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(共33张PPT)
第二节　细胞通过分化产生不同类型的细胞
说明在个体发育过程中,细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化,形成了复杂的多细胞生物体。
1.比较分析不同细胞形态差异的外在与内在表现,归纳、概括细胞分化的实质。
2.分析细胞全能性的实例,归纳细胞全能性的概念。
3.针对特定的现象,理性分析、讨论与细胞分化相关的社会议题。
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1
一、细胞能产生特异性变化
1.细胞分化
细胞在 、结构和 上发生 、差异性变化的过程称为细胞分化。
2.干细胞
干细胞是一类可以分化成为各种细胞的 细胞。不同干细胞的 是不同的。
(1)受精卵是 干细胞,因为它能产生生物体所需要的
的细胞。
形态
功能
持久的
未分化
分化潜能
全能
所有类型
(2)来源于早期胚胎的胚胎干细胞是 干细胞,它的分化能力仅次于受精卵,虽不能发育成完整的个体,但可以发育成为除部分 以外的所有成体组织。
(3)主要存在于骨髓中的 ,能够分化成各种
细胞(红细胞、白细胞和血小板等),也能分化出
以外的细胞。
多能
胎盘
造血干细胞
血
造血系统
3.细胞分化的原因
细胞分化并非由于遗传物质丢失造成的,它与遗传物质 .发挥作用有关。
4.细胞分化的特点
(1)持久性。
(2)普遍性。例如根尖中各种细胞都是由 细胞分化形成的。
(3)稳定性和不可逆性。正常情况下,细胞分化是 ,一旦沿着一定方向分化,便不会返回原来的状态。
有选择地
分生区
不可逆的
5.意义
生物的 就是通过细胞的分化过程来实现的。生物体的正常发育,是 受到高度精妙调控的结果。前述的细胞癌变是细胞 分化,导致细胞不受控制地分裂。
个体发育
细胞分化
异常
如图为细胞分化的实质图示,请据图思考并回答以下问题。
1.分化后的细胞,如红细胞、口腔上皮细胞等,所含有的基因相同吗 为什么
提示:相同。不同形态的细胞都是受精卵经分裂、分化形成的,具有相同的遗传物质,都具有图示中的A、B、C、D、E基因,即所含基因相同。
2.为什么分化后的细胞在形态、结构及功能上出现了比较大的差异
提示:据图分析,在不同细胞中,基因开启和关闭的情况不同,基因有选择地表达(开启和关闭),造成了细胞形态、结构及功能上的差异。
二、细胞具有全能性
发育成
完整个体的能力
植物细胞
动物体细胞的细胞核
已分化的植物细胞和动物细胞的细胞核具有全能性的原因是什么
提示:已分化的植物细胞和动物细胞的细胞核都具有本物种遗传所需的全套基因(遗传物质)。
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1.细胞分裂使细胞数量增多,是个体生长的基础;细胞分化使细胞种类增多,是个体发育的基础。个体生长发育是细胞分裂和细胞分化共同作用的结果。(　 　)
2.在细胞分化过程中发生改变的是细胞的形态、结构和功能,未发生改变的是细胞核内遗传物质。(　 　)
√
√
3.细胞分化是遗传物质选择性丢失造成的,它与遗传物质有选择地发挥作用无关。(　 　)
提示:细胞分化遗传物质不变,与遗传物质有选择地发挥作用有关。
4.所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后只有一部分细胞发生分化。(　 　)
提示:并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化,成为具有特定功能的组织细胞;还有一部分保持分裂能力,用于干细胞本身的自我更新。
×
×
5.植物体上的细胞没有表现出全能性,而是分化成了不同的组织和器官,这说明植物细胞全能性的表达需要在离体条件下并需要一定的外界条件。(　 　)
√
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2
[任务突破1]
细胞分化实质的分析
(1)细胞分化的图示模型分析。
任务一　探究细胞分化的实质
(2)细胞分化的意义。
细胞分化是个体发育的基础。个体发育是通过细胞增殖、生长和细胞分化来实现的。 细胞增殖只能使细胞的数目增多,细胞生长只能使细胞体积增大。只有通过细胞分化才能产生不同形态、不同结构、不同功能的细胞,使细胞功能趋向专门化,由这些不同的细胞再构成组织,进而形成器官、系统,提高了各种生理功能的效率。
(3)细胞分化的标志。
①从细胞水平分析:细胞的形态、结构和功能发生改变。
②从亚显微结构水平分析:细胞器的种类、数目及细胞溶胶成分和功能发生改变。
③从分子水平分析。
蛋白质角度:蛋白质种类、数量、功能发生改变。
基因角度:即遗传物质有选择地发挥作用,这是细胞分化的根本原因。
[迁移应用]
[典例1-1] (2022·金华十校高一期末)下图为发生在人体内的某一过程。下列叙述错误的是(　 　)
A.该过程属于细胞分化
B.该过程具有一定的方向性,且通常是可逆的
C.该过程与遗传物质有选择地发挥作用有关
D.图中各类细胞的遗传物质一般相同
√
解析:题图中表示造血干细胞分化为血小板、淋巴细胞和吞噬细胞的过程,该过程表示细胞分化;发生在人体内的细胞分化是不可逆的;细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用;细胞分化不改变细胞的遗传信息,因此图中各类细胞的遗传物质一般相同。
[任务突破2]
干细胞的分类及应用
(1)干细胞的分类。
分类方式 干细胞类型 特点
按来源分类 胚胎干细胞 具有发育全能性,在理论上可以诱导分化为机体中所有种类的细胞
成体干细胞 能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞
诱导多功 能干细胞 人工方法诱导已完成分化的成熟细胞“去分化”
不同的分化潜能分类 全能干细胞 能分化形成任何类型细胞及完整个体
多能干细胞 可以发育成为除部分胎盘以外的所有成体组织,但失去了发育成完整个体的能力
专能干细胞 只能向单一方向分化,产生一种类型的细胞
(2)干细胞的应用。
①利用干细胞诱导分化成各种细胞、组织、器官,作为移植的来源。
②探讨胚胎发育的调控机制。
③作为疾病基因治疗的载体。
④体外整合外源基因,研究基因功能。
[迁移应用]
[典例1-2] 干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是(　 　)
A.干细胞就是从胚胎中分离提取的细胞
B.不同类型的干细胞的分化潜能有差别
C.胚胎干细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞
D.产生的特定细胞,可以用于新药测试
√
解析:干细胞不一定是从胚胎中分离提取的细胞,如造血干细胞是从骨髓中分离得到的;不同类型的干细胞的分化潜能有差别,如胚胎干细胞的分化潜能大于造血干细胞;胚胎干细胞具有发育的全能性,因此可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞;可以通过诱导干细胞分化,产生特定细胞用于新药测试。
任务二　细胞的全能性分析
[任务突破]
比较细胞分化与细胞全能性
项目 细胞分化 细胞全能性
原 理 细胞内基因有选择地发挥作用 细胞中含有本物种全套遗传物质
特 点 ①持久性:细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中; ②稳定性和不可逆性:一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直至死亡; ③普遍性:生物界中普遍存在,是生物个体发育的基础 ①高度分化的植物体细胞具有全能性,植物细胞在离体的情况下,在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下,才能表现其全能性;
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,如动物克隆技术
结果
大小 比较 细胞分化程度有高低之分,体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分,受精卵>生殖细胞>体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生改变;②一般细胞的分化程度越高,具有的全能性越小(生殖细胞分化程度高,全能性也高)
[迁移应用]
[典例2] 分析以下事实:①胡萝卜韧皮部细胞通过组织培养能发育成完整植株;②绵羊乳腺细胞核移入去核卵细胞中,融合细胞能发育成有生殖能力的绵羊。基于以上事实,下列选项错误的是
(　 　)
A.高度分化的动植物细胞都具有全能性
B.高度分化的动物细胞核具有全能性
C.分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中,并未消失
D.高度分化的植物细胞具有全能性
√
解析:事实②说明动物细胞的细胞核具有全能性,不能证明高度分化的动物细胞具有全能性;绵羊乳腺细胞核移入去核卵细胞中,融合细胞能发育成有生殖能力的绵羊,这说明高度分化的动物细胞核具有全能性;细胞分化的实质是基因有选择地发挥作用,遗传物质没有丢失,因此分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中,并没有消失;事实①说明高度分化的植物细胞具有全能性。

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