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第2节 细胞分化
一、细胞分化及其意义
1.概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生的稳定性差异的过程，叫做细胞分化。
2.结果：形成形态、结构和生理功能都有很大差异的细胞，进而形成不同的组织和器官。
3.细胞分化的特点：
（1）稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞不会再变成原始的细胞，将一直保持分化后的状态，直到死亡。
（2）持久性：细胞分化贯穿生物体整个生命历程中，不同发育时期，细胞的分化程度不同，在胚胎期达到最大。
（3）遗传物质不变性：分化后的细胞遗传物质不变。
（4）普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
4.分化的实质： 细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
5.分化细胞表达的基因
（1）管家基因：所有细胞均表达的一类基因，其表达的产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因，ATP水解酶基因。
（2）奢侈基因：不同类型的细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予了不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因，胰岛素基因。
6.意义：细胞分化是生物个体发育的基础，并且使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
（1）从细胞水平上分析：细胞分化使细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性改变。
（2）从细胞器水平上分析：细胞分化使细胞器的种类、数目发生改变。
（3）从分子水平上分析：蛋白质角度，蛋白质种类、数量、功能发生改变；基因角度，基因选择性表达，这是细胞分化的根本原因。
二、细胞的全能性
1.概念：指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
2.原因：已分化的细胞仍含有本物种个体发育所需要的全套遗传信息。
3.实例：
（1）植物组织培养：胡萝卜韧皮部细胞→放入特定培养液中→形成细胞团块根、茎和叶→新的植株。
结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。（植物组织培养）
（2）实例：非洲爪蟾的核移植实验、克隆羊“多莉”、体细胞克隆猴“中中”和“华华”等。
结论：已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。（克隆技术）
4.全能性大小的比较：
①动植物细胞：植物细胞＞动物细胞
②同一个体：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞
③同一种细胞：刚产生的细胞＞成熟的细胞＞衰老的细胞
④分裂能力：具有旺盛分裂能力的分生组织细胞＞不能分裂的细胞
⑤随着细胞分化程度的提高，细胞全能性逐渐降低（生殖细胞除外）
5.生物体内细胞不能表现出全能性的原因：
在生物的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性，而是分化形成不同的组织和器官，这是因为在特定的时间和空间条件下，基因会选择性表达。
6.细胞全能性表达的条件：离体、一定的营养物质、激素、适宜的条件。
7.细胞的分化程度越低，全能性越大，分裂能力越强，反之………。
8.从不同的水平理解细胞分化：
①从细胞水平看：细胞形态、结构、功能的改变。
②从亚显微水平看：细胞器数目及细胞质基质成分和功能的改变。
③从分子水平看：
a．蛋白质分子：蛋白质种类、数量的改变。
b．核酸分子：RNA的种类和数量的改变（DNA未变）。
三、比较细胞分化和细胞全能性
项目 细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 已分化的细胞含有本物种全套遗传物质
特点 持久性、普遍性、稳定性和不可逆性、遗传物质通常不改变 ①高度分化的植物体细胞具有全能性； ②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性
结果 细胞种类增多 形成完整的有机体或分化成其他各种细胞
比较 大小 细胞分化程度有高低之分， 如体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性表达的难易程度不同， 如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系 ①细胞分化和细胞全能性的遗传物质一般不发生变化； ②通常情况下，细胞的分化程度越高，其全能性越难以表达
四、干细胞
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，称为干细胞。如：胚胎干细胞、造血干细胞等。干细胞包括全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。

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