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6.2 细胞的分化
2.骨髓与血细胞的形成有什么关系
问题探讨
在人体内,红细胞的寿命为120 d左右,白细胞的寿命为5~7 d。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。
1.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
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。
上皮细胞
软骨细胞
神经细胞
骨骼肌细胞
一、细胞分化
表皮细胞
气孔细胞
储藏细胞
叶肉细胞
一、细胞分化
细胞分化的原因
基因
蛋白质
↓
有丝
分裂
细胞
分化
受精卵
？
？
唾液腺
细胞
肌肉
细胞
胰岛
细胞
免疫
细胞
一、细胞分化
受精卵
多个细胞
神经细胞
骨细胞
小肠上皮细胞
肌细胞
细胞分裂
细胞分化
一、细胞分化
分生组织
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
细胞分裂
细胞分化
光合作用
有叶绿体
保护功能
无叶绿体，细胞
壁上形成角质
储藏营养物质
无叶绿体，
没有角质层
一、细胞分化
有丝分裂
细胞分化
红细胞
血小板
白细胞
骨髓中的
造血干细胞
1.定义：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。(教材P119)
一、细胞分化
分化的结果
表皮的生发层细胞能分裂分化成角质层细胞，以补充死亡脱落的角质层细胞（比如脱皮、头皮屑.）
例1
人体内红细胞的寿命为120 d左右，白细胞的寿命为5~7 d，血小板寿命约7~14 d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。
例2
造血干细胞
分生区细胞不断分裂分化形成伸长区细胞和根冠细胞。
例3
细胞分化发生在生物体的整个生命过程中。
2.时期：
一、细胞分化
持久性
不可逆性
普遍性
3.特点：
哺乳类红细胞在晚幼红细胞阶段，排出细胞核。人的成熟的无核红细胞进入血液循环，生活120天左右即死亡。
例5
上皮细胞、骨骼肌细胞、神经细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞，正常情况下，它们不可能恢复成早期胚胎细胞；一种组织的细胞也不会转变成其他组织的细胞。
例6
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，不会变成其他类型的细胞。
例4
一、细胞分化
（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：
人体在生长发育过程中,如果仅仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，就不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，生物体不能正常发育。
实例7
哺乳动物成熟的红细胞，没有细胞核和众多的细胞器，细胞中有大量的血红蛋白，因此提高了红细胞运输氧气的能力。肌肉细胞含有大量线粒体，细胞中有大量收缩蛋白质，因此肌肉细胞有很强的收缩功能。
实例8
（1）细胞分化是生物个体发育的基础。
一、细胞分化
细胞分化的原因
细胞总DNA 蛋白质 卵清蛋白基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白 β-珠蛋白 胰岛素
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛B细胞 + + + - - +
个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息相同，但表达情况不同，即基因的选择性表达。
一、细胞分化
ABCDE
A
B
C
D
E
基因
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
管家基因：是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。
如呼吸酶基因--C
一、细胞分化
ABCDE
A
B
C
D
E
基因
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
奢侈基因：组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。
细胞分化是奢侈基因的选择性表达。
如胰岛素基因、
血红蛋白基因--A
一、细胞分化
比较 细胞分裂 细胞分化
不 同 点 细胞变化
发生时间
相同点 联系 增加数目
从受精卵开始，有些细胞保持终生分裂能力，有些细胞发育到一定时期停止分裂
增加种类
发生在整个生命进程中
遗传信息都不变
先分裂，后分化，细胞分裂是分化的基础，
共同完成生物个体发育过程
比较细胞分裂与细胞分化
思考：已经高度分化的细胞，能否像早期胚胎细胞那样，分裂分化成一个完整的个体呢？
二、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。
资料1
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整的植物体。
植物组织培养技术
讨论1：从资料1中可以得出什么结论？
二、细胞的全能性
讨论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
讨论3：该技术需要什么条件？
无菌
离体状态
营养和植物激素
适宜的温度和PH值
二、细胞的全能性
讨论4：该技术有哪些应用？
①组织培养进行快速繁殖
②拯救濒危物种
③与基因工程结合培育作物新类型
讨论5：为什么分化后的植物细胞能发育成完整个体？
体细胞中都含有该物种全套的遗传物质，都含有发育成完整个体所必需的全部基因。
百合花杜鹃
细胞的全能性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。（教材P121）
高度分化的细胞为什么具有全能性？
高度分化的细胞仍保留着该物种个体发育所需的全套基因。
结论：动物细胞的细胞核具有全能性
二、细胞的全能性
克隆羊多利
“中中”和“华华”
动物的克隆技术
二、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或特性。
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；
哺乳动物成熟红细胞不具有全能性；
到目前为止，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。
二、细胞的全能性
受精卵> 胚胎细胞>生殖细胞（配子细胞）> 体细胞
受精卵<生殖细胞<体细胞
植物细胞>动物细胞
思考：1.具全能性的细胞有哪些？
受精卵、早期胚胎细胞、植物细胞、动物细胞核
2.全能性高低的比较？
*分化程度越高，全能性越低，分裂能力越差。
3.细胞的分化程度？？
二、细胞的全能性
干细胞的应用前景
骨髓移植的方法治疗白血病
利用胚胎干细胞修复病人损伤组织
利用胚胎干细胞修复病人损伤组织
肝细胞
脂肪细胞
神经细胞
其他细胞
二、细胞的全能性
细胞分化
基因的选择性表达
全套的遗传信息
细胞全能性
实质
基础
表现
普遍性
特点
持久性
稳定性
结果
形成不同组织、器官
小结
1、下图所示为来自同一人体的4 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 DNA 含量相同
B．因为各细胞中携带的基因不同,所以形态、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相同
D．虽然各细胞的生理功能不同,但吸收葡萄糖的方式相同
C
即时训练
2、下图为胡萝卜的植物组织培养示意图，有关叙述错误的是（ ）
A．③胡萝卜植株的花粉不具有细胞的全能性
B．①过程中细胞既进行细胞分裂又进行细胞分化
C．图示植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性
D．胡萝卜根、茎、叶等功能不同，从根本上说是基因选择性表达造成的
A
即时训练
3、下列关于细胞分化与细胞全能性的叙述，不正确的是（ ）
A．高度分化的植物细胞仍然保持着全能性
B．细胞内含有全套的遗传物质是已分化细胞具有全能性的基础
C．利用组织培养的方法快速繁殖花卉的原理是植物细胞具有全能性
D．克隆羊多利的诞生证明了动物细胞具有全能性
4．在下列自然现象或科学研究成果中，能为“动物细胞具有全能性”观点提供直接证据的是 （ ）
A．壁虎断尾后重新长出尾部
B．用体外培养的皮肤治疗烧伤病人
C．蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂
D．用胡萝卜韧皮部细胞培育出植株
D
C
即时训练

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