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第6章第2节：细胞分化
人民教育出版社《普通高中教科书生物学必修1分子与细胞 (2019 版)》
学 习
目 标
【生命观念】基于事实自主构建细胞分化的概念，说出细胞分化是形成多细胞生物体的必要过程，形成结构与功能观、进化与适应观。
【科学思维】通过比较不同细胞在形态、结构和功能方面发生的特异性变化，归纳细胞分化的概念，概述细胞分化的重要意义。
【科学探究】通过分析生物学资料和开展模拟活动，理解细胞分化的实质，形成严谨科学的探究思路和方法。
【社会责任】关注干细胞在医学上的应用，渗透造血干细胞与中华骨髓库的联系，增强关注健康、关爱生命和拯救生命的社会责任感和使命感。
细胞分化及意义
一
任务一：细胞水平分析细胞分化——归纳概括出细胞分化的概念
活动1：比较构成人体组织的细胞，思考回答相关问题。
各种组织细胞之间的差异主要表现在哪些方面（举例说明）？
形态、结构、功能。
这些细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。正常情况下，它们还能恢复成早期胚胎细胞吗？就这四种组织来说，一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？
不能；不会。
上皮细胞
软骨细胞
神经细胞
骨骼肌细胞
任务一：细胞水平分析细胞分化——归纳概括出细胞分化的概念
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
没有叶绿体，没有角质层
细胞壁上形成角质层
有叶绿体
光合作用
保护功能
储藏营养物质
叶肉细胞、表皮细胞和储藏细胞形态、结构、生理功能有很大的差异，它们都来自一群彼此相似的早期胚细胞。
任务一：细胞水平分析细胞分化——归纳概括出细胞分化的概念
受精卵
早期胚胎细胞
细胞分裂
细胞
分化
上皮细胞
肌肉细胞
红细胞
神经细胞
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。
1.概念
活动2：尝试归纳概括细胞分化的概念
普遍性
稳定性
持久性
不可逆性
连线：分析以下实例，分别体现了细胞分化的什么特点？
任务一：细胞水平分析细胞分化——归纳概括出细胞分化的概念
2.特点
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。
细胞分化是一种持久性的变化，发生在整个生命进程，胚胎时期达到最大限度。
分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
人、动物、植物、细菌、真菌等生物个体发育过程中都存在着细胞分化。
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任务一：细胞水平分析细胞分化——归纳概括出细胞分化的概念
受精卵
早期胚胎细胞
细胞分裂
细胞
分化
上皮细胞
肌肉细胞
红细胞
神经细胞
3.意义
组织
器官
系统
个体
是生物个体发育的基础；
提高各种生理功能的效率。
问题1：多细胞生物体在生长发育过程中，如果只有细胞增殖，而没有细胞分化，会如何？
问题2：类比现代社会，如果没有职业分工，社会的运转状况会是怎样？？
混乱、无序、低效……
不可能产生特定形态、结构、功能的细胞、组织和器官，生物体不可能正常发育。
活动3：尝试概述细胞分化的意义。
细胞分裂
造血干细胞
血红蛋白
肌动蛋白
分化
分化
红细胞
白细胞
运输氧气
吞噬病菌
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
从分子水平分析，细胞在形态、结构、功能上的差异主要是由哪种物质体现出来的？
思考
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
资料一
用荧光标记蛋白质示踪细胞的分化。蓝色荧光标记的是某种细胞的细胞核，绿色荧光标记的是纤维蛋白，红色荧光标记的是钙调蛋白。
同一种细胞能分化形成不同组织细胞，是因为细胞中合成的 不同
结论
分化
分化
结缔组织细胞
间充质干细胞
肌细胞
间充质干细胞
活动4：分析资料1，得出相应结论。
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
资料一
用荧光标记蛋白质示踪细胞的分化。蓝色荧光标记的是某种细胞的细胞核，绿色荧光标记的是纤维蛋白，红色荧光标记的是钙调蛋白。
同一种细胞能分化形成不同组织细胞，是因为细胞中合成的 不同。
蛋白质
结论
分化
分化
结缔组织细胞
间充质干细胞
肌细胞
间充质干细胞
活动4：分析资料1，得出相应结论。
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
资料二
提取分离大鼠8种器官中的蛋白质进行电泳，在介质中，不同分子量的蛋白质迁移到不同位置上并形成条带，得出右图所示蛋白质图谱。
A-H分别对应大鼠的脑、心脏、肺、肝脏、胃、肾脏、脾脏、肌肉8种器官
（kD表示蛋白质的分子量的单位）
结论
大鼠的不同组织细胞中含有蛋白质种类 。
不完全相同
活动4：分析资料2，得出相应结论。
白细胞
基因相同
蛋白质不同
基因是否相同
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
细胞分化过程中，遗传物质是否发生了改变？
思考
细胞分裂
血红蛋白
肌动蛋白
分化
分化
红细胞
运输氧气
吞噬病菌
造血干细胞
已知：蛋白质是基因表达的产物
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
资料三
DNA指纹技术的原理：从组织细胞中提取DNA，通过相应技术手段处理后可获得DNA指纹图谱。其有两个关键特点：a.特异性：除非是同卵双生子女，否则几乎不可能有两个人的DNA 指纹图谱完全相同：b.稳定性：同一个人的不同组织，如血液、精液、皮肤、肌肉、毛发（哪怕只有一个毛囊细胞）产生的DNA 指纹图谱完全一致。因此，DNA指纹技术在刑事案件侦破、亲子关系鉴定中有非常重要的作用。
资料四：科学家利用某种技术检测到的细胞中含有的基因情况（提示：“＋”表示含有）
细胞分化过程中遗传物质 发生改变。
结论
活动4：分析资料3和4，得出相应结论。
基因
细胞 呼吸酶基因 ATP合成酶基因 胰岛素基因 抗体基因 血红蛋白基因
造血干细胞 + + + + +
未成熟红细胞 + + + + +
白细胞 + + + + +
基因
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
资料三
DNA指纹技术的原理：从组织细胞中提取DNA，通过相应技术手段处理后可获得DNA指纹图谱。其有两个关键特点：a.特异性：除非是同卵双生子女，否则几乎不可能有两个人的DNA 指纹图谱完全相同：b.稳定性：同一个人的不同组织，如血液、精液、皮肤、肌肉、毛发（哪怕只有一个毛囊细胞）产生的DNA 指纹图谱完全一致。因此，DNA指纹技术在刑事案件侦破、亲子关系鉴定中有非常重要的作用。
资料四：科学家利用某种技术检测到的细胞中含有的基因情况（提示：“＋”表示含有）
细胞分化过程中遗传物质 发生改变。
没有
结论
活动4：分析资料3和4，得出相应结论。
细胞 呼吸酶基因 ATP合成酶基因 胰岛素基因 抗体基因 血红蛋白基因
造血干细胞 + + + + +
未成熟红细胞 + + + + +
白细胞 + + + + +
基因
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
资料五
人体细胞内大约有2-2.5万个（蛋白质编码）基因，分析结果表明，这些基因约50%在所有组织细胞中都表达，而有大概15%的基因在一个或几个特定的组织或器官中表达，比如胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，血红蛋白基因只在红细胞中表达。
不同组织细胞中含有的蛋白质不同，是因为 不同。
结论
活动4：分析资料5，得出相应结论。
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
资料五
人体细胞内大约有2-2.5万个（蛋白质编码）基因，分析结果表明，这些基因约50%在所有组织细胞中都表达，而有大概15%的基因在一个或几个特定的组织或器官中表达，比如胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，血红蛋白基因只在红细胞中表达。
不同组织细胞中含有的蛋白质不同，是因为 不同。
结论
表达的基因
活动4：分析资料5，得出相应结论。
任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
【小组合作】①-⑤代表肌细胞和唾液腺细胞内部分的基因，探究以下2个问题：
1.每种细胞中含有①-⑤中哪些基因？ 2.每种细胞表达①-⑤中哪些基因？
具体要求
探究完毕将结果填涂到卡片上。
对模拟结果进行阐释、说明。
活动5：卡片填涂——模拟细胞内基因的选择性表达。
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任务二：从分子水平认识细胞分化——阐明细胞分化的原因
4.原因
基因的选择性表达（遗传信息的表达情况不同）
细胞的全能性
二
任务三：探讨细胞分化中细胞发育潜能的变化及应用
活动6：观看微课，回答以下问题
探究问题
1. 实验表明：高度分化的细胞或细胞核具有什么特性？
2. 什么是细胞的全能性？未分化的细胞有没有全能性？
3. 已分化的细胞（核）具有全能性的原因是什么？
任务三：探讨细胞分化中细胞发育潜能的变化及应用
1.概念:是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:细胞内含有个体发育的全部的基因（遗传物质）。
全能性
实验表明：高度分化的细胞或细胞核具有什么特性？
问1
有
什么是细胞的全能性？未分化的细胞有没有全能性？
问2
已分化的细胞（核）具有全能性的原因是什么？
问3
任务三：探讨细胞分化中细胞发育潜能的变化及应用
克隆动物研究大事记
1962年
英国科学家约翰戈登用非洲爪蟾的肠上皮细胞通过核移植技术获得了人类史上第一例克隆动物蝌蚪，并因此获得了诺贝尔生理医学奖。
1996年
世界第一只克隆哺乳动物克隆羊多莉诞生。
2017年
我国科学家成功克隆出世界首批非人灵长类动物——克隆猴中中和华华，标志着我国克隆技术走在了世界的最前列。
干细胞
三
任务三：探讨细胞分化中细胞发育潜能的变化及应用
利用干细胞克隆人体器官用于器官移植。
世界首例利用干细胞成功治疗艾滋病和白血病的案例，是我国科学家完成的。
1.什么是干细胞？
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
2.举例说出干细胞的应用。
活动7：根据课前布置的学习任务，请小组代表汇报交流。
BY YUSHEN
中华骨髓库
9.16世界骨髓捐献者日
血脉相连，爱心相“髓”。造血干细胞捐献，也被称为骨髓捐献。今年9月16日是第9个“世界骨髓捐献者日”，活动主题是“感谢你，捐献者”。骨髓捐献者助患者重燃希望，用爱传递温暖，为陌生人捐出“生命礼物”。
———— 《人民网》
课堂小结
特点
原因
细胞的分化
意义
结果
基因的选择性表达
形成不同的组织细胞
具有
全能性
概念
原因
干细胞的研究
概念
应用
1.(2016·新课标Ⅱ卷，1)在细胞的生命历程中，会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是（ ）
A.细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献
B.哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞
C.细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果
D.通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株
当堂检测
B
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
当堂检测
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
当堂检测
D
感谢各位专家
聆听和指正
THANK YOU FOR YOUR
LISTENING AND TESTIMONIES

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