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第六章 细胞的生命历程
第2节 细胞的分化
视频播放引入新课
去壳的鲜鸡蛋到新生命诞生过程，细胞发生了哪些变化、新增的 细胞都一样吗？
有丝分裂
系统
个体
骨细胞
上皮
细胞
肌肉
细胞
神经细胞
上皮组织
肌肉组织
神经组织
结缔组织
器官

受精卵
（鸡的发育起点）
造血干细胞
红细胞
血小板
白细胞
骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞
例一：
表皮的生发层细胞能分裂分化成角质层细胞，以补充死亡脱落的角质层细胞。
例二：
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稳定性差异的过程。
一、细胞分化
1、细胞分化的概念
2.黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。
3.造血干细胞 原红细胞 早幼红细胞 中幼红细胞 晚幼红细胞 成熟红细胞 死亡
以下事例可说明细胞分化具有什么特点：
—稳定性
—不可逆性
1.细胞分化发生在整个生命进程中。(动物）胚胎时期达到最大限度。
—持久性
想一想
2、细胞分化的特点
一个或一种细胞
形态结构功能不同的细胞
遗传信息改变
？
细胞分化
实质：
不同的细胞来源于同一个受精卵，拥有整套遗传信息，而分化后遗传物质是没有改变的，一个个体各种细胞的遗传信息完全相同
3、细胞分化的实质
科学家发现，在红细胞中，血红蛋白基因处于活跃或者说开启的状态，而肌动蛋白基因处于不活跃或者说关闭状态。而肌细胞中则相反。
肌动蛋白基因
血红蛋白基因
开启
关闭
合成血红蛋白
(不合成肌动蛋白)
（2）
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
（1）
血红蛋白基因
肌动蛋白基因
关闭
开启
合成肌动蛋白
(不合成血红蛋白)
具有相同的基因
不同的细胞
决定
形成
遗传信息相同，
但执行情况不同
合成的蛋白质不同
3、细胞分化的实质
基因选择性表达
3、深度理解细胞的分化
如何从细胞水平、细胞亚显微结构水平、蛋白质分子角度和核酸分子的角度对细胞分化进行分析
提示：
1、从细胞水平分析,细胞分化是细胞形态、结构和功能改变的结果
2、从细胞亚显微结构水平分析,细胞分化是细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变的结果；
3、从蛋白质分子角度分析,细胞分化是蛋白质种类、数量和功能改变的结果,这是细胞分化的直接原因；
4、从核酸分 子角度分析,细胞分化是基因选择性表达的结果,这是细胞分化的根本原因。
4、细胞分化的意义
细胞的分化是生物个体发育的基础
细胞的分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率
细胞
组织
器官
系统
个体
细胞分化
有丝分裂
受精卵
小肠上皮细胞
血红细胞
神经细胞
思考并讨论：细胞分化和细胞分裂的异同
细胞分裂 细胞分化
细胞 变化
发生 时间
在个体 发育中 的意义
数量增多
细胞形态、结构、生理功能发生稳定性差异，且这种变异是不可逆转的
从受精卵开始，有些部位的细胞终生保持分裂能力，有的细胞发育到一定的时期就停止分裂。
胚胎早期开始出现细胞分
化，是一种持久性的变
化，在胚胎期达到最大限度。
保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性。
没有细胞分化，生物体就
不能进行正常的发育。
比较细胞分裂与细胞分化：
思考：
已经高度分化的动物细胞是否也具有全能性呢？
失败
将单个已分化的动物体细胞
培养成新的个体。
早期胚胎通过细胞分裂和分化逐渐发育，形成各种组织和器官。如果给予一定的条件，这些组织和器官中高度分化的细胞，能不能像早期胚胎那样，再分化成其他细胞呢？
1.提出问题
2.做出假设
高度分化的细胞具有该生物的发育的全部遗传物质，因此，这些细胞可以再分化为其他细胞。
二、细胞的全能性
3.实验验证
资料1：植物组织培养
胡萝卜根韧皮部的细胞
愈伤组织
胚状体
胡萝卜幼苗
胡萝卜
胡萝卜根韧皮部的细胞
愈伤组织
胚状体
幼苗
植物体
外植体
(离体细胞)
(细胞团块)
脱分化
再分化
①植物组织培养
无机盐、糖类、植物激素等
植物组织培养
讨论
1.从资料1中可以得出什么结论？
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整植物体。
2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他高度分化的植物细胞，在适宜条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
能
植物组织培养
应用
通过植物组织培养的方法，快速繁殖花卉和蔬菜等作物，培养微型观赏植株，拯救濒危物种。
繁殖周期短，繁殖速度快,不受季节限制，可实现工厂化生产
资料2：非洲爪蟾核移植
讨论
3.将肠上皮细胞单独培养能获得新个体吗？与资料1中的实验相比，你能从资料2中的实验得出什么结论
将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体；与资料1中的实验相比，资料2中的实验说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
哺乳动物核移植实验
说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
已分化的动物细胞的细胞核的全能性需要借助卵细胞的细胞质才能体现出来。
二、细胞的全能性
4.得出结论
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。叫做细胞全能性。
思考：细胞具有全能性原因是什么？
那些没有分化的细胞，如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织也具有全能性。
每个细胞具有该生物生长发育的全部的遗传物质。
哺乳动物成熟红细胞不具有全能性。
三、干细胞
1.定义
一类具有______和_______能力的细胞。在一定条件下，
它可以分化成多种功能细胞。
分裂
分化
a:分裂，干细胞自我更新
b和c:分化，形成其他类型的细胞
三、干细胞
2.种类
①全能干细胞
如：胚胎干细胞
②多能干细胞
如：造血干细胞
③专能干细胞
如：神经干细胞
在不久的将来，当我们身体某一类细胞功能出现异常或退化时，就可通过诱导胚胎干细胞定向分化来及时修补。
造血干细胞
白细胞
红细胞
血小板
脐带血中含有大量造血干细胞，可以培养并分化成人体的各种血细胞。目前，脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病。
日本东京大学和京都大学的科学家研究出人耳鼠，就是在老鼠背上种植出人耳，他们称要将这项技术用于人体。
人造耳朵
日本科学家们是从患者肋骨中提取软骨细胞，然后培养成微小球状体，移入耳朵形状塑料支架后做体外培养，最后植入裸鼠背部。这样在老鼠背上就会长出人耳。
人造耳朵
人造耳朵是细胞分化的结果吗？
在当代，器官移植已成为挽救某些器官功能衰竭病人生命的重要手段，然而器官移植中的排斥反应仍是最头痛的事。“人耳老鼠”的培养成功，为人类器官移植展示了美好的发展前景。
裸鼠背上的“人耳”形成的过程是：先用一种高分子材料:聚羟基乙酸做成“人耳”的模型支架，然后让人体的软骨组织细胞在这个支架上繁殖生长。一周以后，在裸鼠的背上割开一个口子，将培育过的这个“人耳”模子植入缝合，软骨组织的细胞不断增殖，聚羟基乙酸做成的支架慢慢地被机体降解吸收，使“人耳”和裸鼠融为一体。
人造耳朵
克隆猴“中中”和“华华”
2017年11月27日，世界上首例体细胞克隆猴在我国诞生，自1996年克隆羊“多莉”诞生后，世界各国科学家竞相研究哺乳动物的克隆，先后成功克隆了牛、鼠、猫、狗等哺乳动物，但灵长类动物的克隆一直没有取得成功，灵长类动物克隆的成功对于研究人类疾病方面具有重大意义，我国科学家攻克重重难关，将克隆技术推向新的高度，“中中”、“华华”的成功标志着我国克隆技术走在世界前列！
科学前沿：
实例 全能性说明
①植物组织培养技术　　 说明高度分化的植物细胞具有全能性
②克隆羊 说明高度分化的动物细胞的
细胞核具有全能性
3、细胞的全能性总结
不同的细胞具有不同的全能性：
受精卵＞生殖细胞＞体细胞
(分化程度越高,全能性越低)
植物组织培养技术进行快速繁殖
细胞全能性的应用(课后拓展题1）
台湾复制猪：培育濒临绝种的兰屿猪
组培华南濒危植物：虎颜花
拯救濒危珍稀物种
细胞全能性的应用
在人体内，红细胞的寿命为120d左右。白细胞的寿命约为5~7d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。
白血病患者的血液中出现大量的异常白细胞。而正常的血细胞明显减少。通过骨髓移植可以有效的治疗白血病。
1.为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡而减少？
2.骨髓与血细胞的形成有什么关系？
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
骨髓中的造血干细胞能够通过细胞增殖和分化不断产生不同种类的血细胞。
问题探讨
讨论：
1、细胞的全能性概念
判断下列实例中是否体现细胞的全能性：
1、造血干细胞能分化成各种血细胞（ ）
2、小壁虎断尾巴后重新长出尾巴（ ）
3、由离体的胡萝卜韧皮部细胞培养成完整的胡萝卜植株（ ）
概念：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。叫做细胞全能性
X
√
√
我的知识网络图
课后习题
一、概念检测1.判断下列有关细胞分化与细胞全能性关系的表述是否正确。(1)受精卵没有分化，所以没有全能性。( )(2)细胞的分化程度越高，表现出来的全能性就越弱。( )
√
×
2.将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是( )
A.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况不同
B.“胰岛样”细胞与胰岛B细胞基因组成不同，基因表达情况相同
C.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞基因组成相同，基因表达情况也相同
D.骨髓干细胞与胰岛B细胞的基因组成相同，基因表达情况不同
D
3.在一个多细胞的生物体内，存在着各种在形态、结构和生理功能上具有差异的细胞，这是因为( )
A.细胞发生了变异
B.不同细胞的基因不同
C.某些细胞失去了全能性
D.不同细胞中的基因选择性地表达
D
二、拓展应用
植物组织培养的产业化发展十分迅猛，许多企业运用植物组织培养技术大规模生产蔬菜、瓜果和花卉的组培苗，获得可观的经济效益。同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗有什么优势呢 你将来愿意从事这方面的工作吗
同传统的生产方式相比,用组织培养技术生产植物幼苗的优势是:快速、 大量繁殖,不受季节影响,同时还能保持植物的优良品质。

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