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细胞的生命历程
第6章
第2节 细胞的分化
本节聚焦
什么是细胞分化？
细胞分化的生物学意义是什么？
怎样理解细胞的全能性？
01
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？
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。
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？
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。
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
成年人全身细胞总数约1012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
1
细胞分化的概念
光合作用
保护功能
储藏营养物质
叶肉细胞
表皮细胞（无叶绿体）
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
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。
1
细胞分化的概念
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）。
1
细胞分化的概念
思考：分化后的细胞遗传物质是否发生改变？
比较构成人体组织的细胞
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
思考：来自同一个体的上述几种细胞遗传物质相同，为何形态、结构、功能不同？
细胞分化的实质
细胞总DNA 蛋白质 肌动蛋白基因 血红蛋白基因 胰岛素基因 肌动蛋白 血红蛋白 胰岛素
肌肉细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛B细胞 + + + - - +
思考: 三种细胞的DNA相同吗？蛋白质相同吗？为什么？
三种细胞的DNA相同，蛋白质不同。因为不同细胞中表达的基因不同。
2
细胞分化的实质
红细胞
B细胞
抗体合成基因关闭
血红蛋白基因开启
血红蛋白
抗体合成基因开启
血红蛋白基因关闭
抗体
细胞分化的实质：不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。
（基因的选择性表达）
2
细胞分化的实质
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、血红蛋白基因等。
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 血红蛋白基因
肌动蛋白基因
胰岛素合成基因
基因选择性表达指的是奢侈基因的选择性表达！
2
细胞分化的实质
细胞分化的特点
3
细胞分化的特点
任务一、根据下列事实分别说出细胞分化的特点是什么？
事实1：细胞分化发生在整个生命进程中。
事实2：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。
事实3：分化后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，直到死亡；
事实4：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。
持久性
稳定性
不可逆性
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。
4
细胞分化的意义
1
植物的组织培养技术
2
细胞的全能性
3
动物的克隆技术
4
干细胞的特点及应用
①
②
③
⑥
④
⑤
脱分化
再分化
植物组织培养
1
植物组织培养技术
思考1：胡萝卜韧皮部细胞是不是已分化的细胞？
思考2：从资料1可以得出什么结论？
思考3：换成胡萝卜其他部位的细胞，该实验能否成功？
思考4：实验成功的条件是什么？
思考5：植物组织培养技术的应用。
1.是。
2.高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
3.能。
4.离体，植物激素，一定的营养条件，适宜的环境（pH、温度等），无菌环境。
5.快速繁殖、培养微型观赏植株、拯救濒危物种。
细胞的全能性概念
1
植物组织培养技术
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
动物的克隆技术
直接将蝌蚪的肠上皮细胞进行培养，并不能形成完整的个体。
与第1题中的植物细胞实验相比，你能从该实验得出什么结论？
说明：已分化的动物细胞的细胞核仍然具有全能性。
细胞的全能性的原因
已分化的植物体细胞中含有生物生长发育所需的全套遗传物质。
已分化的动物体细胞的细胞核内几乎含有生物生长发育所需的全套遗传物质。
细胞全能性的比较
植物体细胞 动物体细胞
受精卵 生殖细胞 体细胞
＞
＞
＞
不同生物：
同一生物：
细胞分化与细胞全能性的比较
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
产生完整有机体或分化成其他各种细胞
大小 比较
关系 体细胞>生殖细胞>受精卵
动物细胞>植物细胞等
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。
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
如受精卵，胚胎干细胞
如造血干细胞
上皮基底层干细胞
上皮细胞
干细胞的类型
骨髓移植的方法治疗白血病
干细胞的应用前景
利用胚胎干细胞修复病人损伤组织
谢谢聆听
（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
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，基因表达情况同
【答案】D

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