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6.2细胞的分化
学习目标：
1.阐明细胞分化的概念，说出细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果，是形成多细胞生物体的必要过程。
2.举例说明细胞的全能性在植物组织培养和动物克隆等方面的应用。
3.说出干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。
探究一、细胞分化及其意义
问题讨论：
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
早期胚胎细胞
1.比较以上细胞的相同点与不同点。
2.正常情况下，它们还能恢复成早期胚胎细胞吗？一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？
相同点：都有细胞膜、细胞质和细胞核构成
不同点：形态、结构、功能上各不相同。
不能 不会
探究一、细胞分化及其意义
问题讨论：
表皮细胞（无叶绿体）
储藏细胞
叶肉细胞
功能：光合作用
功能：保护作用
功能：贮藏营养
细胞分化
一群彼此相似的早期胚细胞
探究一、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稳定性差异的过程。
探究一、细胞分化及其意义
B、 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。
C、 已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡，都不能恢复到原来胚胎细胞的形态和结构
A、 细胞分化发生在整个生命进程中。
D、 在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
持久性：
稳定性：
不可逆性：
普遍性：
2、特点
3、结果：
形成不同的细胞、组织和器官。
探究一、细胞分化及其意义
4、实质：
思考：①受精卵发育成个体的过程中，细胞数目增多的方式是什么？
②根据有丝分裂的过程，分析这些不同的细胞遗传物质相同吗？
③这些不同细胞的形态、结构和功能主要由哪种化合物来承担？
有丝分裂
相同
蛋白质
④为什么相同基因的细胞，却含有不同的蛋白质？
基因的选择性表达
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是不同的。
A
B
C
D
E
F
A
B
C
D
E
F
A
B
C
D
E
F
A
B
C
D
E
F
A
B
C
D
E
F
基因
未表达
表达
探究一、细胞分化及其意义
资料分析：科学家利用技术检测到来自同一哺乳动物的红细胞和肌细胞及浆细胞内含有的基因和蛋白质的情况如下表所示：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
细胞总DNA
蛋白质
呼吸酶基因
β-珠蛋白基因
抗体基因
呼吸酶
β-珠蛋白
抗体
肌细胞
+
+
+
+
-
-
红细胞
+
+
+
+
+
-
浆细胞
+
+
+
+
-
+
注：“＋”表示有，“－”表示无。
(1)请结合经典实验结果，得出细胞分化的根本原因和直接原因。
根本原因：基因选择性表达 直接原因：蛋白质种类的不同
(2)检测到细胞内含有呼吸酶，能说明细胞发了分化吗？
管家基因
奢 侈 基 因
不能，呼吸酶基因在所有的细胞中均表达，是维持生命活动所必需的。
ATP合成酶基因
呼吸酶基因
核糖体合成酶基因
胰岛素基因
血红蛋白基因
抗体基因等
探究一、细胞分化及其意义
（1）生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础；
（2）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。
5、意义：
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
相同
不变
差异
染色体和遗传信息都不变
①先分裂，后分化；
②细胞分裂是分化的基础，共同完成生物个体发育过程；
③分化程度越高，分裂能力越低
6、细胞分裂与细胞分化的关系
典例1．下列能说明某细胞已经发生分化的是(　　)
A．进行ATP的合成
B．进行蛋白质的合成
C．存在血红蛋白
D．进行细胞呼吸
　C
细胞分化的标志：
分子水平：合成特有的蛋白质（或RNA）
细胞水平：细胞的形态、结构和生理功能发生改变；
细胞器的数量发生变化；
针对训练1．(2023·北京大兴高一月考)如图所示为来自同一人体的3种细胞，下列叙述正确的是(　　)
A．因为来自同一人体，所以各细胞中的高尔基体含量相同B．因为各细胞核中的基因种类不同，所以形态、生理功能不同C．虽然各细胞大小不同，但细胞中含量最多的化合物都是蛋白质D．虽然各细胞的生理功能有所不同，但细胞膜的结构相同
　D
探究二、细胞的全能性
细胞分化具有稳定性、持久性、不可逆性，那么已经发生高度分化的细胞，是否就不再具有分裂分化的能力呢？
胚状体
细胞团
愈伤组织
韧皮部细胞
幼苗
植株个体
资料1.植物组织培养实验
讨论：1.从资料1可以得出什么结论？
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
3.该技术需要什么条件？
离体状态、
营养物质和植物激素、
适宜的温度和pH值、
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力
脱分化
再分化
探究二、细胞的全能性
资料2.非洲爪蟾的蝌蚪实验
讨论：
4.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？
已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
不能获得新的个体。
卵母细胞：体积大易操作，营养物质丰富
含有促使细胞核全能性表达的物质
探究二、细胞的全能性
1、细胞的全能性的概念
细胞经___________后，仍具有______________________或__________________的______和______；
分裂和分化
产生完整有机体
分化成其他各种细胞
潜能
特性
2、细胞具有全能性原因
每个细胞具有该生物生长发育的全部的遗传物质。
（1）离体（必要条件）；
（2）一定的营养物质（无机盐、糖类等）和植物激素；
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）。
3 、植物细胞全能性表达的条件
探究二、细胞的全能性
4、细胞全能性的大小比较
植物细胞
动物细胞
分裂能力强的细胞
不再分裂的细胞
未分化或分化程度低的细胞
分化程度高的细胞
（动物细胞只有细胞核表现出了全能性）
注意：受精卵＞生殖细胞(精子、卵细胞)＞体细胞
哺乳动物成熟红细胞不具有全能性
探究二、细胞的全能性
5、细胞的全能性应用
（1）植物组织培养——快速繁殖花卉、蔬菜等
优点：快速、大量繁殖；不受季节影响；保持植物的优良品质。
探究二、细胞的全能性
（2）拯救珍稀、濒危动植物——克隆技术
长江女神白鳍豚
百合花杜鹃
（3）克隆人体器官，用于器官移植
心脏移植
肾脏移植
红豆杉
白血病
白血病
俗称血癌，是一类由骨髓造血干细胞恶性增殖引起
的疾病。患者体内的血液、骨骼和各种组织器官中，
都存在着大量形态异常的白细胞，这些细胞鸠占鹊
巢，让身体失去造血的机能。我国是白血病的高发
国家，每10万人中有4-6人患有白血病，其中40%
是儿童，白血病的发病率在各类肿瘤中占据第六位。
治疗：造血干细胞移植，即骨髓移植。
造血干细胞
细胞分裂
细胞分化
血小板
白细胞
红细胞
探究三、干细胞
1、概念：
2、种类（按分化潜能的大小）
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
多能干细胞（ ）
神经干细胞
造血干细胞
专能干细胞（ ）
全能干细胞：
受精卵、胚胎干细胞
探究三、干细胞
3、应用：
脐带血中含有大量的干细胞，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。
干细胞可以用于治疗血液系统疾病
体外培养组织或器官,通过移植治疗疾病
典例2．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(　　)
A．不分裂的细胞一定不具有全能性
B．细胞全能性的表现需经历细胞分化过程
C．动物细胞和植物细胞的全能性一样高
D．只有体细胞才具有发育成完整有机体所必需的全套遗传物质
　B
针对训练2．2022年，某杂志在线报道了某大学的研究成果——用小分子化学物质诱导人成体细胞转变为多潜能干细胞(CiPSC)。用CiPSC制备的胰岛细胞能安全有效地降低糖尿病猴的血糖，凸显CiPSC在治疗疾病上的广阔前景。下列叙述错误的是(　　)
A．CiPSC具有正常的细胞周期
B．CiPSC的分化程度低于胰岛细胞
C．小分子化学物质通过改变体细胞的遗传物质获得了CiPSC
D．与体内已高度分化的体细胞相比，CiPSC的全能性更高
　C
小结：细胞的分化与细胞的全能性的比较
项目
细胞的分化
细胞的全能性
原理
特点
结果
细胞内基因的选择性表达
细胞含有本物种全套遗传物质
①持久性 ②稳定性
③不可逆性 ④普遍性
①高度分化的植物细胞具有全能性②已分化的动物体细胞全能性受到限制，但细胞核仍具有全能性
形成形态、结构、功能不同的细胞
形成新的个体
大小
比较
关系
体细胞>生殖细胞>受精卵
受精卵>生殖细胞>体细胞
植物细胞>动物细胞等
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质；
②一般地，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高。
1．同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的，造成这种差异的主要原因是（　　）
A．二者所处的细胞周期不同
B．二者合成的特定蛋白不同
C．二者所含有的基因组不同
D．二者核DNA的复制方式不同
B
达标检测
2．如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是（ ）
①a过程是有丝分裂，b是细胞分化
②乙和丙的染色体组成不同
③丁和戊因遗传物质不同而发生分化
④甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同
A．①②　 B．①④ C．③④ D．②③④
B
3.下列有关细胞全能性的叙述，错误的是（ 　）
A．克隆绵羊“多利”的诞生证明了动物细胞具有全能性
B．细胞全能性产生的根本原因是细胞内有一套发育成完整个体的全部遗传信息
C．斯图尔德的组织培养成功表明植物细胞具有全能性
D．细胞分化程度越高，它的全能性就越低
A
4．动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对图示的相关叙述中，错误的是（ ）
A．a过程表示干细胞能自我更新
B．b、c过程表示干细胞具有分化能力
C．a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
D．b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用
D

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