Question

细胞分化的实质是什么？

Answer 1

在空间上细胞产生差异，在时间上同一细胞与其从前的状态有所不同。

细胞分化的本质是基因组在时间和空间上的选择性表达，通过不同基因表达的开启或关闭，最终产生标志性蛋白质。一般情况下，细胞分化过程是不可逆的。然而，在某些条件下，分化了的细胞也不稳定，其基因表达模式也可以发生可逆性变化，又回到其未分化状态，这一过程称为去分化（dedifferentiation）。

特点

细胞分化的特点包括：

1、细胞分化的潜能随个体发育进程逐渐“缩窄”，在胚胎发育过程中，细胞逐渐由“全能”到“多能”，最后向“单能”的趋向，是细胞分化的一般规律；

2、细胞分化具有时空性，在个体发育过程中，多细胞生物细胞既有时间上的分化，也有空间上的分化；

3、细胞分化与细胞的分裂状态和速度相适应，分化必须建立在分裂的基础上，即分化必然伴随着分裂，但分裂的细胞不一定就分化。分化程度越高，分裂能力也就越差；

4、细胞分化具有高度的稳定性，正常生理条件下，已经分化为某种特异的、稳定类型的细胞一般不可能逆转到未分化状态或者成为其他类型的分化细胞；

5、细胞分化具有可塑性，已分化的细胞在特殊条件下重新进入未分化状态或转分化为另一种类型细胞的现象。

近年研究发现，一些“诱导”因子能够将小鼠和人的体细胞（如皮肤成纤维细胞）直接重编程（reprogramming）而去分化为具有多向分化潜能的诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPS细胞），其中小鼠的iPS细胞已被证明具有发育全能性。

细胞分化受多种因素影响。胚胎时期，胚胎细胞间相互作用影响其分化的方向，胚胎细胞存在诱导、竞争和抑制的关系。不相邻的远距离的细胞主要通过激素作为相互作用的分化调节因子。细胞分化的方向可因为环境因素的影响而改变。

机制

每个专门的细胞类型在生物体表达一个子集的所有的基因构成的基因组那的物种。每种细胞类型由其调控基因表达的特定模式定义。

因此，细胞分化是细胞从一种细胞类型到另一种细胞类型的转变，并且涉及从基因表达的一种模式向另一种模式的转换。发育过程中的细胞分化可以被理解为基因调控网络的结果。调控基因及其顺式调控模块是基因调控网络中的节点。他们接收输入并在网络中的其他位置创建输出。

发育生物学的系统生物学方法强调研究发育机制如何相互作用以产生可预测模式（形态发生）的重要性。但是，最近有人提出了另一种观点。基于随机基因表达，细胞分化是细胞之间发生达尔文选择过程的结果。在这个框架中，蛋白质和基因网络是细胞过程的结果，而不是它们的原因。

虽然进化保守的分子过程参与了这些开关背后的细胞机制，但在动物物种中，它们与细菌的特征明确的基因调控机制，甚至与动物最接近的单细胞亲属的机制完全不同。具体来说，动物的细胞分化高度依赖于调节蛋白和增强子DNA序列的生物分子缩合物。

细胞分化通常受细胞信号传导的控制。在细胞分化的控制过程中，许多在细胞间传递信息的信号分子被称为生长因子。虽然具体信号转导的细节途径各不相同，这些途径通常共享以下一般步骤。一个细胞产生的配体与另一细胞胞外区域的受体结合，从而引起受体的构象变化。

受体的胞质结构域的形状改变，并且该受体获得酶活性。然后，受体催化将其他蛋白质磷酸化的反应，从而激活它们。磷酸化反应的级联最终激活了休眠的转录因子或细胞骨架蛋白，从而促进了靶细胞的分化过程。细胞和组织的能力，反应外部信号的能力可能会有所不同。

以上内容参考 百度百科-细胞分化