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第2节 细胞的分化
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。
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？
思考与讨论
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
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。
思考：骨髓与血细胞的形成有什么关系？
思考与讨论
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。
1
细胞分化的概念
2
细胞分化的实质
3
细胞分化的特点
4
细胞分化的意义
细胞分化的概念
01.细胞分化的概念
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，叫作细胞分化（cell differentiation）。
01.细胞分化的概念
构成人体的器官有四种组织，分别是上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织，比较构成人体组织的细胞这些组织又是由一些相似的细胞所构成，下图为构成这些组织的一些细胞。
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
讨论
1．这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
形态上相差很大，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、细胞核组成。
01.细胞分化的概念
讨论
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？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？
在正常情况下，它们是不能恢复成早期胚胎细胞的。
这四种组织中的某种细胞不会转变成其它组织的细胞。
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
01.细胞分化的概念
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
细胞质中有叶绿体，
能进行光合作用
没有叶绿体，细胞壁上形成角质层，具有保护作用
没有叶绿体和角质层，细胞中储藏着许多营养物质
同一植物体的这些细胞都来自一群彼此相似的早期胚细胞
细胞分化的实质
02.细胞分化的实质
细胞分化：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。
细胞增殖
细胞分化
受精卵
多个细胞
/小肠上皮细胞
/肌肉细胞
/神经细胞
/骨细胞
02.细胞分化的实质
实质：细胞中的基因选择性表达的结果，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。
细胞分裂
细胞分化
受精卵基因
胚胎细胞基因
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
未表达
表达
上皮细胞
肌肉细胞
神经细胞
骨细胞
思考：不同细胞中有没有表达相同的基因？
02.细胞分化的实质
红细胞和肌细胞中基因的表达情况：
红细胞 肌细胞
呼吸酶基因
血红蛋白基因
肌动蛋白基因
表达（活动状态）
表达（活动状态）
表达（活动状态）
不表达（关闭状态）
表达（活动状态）
不表达（关闭状态）
基因
管家基因
奢侈基因
所有细胞中都表达；与分化无关。
特定细胞中表达；与分化有关。
呼吸酶基因、
ATP水解酶基因等
血红蛋白基因、
胰岛素基因等
红细胞
肌细胞
04.细胞分化的意义
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。
意义：生物个体发育的基础。
使细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
细胞分化的特点
03.细胞分化的特点
细胞分化贯穿于生物体整个生命活动过程中，且在胚胎时期达到最大限度。细胞分化是一种持久性的变化。
①持久性
一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，不能再回到分化前的状态，直到细胞死亡。
②不可逆性（稳定性）
细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
③普遍性
一般情况下，分化后的细胞内遗传物质不发生改变。
④遗传物质不变性
细胞的全能性
04.细胞的全能性
1958年,美国科学家斯图尔德(F.C. Steward)取胡萝卜韧皮部的一些细胞,放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养,结果这些细胞旺盛地分裂和生长,形成一个细胞团块,继而分化出根、茎和叶,移栽到花盆后,长成了一株新的植株。
04.细胞的全能性
【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的植物体。
【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
【3】该技术需要什么条件？
① 离体状态
②营养和植物激素
③适宜的温度和PH
④ 无菌无毒的环境
04.细胞的全能性
科学家曾用非洲爪檐的蝌蚪做实验，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。
【1】将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？
【2】比较资料1，从资料2的实验得出什么结论？
结论：已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。
04.细胞的全能性
01 | 概念
细胞的全能性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。
注：没有分化的细胞，如受精卵、早期胚胎细胞、植物的分生组织细胞也具有全能性
02 | 物质基础/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，都有发育成为完整个体必需的全部基因。
注：哺乳动物成熟红细胞不具有全能性
04.细胞的全能性
一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素
离体（必要条件）
04 | 条件
适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境
（1）物种不同：植物细胞 动物细胞
（2）分化程度不同：受精卵 生殖细胞 体细胞
（3）分裂能力不同：分裂能力强 分裂能力弱
细胞分化程度越高，分裂能力 、全能性 。
03 | 全能性的大小
04.细胞的全能性
05 | 应用
快速繁殖花卉、蔬菜
培养微型观赏植株
运用克隆技术拯救濒危物种
用于疾病治疗
细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
特点 ①持久性 ②稳定性（不可逆性） ③普遍性 ①高度分化的植物体细胞具有全能性
②动物已分化的体细胞全能性受限制，
但细胞核仍具有全能性。
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成完整有机体或其他细胞
续下页
细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
大小比较 细胞分化程度有高低之分， 如体细胞 > 生殖细胞 > 受精卵 细胞全能性有大小之分，
如受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生变化 ②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小
接上页
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