顺序相继活化这一现象称为基因的差异表达
（ differential expression ） 或 顺 序 表 达
（sequential expression）。 从一个受精卵开始，在个体发育的过程中 逐步分化产生各种细胞类型和组织，这种分化就 是不同特异性基因相继表达的结果。
二、特异蛋白的选择性基因表达主要在转录水平 进行
• 组合调控在特定器官的发育中也起调节作用。 眼发育中，一种关键性基因调节蛋白（果蝇称为Ey） 能决定眼的发育。 若将Ey基因人为引入将要发育成 腿的果蝇细胞，在腿部表达Ey蛋白的细胞发育成果蝇 眼。提示Ey蛋白与一些基因调控区的结合位点结合 29 C 后，通过组合调控直接调节这些基因的表达。
O
ey> UAS-eyg-2 ey> UAS-eyg-2 EP C02-022
ey>UAS-eyg-2 EP C02-022
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• 因而，通过一组基因调节蛋白的组 合调控，共同协调地决定对某一基 因表达。
细胞分化中少数情况下涉及DNA的改变：
1）基因删除：原生动物、昆虫、甲壳动物。 2）基因扩增：果蝇多线染色体。 3）基因重排：免疫球蛋白基因（106~108种 抗体）。 4）DNA的甲基化与异染色质化：胞嘧啶的甲基 化使基因失活。
体蛙脑组织碎片的培养液培养蛙胚，也不产生正 常的脑，说明已分化的细胞可产生某种物质，抑 制邻近细胞向相同方向分化。
3．细胞识别与黏合 息相关。
从受精、胚泡植入、
形态发生、器官形成都与细胞识别与黏合息
如将蝾螈的原肠胚三个胚层的游离细 胞体外混合培养，各胚层细胞又将自我挑选， 相互黏着，依然形成外胚层在外，内胚层在 内，中胚层介于二者之间的胚胎。
RNA 多肽
翻译
影响细胞分化的因素
一 细胞内因素 受精卵或动物早期胚胎细胞在分化过程中， 因不同基因表达，产物不断加入细胞质，改变 细胞质成分，使基因表达环境发生改变，细胞 质反作用于细胞核，又使核内基因表达状态不 断受到调节，细胞不断分化，发育，成熟，直 至产生各种不同类型的细胞。
二
细胞外因素
体内，则此幼虫又恢复化蛹能力，推断脑激素实际是
一种促蜕皮激素。而保幼激素则由咽侧体产生，能促 进幼虫发育，但阻止变态。若将幼龄虫的咽侧体切除 ，则提前化蛹，变为成虫。
• 分化进程中，细胞有选择地启动某
些基因并合成其它类型的细胞所不
具备的蛋白质，以构成该种特定细
胞的结构，产物及功能的基础。
•
如肌肉细胞发育的原肠胚形成阶
段，整个胚胎细胞都能合成肌球蛋白，
但原肠期以后，合成肌球蛋白的细胞
仅局限于心区 ，而其他部各种细胞表型的差 异? 这是细胞各自表达特异性基因的 结果。一些胚胎细胞按其遗传潜能来说
DNA
转录
RNA 多肽
翻译
如果蝇和其他双翅目昆虫唾腺染色 体所看到的膨松区的形成。膨松区是基 因的活化区，即正转录区域。膨松区的 位臵和数目在相同发育阶段的同一类型 细胞一致，但在不同类型的细胞中有区 别，在不同的发育阶段也有明显变化。
二、 组合调控对特异性蛋白基因表达的调节 组合调控（combinatorial control）
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。
分化细胞的基因表达特征 一 基因组 成熟分化的细胞保留着全部核基因 组。
相关实验：
• 1964年Gurdon等进行的非洲爪蟾实验
• 1970年Steward等用悬浮培养的胡萝卜单个 细胞培养成可育的胡萝卜植株。 • 1997年英国学者克隆出 “多莉”羊
是指一组基因调节蛋白共同协调地决定对
某一基因表达的调节方式。
• 组合调控可使细胞分化成特定的细胞类型：
若将MyoD基因引入，取自鸡胚皮肤的体外 培养的成纤维细胞出现成肌细胞的特征，并融 合成多核肌肉样细胞，表达肌动蛋白、肌球蛋白 并组成收缩装臵，质膜产生受体蛋白及离子通道 蛋白，接受来自神经的刺激。 但若将MyoD基因引入非成纤维细胞， 细 胞不转变为肌肉样细胞，说明成纤维细胞中已积 累了其他必需的基因调节蛋白，在加入MyoD蛋白 后，能完成特异的基因调节蛋白的组合，从而启 动肌肉细胞的分化。
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，细胞在形态、 结构、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。
细胞分化的主要特点：





基因表达上的变化，导致组织特异性蛋白的产生； 不同细胞在蛋白质组成上的差异导致细胞结构的不 同；改变其组成就可改变其形状； 在细胞分化的早期，不同细胞间的差异难以检测； 分化是渐进过程，进入终端分化的细胞往往不再分 裂，而终端分化后能够继续分裂的细胞可以维持和 传递终端分化状态； 细胞分化由许多细胞外信号(如细胞表面蛋白、分 泌蛋白) 控制。
干细胞
受精卵发育按严格的模式和时间次序
发展，发育初级的细胞具备发育为完整个
体的潜力。
这种潜力，来自一组称为干细胞的分
化能力。在个体发育整个过程中，由于干
细胞的存在使细胞分化不断进行。

干细胞有两方面区别于其它细胞的特征： 1，
可分裂为与自身完全相同的细胞，
2，可生产出特异性分化的细胞。

根据个体发育过程中出现的先后次序不同， 干细胞可分为两类：胚胎干细胞及成体干细 胞。
• 细胞识别作用主要由位于细胞表面或
嵌于质膜之中或结合于质膜上的糖蛋
白担任。
• 细胞间识别并黏合后，质膜各部分就
紧密结合成细胞间传递离子、电荷及 分子的通道。
（三）、激素
激素由血液循环输送到不同部位决定靶细胞的分
化，属远距离调节。 如在昆虫变态中，幼虫的蜕变和化蛹受激素影 响。脑激素是脑部产生的神经内分泌物质。若从已经 成熟的幼虫中将脑取出，就不能化蛹。若将脑回植到
处于休止状态的基因被重新激活而进行表达，甚至可 观察到一部分细胞中与肌肉细胞发育有关的基因被激 活而表达，细胞彼此发生融合而发育成肌肉细胞。
• 5-氮胞苷进入细胞内转变为三磷酸5-氮胞苷，这种5氮胞苷化的DNA由于不能被甲基化，结果使相关基因 被重新激活
甲基化
DNA
（5-氮胞苷）
（去甲基化）
转录
影响细胞分化的细胞外因素，包括环境 因素，胞外物质（细胞的基质，细胞因子，激
素等），以及细胞之间的相互作用。
（一）、环境因素
环境多种因素对机体的发育有一定的影响，如
温度，光线等，这些因素可能是造成第一次不等卵
裂，从而影响细胞分化的原因之一。
如豚鼠的孕期为68d，如果在妊娠18—28d 给母鼠增温度3—4℃1小时，胎鼠脑重可减轻10 ％。
（二）、细胞间的相互作用
1．诱导（induction）：一部分细胞对邻近 细胞产生影响，并决定邻近细胞分化方向及形态 发生的过程。
2．抑制 （inhibition）指在胚胎发育中， 已分化的细胞抑制邻近细胞进行相同分化而产生 的负反馈调节作用。 如发育中的蛙胚臵于含成体蛙心组织碎片
的培养液中，胚胎不能产生正常的心脏；用含成
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。
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。
• 从分子层次看，细胞分化主要是奢侈
未受精卵
爪蟾蝌蚪的 肠上皮细胞
UV
去核卵细胞 肠上皮细胞核
核移植
无结果
畸胎
1-2%发育至蝌蚪或蛙
J.Gurdon 1964
悬浮培养的胡萝卜单细胞培养成了可育植株
（Steward,1970年）
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。
eg．DNA甲基化
在DNA复制后，由甲基化酶将S-腺苷甲硫
氨酸的甲基转移到胞嘧啶的5-C上完成对碱基
的修饰，甲基化位臵上可阻止转录因子与DNA
结合。 越是活跃的基因其甲基化程度越低， 越不活跃的基因甲基化程度越高。在发育过程 中，当某些基因表达完成后，DNA的甲基化可 能参与了基因的关闭过程。
小鼠成纤维细胞 （5-氮胞苷）培养，
干细胞命运各不相同，但分化机制相似：
调控基因指导特异性基因的转录及特定蛋白 质的合成，从而细胞逐步发展为具有专门功 能的特定细胞类型。 同样，干细胞也对邻近细胞的生长信号
（旁泌素）发生反应，导致特定基因活化及
相应蛋白质合成，参与细胞分化，运动，或
与其它细胞作用以形成组织。
• 1970年Martin Evans首次从小鼠胚囊中分离出小 鼠胚胎干细胞。原被误认为功能单一的干细胞后 被证实具有自我复制能力，可分化为人体206种
• 胚胎干细胞，又称全能干细胞，存在 于未发育成熟的胚胎，高水平表达端 粒酶，可分化为除构成胎盘，脐带等 之外的任何一种特定类型细胞。即能 长成动物的任何组织和器官。
• 成体干细胞：特定组织中的非特异
性细胞，能无限制地分裂。所产生
的子细胞有两种结果，一是保持亲
代特性，仍作为干细胞；二是不可
逆地向终末方向发展，成为一至几 种类型的特定细胞。
都是“全能”的，但其携带的遗传信息
在发育过程中并不都能表达，而是按严
格的时空顺序有选择地表达其中一部分。