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(共40张PPT)
第6章 细胞的生命历程
第2节 细胞的分化
学习目标
课程标准
1.通过比较不同细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的变化，归纳细胞分化的概念，进而阐明细胞分化是基因选择性表达的结果。
2.通过分析植物组织培养和动物体细胞核移植等方面的实例，阐明细胞的全能性。
3.通过搜集和分享有关干细胞的资料，引导学生关注人类健康问题，激发社会责任感。
概念2：细胞的生存需要能量和营养物质，并通过分裂实现增殖
2.3 细胞会经历生长、增殖、分化、衰老和死亡等生命过程
2.3.2 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。
你知道吗？
1、你是由什么细胞发育而来的？
2、成年后你有多少个细胞组成呢
3、组成你的细胞有多少种呢？
4、一粒种子能长成一棵参天大树，
一个植物细胞可以吗？
5、为什么通过骨髓移植可以治疗白血病？
受精卵
大约60万亿个
约200多种
可以
01
在人体内，红细胞的寿命约120d左右，白细胞的寿命为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地治疗白血病。
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
问题探讨
思考：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？
01
2．骨髓与血细胞的形成有什么关系？
骨髓中的造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同类型的血细胞。
骨髓中的造血干细胞产生的形态、结构和功能不同的血细胞的过程就是细胞分化。
成年人全身细胞总数约40~60万亿个，细胞种类有200多种。这么多种类细胞都来自1个受精卵细胞。
干细胞
红细胞
神经元
脂肪细胞
心肌细胞
小肠上皮细胞
软骨细胞
上皮细胞
受精卵
细胞分裂
细胞分化
一、细胞分化（从细胞水平分析）
思考与讨论：比较构成人体组织的细胞
构成人体器官有四种组织：上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织。组织由形态相似，结构、功能相同的细胞构成。
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
1.这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
这些细胞形态相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都由细胞膜、细胞质和细胞核构成。
一、细胞分化（从细胞水平分析）
2.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？一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？
正常情况下，它们不能恢复成早期胚胎细胞，也不会转变成其他组织的细胞。
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
一、细胞分化（从细胞水平分析）
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。
分生组织
叶肉细胞
表皮细胞
贮藏细胞
细胞分裂
细胞分化
一、细胞分化（从细胞水平分析）
思考与讨论：比较植物细胞
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，叫作细胞分化。
一、细胞分化（从细胞水平分析）
细胞分化的概念
有丝分裂
差异
什么是生命活动的主要承担者？
蛋白质
结果
遗传物质(DNA)稳定一致
一、细胞分化（从分子水平分析）
思考1：个体发育过程中，细胞数目增多的方式是什么？
思考2：个体发育过程中，形成了许多形态、结构和功能各异的体细胞，
根据有丝分裂的意义分析，这些不同的细胞含有的遗传信息有何特点？
思考3：细胞的形态、结构和功能主要由哪种化学物质直接体现？
检测的3种细胞 是否含有三种基因 卵清蛋白基因表达 珠蛋白基因表达 胰岛素基因表达
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
一、细胞分化（从分子水平分析）
细胞分化通常并不改变细胞内的遗传信息，如何证明以上观点是否正确？
为什么体细胞含有相同的基因，但却翻译出不同的蛋白质呢？
四种颜色的卡片：四种基因（卵清蛋白基因、β-珠蛋白基因、胰岛素基因和ATP合酶基因）
卵清蛋白基因开启
卡片正面
卡片反面
β-珠蛋白基因
开启
胰岛素基因
开启
ATP合酶基因
开启
卵清蛋白基因关闭
β-珠蛋白基因
关闭
胰岛素基因
关闭
ATP合酶基因
关闭
小活动：
模拟表示分化成输卵管细胞时基因的开启或关闭情况
卵清蛋白基因开启
β-珠蛋白基因
关闭
胰岛素基因
关闭
ATP合酶基因
开启
小活动：
模拟表示分化成红细胞时基因的开启或关闭情况
模拟表示分化成胰岛B细胞时基因的开启或关闭情况
卵清蛋白基因关闭
β-珠蛋白基因
开启
胰岛素基因
关闭
ATP合酶基因
开启
卵清蛋白基因关闭
β-珠蛋白基因
关闭
胰岛素基因
开启
ATP合酶基因
开启
卵清蛋白基因
β-珠蛋白基因
胰岛素基因
ATP合酶基因
几乎所有细胞中均表达的基因，如ATP合酶基因、微管蛋白基因等。
不同类型细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因、 β-珠蛋白基因等。
思考：不同组织细胞的所有基因的表达情况都不同吗？
基因 细胞中的表达情况 功能 例子
管家基因 所有细胞均要表达 维持细胞基本生命活动所必需 呼吸酶基因
ATP合成酶基因
奢侈基因 不同类型细胞选择性表达 赋予不同细胞特异性的生理功能 β-珠蛋白基因
胰岛素基因
二、细胞分化的实质
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，即基因的选择性表达。
细胞分化的实质
三、细胞分化的特点
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，叫作细胞分化。
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
表皮细胞
贮藏细胞
叶肉细胞
①
高度分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
资料：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。
思考：已经分化的细胞还能变成其他细胞吗？
已经分化的细胞在生物体内不会变成其他细胞。
三、细胞分化的特点
②不可逆性：
稳定性：
①
③持久性：
细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。
三、细胞分化的特点
鱼腥藻： 红色为正常的营养体细胞，蓝色为具有固氮作用的异形胞
是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
④普遍性：
细胞分化的意义
①细胞分化是生物体组织、器官、系统形态建成的基础，是个体发育的基础。
②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
四、细胞分化的意义
人体不同的器官和系统
（2020·海南高考真题）下列关于人体造血干细胞的叙述，错误的是（ ）
A．造血干细胞比胚胎干细胞的分化程度高
B．造血干细胞分化产生的B细胞在胸腺中发育成熟
C．造血干细胞可不断增殖和分化，捐献造血干细胞不影响人体健康
D．造血干细胞移植是治疗白血病的有效手段
【答案】B
教材122页
？
1902年，德国植物学家在细胞学说的基础上，大胆预言离体的植物细胞具有发育的全能性，能够发育成完整的植物体。
20世纪50年代，科学家用科学实验证明了该预测。
①
②
③
⑥
④
⑤
分析植物的组织培养技术
实验材料：
培养液成分：
实验结果：
胡萝卜的韧皮部细胞
离体培养的细胞长成了新植株
植物激素、无机盐和糖类物质等
任务
①
②
③
⑥
④
⑤
思考：胡萝卜韧皮部细胞是不是已分化的细胞？
韧皮部是指植物体内具有运输产物、贮藏和支持功能的一种组织，属于输导组织。
韧皮部的主要功能是将叶片的光合产物运送到植物的各个部位。
韧皮部细胞属于已分化细胞。
分析植物的组织培养技术
任务
①
②
③
⑥
④
⑤
思考：韧皮部细胞如何才能再度分裂和分化？
②③脱分化：
④再分化：
让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化的细胞的过程。
在培养过程中重新分化根或芽等器官的过程。
分析植物的组织培养技术
任务
脱分化
再分化
①
②
③
⑥
④
⑤
思考：胡萝卜的组织培养过程需要哪些条件？
离体
植物激素
一定的营养条件如:无机盐、糖类等
适宜的环境（pH、温度等）
无菌环境
思考：换成胡萝卜其他部位的细胞，该实验能否成功？
能
分析植物的组织培养技术
任务
请完成教材120页讨论中的1、2问
细胞的全能性
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。
高度分化的细胞仍保留着该物种个体发育所需的全套遗传信息。
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、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
五、细胞的全能性
原因：
与传统的杂交技术相比，植物组织培养技术有哪些特点（优点）？
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。
受精卵
种子
植株
植物有性生殖
①
②
③
⑥
④
⑤
脱分化
再分化
植物组织培养
五、细胞的全能性
细胞全能性的应用：
培养微型观赏植物
快速繁殖花卉、蔬菜等
百合花杜鹃
拯救濒危物种
五、细胞的全能性
分析动物的克隆技术
任务
非洲爪蟾的核移植示意图
克隆猴技术
请完成教材120页讨论中的第3问
结论：
动物细胞的细胞核具有全能性
细胞全能性的应用：
五、细胞的全能性
长江女神白鳍豚
拯救珍稀、濒危动物
白琵鹭
猩 猩
分析动物的克隆技术
非洲爪蟾的核移植示意图
分化程度低
分裂能力强
分化程度高
分裂能力弱
核移植实验的成功，说明已分化的动物细胞的细胞核是具有全能性的。
汉水丑生侯伟作品
胚胎细胞核移植成功率远高于体细胞核移植。分化程度越高的细胞，越不容易表现出全能性。
植物体细胞 动物体细胞
受精卵 生殖细胞 体细胞
＞
＞
＞
（1）不同生物
（2）同一生物
一般来说：细胞分化程度越高，细胞的全能性越低。
细胞全能性高低的比较：
五、细胞的全能性
①雌蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂证明了动物生殖细胞具有全能性。 （ ）
√
②分化程度高的细胞全能性一定低（ ）
如生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然很高。
×
③分化的细胞一定不再进行分裂（ ）
如B淋巴细胞，接受抗原刺激后仍可再分裂。
×
判断：
思考：成年人体内还存在能连续分裂分化的细胞吗？
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。
六、干细胞
1
概念：
2
干细胞类型
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
肝细胞
脂肪细胞
神经细胞
其他细胞
利用胚胎干细胞修复病人损伤组织
诱导多能干细胞在医学上有广阔应用前景
a.干细胞移植治疗白血病；
b.在体外培养出组织和器官，并最终通过组织和器官移植实现对临床疾病的治疗。
4
干细胞应用前景
干细胞领域依然面临着很多问题，也存在很多争议，有兴趣的同学可以查阅相关资料，了解干细胞的研究进展，思考科学、技术和社会的关系。
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。
脐带血采集处
胎盘分娩后被废弃的部分
新生儿分娩出后断脐
六、干细胞
项目 细胞分化 细胞全能性
原理
特点
大小 比较
①持久性 ②稳定性
③不可逆性 ④普遍性
①高度分化的植物体细胞具有全能性；
②动物细胞核仍具有全能性
基因的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
细胞分化程度有高低之分：
体细胞>生殖细胞>受精卵
细胞全能性有高低之分：
受精卵>生殖细胞>体细胞
细胞分化与全能性的比较
细胞分化与全能性的比较
项目 细胞分化 细胞全能性
结果
关系 形成形态、结构、功能不同的细胞或器官
完整有机体或分化成其他各种细胞
②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性就越高(成反比)
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本物种遗传特性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性；

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