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第2节 细胞的分化
必修一 分子与细胞
第6章 细胞的生命历程
上皮细胞
软骨细胞
神经细胞
骨骼肌细胞
动物受精卵发育产生不同的细胞类型
细胞分化
保护功能
表皮细胞（无叶绿体）
储藏营养物质
储藏细胞
植物受精卵发育产生不同的细胞类型
光合作用
叶肉细胞
细胞分化
有丝分裂
细胞分化
一、细胞分化及其意义
红细胞
肌肉细胞
神经细胞
细胞分裂使细胞数目增多
细胞分化使细胞种类增加
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，叫细胞分化。
（一）概念
一、细胞分化及其意义
一、细胞分化及其意义
（二）细胞分化的特点
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。
一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到细胞死亡。
在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础
分化后的细胞核内遗传物质不发生改变
持久性
稳定性
不可逆性
普遍性
遗传物质不变性
（三）细胞分化的结果
产生形态、结构、功能不同的细胞，不同类型的细胞构成不同的器官和组织。
（四）细胞分化的意义
细胞分化是生物个体发育的基础
细胞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。
思考
细胞总DNA 蛋白质
呼吸酶基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 呼吸酶 β-珠蛋白 胰岛素
肌细胞 + + + + - -
红细胞 + + + + + -
胰岛B细胞 + + + + - +
三种细胞的DNA相同吗？蛋白质相同吗？为什么？
DNA相同，都源于受精卵；
蛋白质不相同，细胞分化。
下表是同一个体三种不同细胞部分基因以及蛋白质表达情况
注: + 表示有，- 表示无
管家基因
奢侈基因
（五）细胞分化的原因（实质）
细胞中基因的选择性表达的结果；
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。
所有细胞都表达，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。
管家基因：
奢侈基因：
不同类型细胞中特异性表达，赋予不同细胞特异性的生理功能，如：血红蛋白基因、胰岛素基因。
分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质
细胞水平：形成了不同种类的细胞。
细胞分化的标志
细胞分裂 细胞分化
不同点 细胞数量
形态结构功能
相同点
联系
增加
不变
相同
不同
先细胞分裂，后进行细胞分化，细胞分裂是分化的基础；
分化程度越高，分裂能力越低。
染色体和遗传信息都不变
二、细胞分裂与细胞分化的比较
思考：
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
细胞分化具有稳定性、持久性、不可逆性，如果给予一定条件，高度分化的细胞，能像早期胚胎细胞一样再分化成其它细胞吗
三、细胞的全能性
（一）植物组织培养技术
1958年,美国科学家斯图尔德(F.C. Steward)取胡萝卜韧皮部的细胞,放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养,结果得到细胞团块,继而分化出根、茎和叶,长成了一株新的植株。
韧皮部细胞
愈伤组织
胚状体
有根茎叶的试管苗
新的植株
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
（一）植物组织培养技术
1.过程
脱分化
离体的组织细胞
愈伤组织
完整植株
2.条件
无菌
离体状态
营养和植物激素
适宜的温度和PH值
愈伤组织在培养过程中重新分化形成根或芽等器官的过程
由高度分化的植物器官、组织或细胞恢复分裂能力的过程
再分化
胚状体
（一）植物组织培养技术
3.应用
组织培养进行快速繁殖
拯救濒危物种
快速繁殖花卉
（二）动物核移植技术
科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验,将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中,结果获得了新的个体。
已分化的动物细胞的细胞核仍具有发育为完整个体的能力
“中中”和“华华”
（二）动物核移植技术
克隆羊“多莉”
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。
（三）概念
离体（必要条件）；
一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和激素；
适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境。
（五）条件：
三、细胞的全能性
（四）原因：
生物体每个细胞都含有该物种生长发育所特有的全套遗传物质。
为什么动物细胞取细胞核，而植物细胞可以用整个细胞发展成一个完成个体？
细胞全能性高低不同
思考：
细胞全能性的高低：
受精卵>生殖细胞>体细胞
植物细胞>动物细胞
分化程度低的细胞>分化程度高的细胞
四、干细胞
（一）概念：
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
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。
骨髓中造血干细胞分化的各种血细胞
造血干细胞
白细胞
红细胞
血小板
受精卵
全能干细胞
分裂能力、分化能力、全能性逐渐减弱；分化程度逐渐增强
四、干细胞
（二）分类：
多能干细胞
专能干细胞
体细胞
如：胚胎干细胞，可分化为各种细胞，构成各种组织和器官，最终发育成完整个体
如：造血干细胞，发育形成一种器官的多种组织，但不能发育成完整个体
如：神经干细胞，只能分化成某一类型的细胞
把宝宝脐带血存“银行”
脐带血:胎儿娩出、脐带结扎并离断后残留在胎盘和脐带中的血液。 　　　
研究发现，脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞，可用于造血干细胞移植。
目前，脐带血主要用于治疗血液方面的疾病，尤其是对白血病、地中海贫血等有较大的作用。
与社会的联系
　　如果能在体外保存和培养各种干细胞，形成组织或器官；当身体某一类细胞功能出现异常或退化时，就可诱导干细胞定向分化及时修复或更换。
与社会的联系
细胞分化的特点
细胞分化的原因
小结
细胞的全能性
植物组织培养
动物核移植技术
干细胞
分类
应用
细胞的分化
1.将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，以代替损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列说法正确的是( )
A.骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同
B.骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明骨髓干细胞具有全能性
C.可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量判断植入的骨髓干细胞是否成功分
化出“胰岛样”细胞
D.若将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，会恢复成骨髓干细胞
C
练习
2.在植物发育过程中，分生组织细胞中的前质体能够根据细胞所处位置和接受光照程度分化形成功能各异的质体，如叶绿体、淀粉质体、白色体等。下列说法错误的是( )
A.前质体的分化发生于细胞分化过程中
B.前质体的分化过程受内外因素的影响
C.前质体的分化使质体功能趋向专门化
D.前质体的分化状态在自然条件下可逆转
D
练习
3.管家基因是维持细胞基本代谢所必需的，是在所有细胞中都表达的基因；将只在某类细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因。同种生物不同类型的正常体细胞，其基因表达情况如下图所示。下列说法不正确的是( )
A.叶绿体基因是奢侈基因，ATP合成酶基因
是管家基因
B.若图中的基因a～f中有一种是能催化葡萄
糖分解成丙酮酸等物质的酶的基因，则该
基因最可能是基因b
C.同一个体多种体细胞之间具有相同的管家基因和不同的奢侈基因
D.细胞分化的本质是奢侈基因的选择性表达
C
练习

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