现象叫 做去分化或称脱分 化，然后通过再分 化形成根茎，最终 发育成完整的新 植株。
（一）细胞核对细胞分化的影响
• 细胞核内基因选择性表达
（二）细胞质对细胞分化的影响
• 在卵裂期间，不同的细胞质组分被 分配到不同类型的细胞内，这些特 殊的组分被称为形态发生的决定子 ，它们支配细胞分化的途径。
细胞分化干细胞细胞生物学
全能细胞
➢在胚胎发育过程中，由 全能多能单能的发育 趋向，是细胞分化的一个 普遍规律
多能细胞 外胚层 单能细胞中胚层来自内胚层生殖细胞
细胞分化干细胞细胞生物学
2、细胞生理状态随分化水平而变化
细胞的分裂能力 细胞对环境因子的反应性
细胞分化干细胞细胞生物学
3、分化细胞细胞核的全能性 证据一：
细胞分化干细胞细胞生物学
细胞分化干细胞细胞生物学
果蝇成虫盘细胞的移植实验
细胞分化干细胞细胞生物学
细胞决定实验示意图
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细胞分化的有序性
单细胞生物：时间性 多细胞生物：时间性＋空间性
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（三）细胞分化的可逆性——去分化与转分化
去分化 (dedifferentiation)
在特定条件的诱导下，高度分化的细胞可以失去特有的结构和功能， 变为具有未分化细胞的特性。这种现象叫做去分化。
正常分化的细胞
射线、药物、毒物... 癌细胞
转分化 (transdifferentiation)
从一种特化细胞类型转变为另一种类型的分化细胞的现象。
人皮肤基底层细胞 培养基中富含维生素A
培养基中缺乏维生素A 角化细胞
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卵清蛋白 基因
β-珠蛋白 基因
胰岛素 基因
实验方法
分子杂交技术检测基因及其表达
细胞总DNA 输卵管 成红 胰岛 细胞 细胞 细胞
+++
细胞总RNA
输卵管 成红 胰岛
细胞
细胞 细胞
+
-
-
+++
-
+
-
+++
Southern杂交
-
-
+
Northern杂交
不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，其产物不仅决定 细胞的形态结构，而且执行各自的生理功能。
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细胞分化 (cell differentiation)
在个体发育过程中，后代细胞间在形态、结构和生 理功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化是多细 胞有机体发育的基础与核心。
组织、器 官、系统
个体
细胞分化干细胞细胞生物学
一、 细胞分化的基本特征
（一）细胞分化表现为细胞形态结构发生稳定性差异。
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（一）细胞分化与差异基因表达
管家基因(house-keeping gene)：
是指所有细胞中均要表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本 生命活动所必需的； 如核糖体蛋白，线粒体蛋白，膜蛋白、组蛋白。
奢侈基因(luxury gene)
又称组织特异性基因(tissue-specific genes) 指不同的细胞类型进行特异性表达的基因，其产物赋予各种类型 细胞特异的形态结构特征与特异的功能； 如红细胞的血红蛋白基因，皮肤的角蛋白基因。
粘膜上皮细胞或具有纤毛的上皮细胞
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（四）个体发育中细胞分化的潜能性
1、细胞发育潜能在发育过程中逐渐变窄
桑葚胚 囊胚
原肠胚
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全能细胞（totipotent cell)
单个细胞在一定条件下具有分化发育成完整个体的能力。
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（二）差别基因表达的转录水平调控
细胞分化的基因表达调控可以发生在转录、翻译以及蛋白质形成后活 性修饰等不同水平，其中转录因子介导的转录水平调控最为重要。
--顺式作用元件（包括启动子、增强子、沉默子），促进基因 转录活性，调节基因的组织专一性表达。 --反式作用因子（又叫转录因子或调节蛋白），结合特异的顺 式作用元件而激活基因的转录。 --包括转录激活和转录抑制两方面。 -- DNA甲基化 -- 组蛋白的共价修饰
----稳定，与功能相适应
骨骼肌细胞
红细胞
神经细胞
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（二）细胞分化的时空性。
细胞决定(cell determination)
细胞决定是指细胞在发生可识别的形态变化之前, 就已受到约束而确定了分化方 向, 这时细胞内部已发生了稳定的变化, 基因活动模式已经开始改变，确定了未 来的发育命运。 *遗传稳定性：果蝇成虫盘细胞的移植实验 *决定制约着细胞分化的方向
证据二：动物细胞核移植实验
爪蟾核移植实验
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哺乳动物核移植实验—“多莉”（Dolly）羊的诞生
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二、 细胞分化的调控
红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？
血红蛋白基因开启 红细胞
合成血红蛋白
肌动蛋白基因开启 肌细胞
合成肌动蛋白
细胞分化的实质是细胞按照一定程序发生的差别基因表达
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DNA甲基化修饰主要与基因抑制有关
人类胚胎红细胞中珠蛋白基因的甲基化
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基因活化蛋白引导的染色质局部结构改变
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●转录后的加工调节 ●非编码RNA在细胞分化中的作用 ●基因重排和基因调控
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三、 细胞分化的影响因素
多能细胞（pluripotent cell)
分化潜能受限，失去发育成完整个体的能力，但仍具有发育成多种表型的能力。
稳定型单能 (unipotency)
随着细胞分化，细胞的分化潜能进一步受到限制，只有分化形成某一类型细胞的能力。 因此，就其分化潜能来讲，动物细胞的全能性随着细胞分化程度提高，而逐 渐“变窄”，此为细胞分化的普遍规律。
细胞分化与干细胞
细胞分化
Human cells： Number：1014 cells, >200 cell types
细胞分化干细胞细胞生物学
Question1： 受精卵是如何发育成一个人的？
受精卵是如何发育成具有不同功能 的组织器官的？
细胞分化干细胞细胞生物学
增殖
增殖
如果只有细胞增殖，没有细胞分化， 就只能形成一细胞团，而不能形成人体。