细胞分化与基因表达调控

细胞分化与基因表达调控刘德培,梁植权（中国医学科学院基础医学研究所）（医学分子生物学国家重点实验室）（北京东单三条五号１００００５）从单细胞受精卵发育成不同种类的细胞称为分化,细胞分化是基因选择性表达的结果。一系列的细胞分化、增殖与有序排列形成发育的个体。细胞分化过程体现个体发育的规律,同时也反映生物进化的信息。     

由简而繁：多细胞生物之谜

从单细胞生物体转换成为各种由许多个细胞组成的生物体,这样的独立进化过程已经经历了大约二十多回。这样的演变在动物和植物等复杂生物体的起源方面会告诉我们一些什么呢？     

单细胞技术进展及其在植物研究中的应用

多细胞生物体的生存依赖于不同类型细胞特异性的功能分工,不同类型的细胞尽管基因组相同,但有其独特的发育过程和应对环境变化的能力。生物学的一大挑战就是揭示基因如何在正确的位置、正确的时间表达到正确的水平,最近出现了很多通过细胞类型特异性方法研究单细胞组学的工具,这些新技术使我们能通过空前分辨率,理解多细胞生物体内不同类型的单个细胞基因表达特点及其适应环境变化的机制。单细胞样品的获取一直是单细胞研究的一大技术瓶颈,因此本文将以如何获得起始材料为重点,探讨单细胞研究的样品标记、单细胞分离及获取、组学数据分析和结果验证等技术方法及其在植物研究中的应用。     

第十讲 植物的细胞分化

细胞分化是指导致细胞形成不同结构,引起功能改变,或潜在的发育方式改变的过程。在低等生物中,也有一些比较简单的细胞分化现象(如细菌芽孢的形成,藻类中异型配子的形成等)。但无疑地,细胞分化在高等多细胞生物体中远较低等生物中多样和复杂。在种子植物中,由一个受精卵经历一系列的细胞分裂和细胞分化,形成一具有根端和茎端的胚胎,并发育形成种子,在种子     

细胞为什么是微米级的

地球上的生物都是由细胞组成的。尽管不同生物的体型差异很大,但是细胞的尺寸却都保持在微米范围内,因为只有细胞足够小,才有足够的表面积/体积的比例与周围环境进行物质交换,维持生命所需的各种分子也才能利用扩散作用到达细胞内的指定位置。由多个细胞聚合和分工组成更大的生物体,同时保持细胞微米级的尺寸,是比细胞自身变大更有效的进化方式。     

蛋白质组学在干细胞研究中的应用

蛋白质组学技术通过整合多项技术来分析生物体的全部蛋白质成分,通过考察不同状态下细胞或组织蛋白质组的变化情况来了解细胞活动的分子机理。干细胞分化过程中受外界条件的影响其蛋白表达模式也表现出一定的差异,对干细胞分化过程中进行蛋白质组学研究将有利于从蛋白质分子水平上阐明干细胞的分化机理。本文对蛋白质组学及其在干细胞研究中的应用加以评述。     

“用显微镜观察池塘水中的原生生物”的实验教学

从水样的采集、保存及教学的具体实施等几个方面进行了探索,让学生认识原生生物的多样性,理解生物与环境相适应的生物学观点,构建"一些生物由单细胞构成,一些生物由多细胞构成"、"原生生物可以由单细胞独立完成生命活动"、"藻类是能够进行光合作用的原生生物"等生物学概念。     

单细胞测序方法研究进展

近年来,高通量测序技术(Next-generation sequencing,NGS)快速发展,已广泛应用于生命科学各个领域,但传统的混合细胞测序(Bulk cell sequencing)检测的是细胞群体的总平均反应,无法反应每个细胞的真实情况,这会影响研究者对细胞功能认知的准确性。单细胞测序技术(Single cell sequencing,sc-Seq)的出现,从一定程度上解决了传统测序固有的缺陷。单细胞测序是针对单个细胞的RNA或DNA进行测序,能够准确测出单个细胞的基因结构和表达状态,从而分析相同表型细胞的异质性。本文首先介绍单细胞测序的原理、测序类型和测序平台,有助于理解单细胞测序和在进行科研项目时设计合适的项目方案。进一步介绍单细胞转录组测序的分析流程和各种常用的分析工具或软件,并重点阐述单细胞转录组测序分析中的细胞聚类和拟时序分析的原理和研究进展,为进行单细胞转录组测序数据分析提供参考。最后,本文简述了单细胞测序研究热度、单细胞测序的应用、挑战和展望等,有助于更全面地认识单细胞测序。     

单细胞转录组测序技术在动物上的应用研究

细胞是机体最基本的结构组成及功能单位,细胞类型和功能由其整个转录表达谱决定,通过单细胞转录组测序可以获得单个细胞转录表达谱,由此以高精度分辨率鉴定细胞类型、细胞状态以及稀有类型细胞,从而可以在单细胞水平分析细胞动态变化及细胞间的关系,深入解析驱动细胞变化及细胞异常背后的分子细胞机制。随着单细胞测序技术稳定性和测序通量的提高,以及测序成本的降低,其在发育生物学、肿瘤、免疫及疾病等领域被广泛应用,研究对象主要涉及人及模式生物,在动物上的应用研究相对较少。本文主要介绍单细胞转录组测序技术及其生物学应用并综述目前其在动物上的一些开创性研究,以期为今后更好的在动物上应用单细胞转录组测序提供方法参考。     

普通微生物学——(五)微生物的生长及其控制

生长和繁殖是生物体重要的生理机能。徽生物在适宜条件下,通过酶的作用,不断吸收外界的营养物质,进行一系列的代谢活动,将营养物质转变成为其本身的细胞物质,结果使细胞内原生质的总含量不断增加,个体逐渐长大,此过程称为生长。在单细胞微生物中,由于细胞分裂引起细胞数目增多的过程称为繁殖。在多细胞微生物中,由于菌丝     

现实世界的微小造物主

什么是微生物?微生物是指肉眼难以看清,需要借助光学或电子显微镜才能观察到的一切微小生物(<0.1毫米)的总称。它们大多为单细胞,少数为多细胞,还包括一些没有细胞结构的生物。     

太赫兹辐射及其生物效应研究进展

随着太赫兹源和探测技术的不断进步，太赫兹技术迅速发展并在众多领域有着广泛的应用前景. 特别是在生物医学领域，太赫兹技术有望成为一种新型治疗手段. 本文首先介绍了太赫兹的电磁波特点及3种太赫兹波产生方式. 其次介绍了太赫兹辐射在生物上的两大效应：热效应和非热效应. 最后从细胞和生物体两大层面上，详细介绍了太赫兹辐射对不同细胞的生物效应和一些相关分子通路改变，以及太赫兹辐射在不同生物体上的作用效果，为太赫兹生物相关研究人员提供参考.     

生物体发育过程中细胞膜电位变化与衰老

维持一定的跨质膜电势,关乎到细胞内外物质交换的基本代谢能否顺利进行,因此是所有细胞生存的前提。这是生物的单细胞祖先发展出的有效生存手段,当进化到多细胞生物体后却遇到麻烦。多细胞生物为细胞营群居生活,在物理导体的静电荷分布规律的支配下,个体细胞所携外正内负的净电荷有向细胞集团边缘汇集的趋势,导致多数细胞失去本身所携净电荷,不能维持正常跨膜电势,从而逐渐失去活力。这可能就是多细胞生物衰老的根本原因。衰老是生物体在发育中随细胞数量增多不可避免的自然发生的效应。有证据显示以上描述的电荷分布变化过程的假说是真实存在。植物体中细胞所携电荷的汇集,以及随之发生的带电离子从高浓度区向低浓度区的扩散流失,可导致产生有趣的植物生电的现象,例如大树发电。对植物电压、电的极性、高密度电荷位点分布的测结果与此假说理论完全吻合。     

现代系统生物技术与图式遗传学

基因组程序化表达调控与生物体形态结构发生的相互对应是图式遗传学和系统生物技术研究复杂生物系统的核心。基因-蛋白质表达与神经-内分泌信号,构成生物系统发生演变的双向调控过程是生物信息控制系统的结构、功能和演变的基础。细胞信号传导与基因差异表达调控是从基因、细胞到器官的细胞动力学转换系统,是基因、蛋白质、脂类等生物高分子相互作用与细胞再生、分化、迁移、凋亡的程序化调控节律,也就是基因定位图谱-细胞定位图谱的基因组-蛋白质组与生物体的细胞节律-形态的发生转换过程。     

寿命与遗传

人为什么会衰老 ?机体衰老时为什么容易生病呢 ?科学家们在探索衰老之谜时发现 ,寿命与许多因素有关 ,包括内在的遗传因素和外在的环境因素 ,其中最主要的还是与遗传因素有关。1　细胞的寿命细胞是生物体的基本组成单位 ,因此 ,在寿命问题的研究上也必须从细胞的寿命着手。实验证实 ,各种细胞如果能保持它的正常分裂能力 ,那么这类细胞就不会衰老 ,例如单细胞生物变形虫、革履虫和单细胞藻类就是如此 ;而分化很高的神经细胞 ,一般说它的分化能力已丧失 ,所以最后必然要死亡。由此可见 ,细胞的分裂和保持分裂能力 ,与寿命和衰老很有关系。根…     

夯实知识基础,注重能力培养--2005年"理科综合能力测试"生物学试题评析与启示

1对生物学测试题的分析2005年高考《理科综合能力测试(全国卷Ⅰ)》中,生物学试题包括:第Ⅰ卷(选择题)的1-5题,第Ⅱ卷(非选择题)的30-31题,共计72分。为获得对应届考生的复习和备考有指导意义的信息,首先对本卷生物学试题逐一分析如下:1.1第1题(题略)本题是对“细胞分化”知识理解层次上的考查,涉及的核心概念及原理有:(1)细胞分化的概念;(2)细胞分化的实质———细胞内基因的选择性表达;(3)基因表达的过程———转录和翻译。所涉及的知识信息源于必修教材中的“细胞分化”、“基因表达”和选修教材中的“细胞全能性”的相关内容,知识点跨度…     

活细胞的呼吸作用和能量转化

一.生物的能源生物体——无论是人或者是单细胞的原生动物——要生存就必须下断地补充能量。细胞的生长和分裂过程、新陈代谢过程中的物貭转移和细胞结构的经常更新,生物体需要的各种化合物的合成等等,都需要能量。没有能量的消耗,动物的任何器官便不能工作。不仅肌肉和心脏工作需要能量,而且控制器官(神经系统)和排泄器官(肾脏)的活动同样需要能量;能量对于维持温血动物正常体温也是必需的。一个成年人一昼     

基因表达与转录因子

单细胞生物经历漫长的过程进化为多细胞生物,胚胎的发育与分化则为此过程的缩影。由一个多向性的单细胞发育成一个具有复杂的、各种不同功能的多细胞个体,这就是分化。从进化和分化的角度而言,为节省能源又不失去必要的功能,细胞间出现了分工合作,每个细胞利用有限的...     

变形虫找到了组织

盘基网柄菌（Dictyostelium discoideum）是一种简单的真核微生物,外形象阿米巴虫,通常称它为“社会阿米巴（social amoebae）”,以吞食细菌为生。这种单细胞的生物会联合起来,组成一个多细胞的软体动物。它通常被作为模式生物,用来研究趋化作用、细胞间信息交流和社会性的演化,     

发育重塑与生物多样性

多细胞生物的成熟个体都是由单细胞的受精卵发育而来的。如果把成熟个体的表型看成生命存在的式样或模式(pattern), 那么发育就是形成和产生这种式样或模式的过程, 即塑造(patterning)或发育塑造(developmental patterning)。相应地, 对原来发育过程进行修饰或改变而产生新表型的过程就是发育重塑(developmental repatterning)。已有的研究结果表明, 发育重塑在多细胞生物的进化过程中非常普遍, 也非常重要。根据突变的类型和后果, 发育重塑既包括对相同基因在表达的时、空和量上的改变, 分别为异时(heterochrony)、异位(heterotopy)和异量(heterometry), 又包括对基因类型的改变, 即异型(heterotypy)。本文通过对一些经典案例的介绍, 揭示了发育重塑与表型变化的关系, 探讨发育重塑对生物多样性的贡献。