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(共33张PPT)
第
六
章
第2节：细胞分化
思考 讨论
比较构成人体组织的细胞
上皮细胞
软骨细胞
神经细胞
骨骼肌细胞
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被转变成其他组织的细胞。
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？
这些细胞在形态、结构和功能上的不同
这些细胞在形态上相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同。
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
思考 讨论
比较同一植物体的不同细胞
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。
光合作用
保护功能
储藏营养物质
没有叶绿体，没有角质层
细胞壁上形成角质
有叶绿体
一、细胞分化
⑴概念：在个体发育中，由______________ 增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生＿＿＿＿＿的过程。
一个或一种细胞
稳定性
差异
受精卵
细胞分裂
细胞分化
据图思考：
①细胞分裂与细胞分化有何关系？分化前后细胞数量是否增多？
②分化前后细胞种类是否增多？
数量不改变
种类增多
分裂是分化的基础
2、细胞分化的特点：
（1）细胞分化发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度。所以细胞分化具有 性。
普遍
（4）分化前后的细胞内的遗传物质并没有发生改变，体现了细胞分化的 性。
（2）细胞分化是生物界普遍存在的现象，具有 性。
持久
（3）一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态直到死亡，并且一旦细胞沿着一定方向分化，便不会再反分化到原来的状态，体现了细胞分化的 性。
遗传物质不变
不可逆
3、细胞分化的实质：
资料1：基因是有遗传效应的DNA片段，基因指导蛋白质合成的过程叫做基因的表达。
基因1
基因2
基因3
RNA1
RNA2
RNA3
蛋白质1
蛋白质2
蛋白质3
思考：
1、直接决定细胞的形态、结构和功能的是哪种物质？
2、蛋白质的合成根本上受哪种物质控制？
3、细胞分化的实质：
资料1：基因是有遗传效应的DNA片段，基因指导蛋白质合成的过程叫做基因的表达。
基因1
基因2
基因3
RNA1
RNA2
RNA3
蛋白质1
蛋白质2
蛋白质3
活动：你认为人体幼嫩红细胞、心肌细胞、胰岛B细胞分别含有哪些基因和蛋白质？请将对应的字母填入相应细胞中。
呼吸酶基因 A 、 呼吸酶 a
ATP合成酶基因 B、 ATP合成酶 b
血红蛋白基因 C、 血红蛋白 c
肌动蛋白基因 D、 肌动蛋白 d
胰岛素基因 E、 胰岛素 e
幼嫩红细胞
心肌细胞
胰岛B细胞
基因
基因
基因
蛋白质
蛋白质
蛋白质
ABCDE
ABCDE
ABCDE
abc
abd
abe
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 + + + - - +
资料2：科学家对人体几种分化的体细胞含有的基因和蛋白质情况进行了调查。结果如下：
3、细胞分化的实质：
结论：
细胞分化过程中基因没有丢失，遗传物质没有改变。
细胞分裂
细胞分化
上皮细胞
肌肉细胞
红细胞
神经细胞
受精卵
胚胎干细胞
A
B
C
D
E
受精卵基因
A
B
C
D
E
胚胎干细胞基因
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
体细胞基因
结论：
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。
四种细胞为什么都要选择E基因进行表达呢？
思考
3、细胞分化的实质：
ATP合成酶基因
呼吸酶基因
核糖体合成酶基因
持家基因：所有细胞均表达，其产物是维持细胞正常生命活动所必需的。
奢侈基因：指不同类型细胞中特异性表达的基因，其产物赋予各种类型细胞特异的形态结构与功能。
请分析以下基因在不同分化细胞内的表达情况，说明细胞内的基因都只在特定的细胞内表达吗？
管家基因和奢侈基因
胰岛素基因
血红蛋白基因
抗体基因
关于细胞是否发生了分化的分析：
①从细胞水平分析：细胞的形态、结构和功能发生改变。
②从亚显微结构水平分析：细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。
③从分子水平分析
a.蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变；
b.基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的执行情况，这是细胞分化的根本原因。
4、细胞分化的结果：
形成形态、结构、功能不同的细胞
5、细胞分化的意义：
②是生物个体发育的基础：生物个体要形成特定的形态、结构和功能的组织和器官就必须要有细胞分化。
①使多细胞生物体的各类细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
情景讨论：社会中如果没有职业分工，社会的运转情况是怎样的？如果细胞也没有分工，多细胞生物体将会是怎样的？
→
专门化细胞
→
→
各种组织
器官
→
→
系统
高等动物
绿色开花植物
我们已经知道受精卵和体细胞具有完全相同的遗传信息，细胞分化在生物体内是不可逆的。 那么如果给予适宜的条件，已分化的体细胞能否发生逆转，像早期胚胎细胞那样，恢复分裂和分化能力发育成一个个体呢？
思考：
？
1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完整的植株。
实验材料：胡萝卜的韧皮部细胞，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。韧皮部细胞是已分化细胞。
培养液成分：植物激素、无机盐和糖类物质等
实验结果：离体培养的细胞长成了新植株
资料1
植物组织培养
换成其他部位的细胞，该实验能否成功？
能
从资料1中可以得出什么结论？
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
胡萝卜的组织培养过程需要哪些条件？
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，即植物细胞具有全能性。
1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完整的植株。
资料1
植物组织培养
思考：植物组织培养技术有哪些特点？
脱分化
再分化
植物组织培养
植物有性生殖
受精卵
种子
植株
植物的快速繁殖
获得人工种子
培养脱毒植物
资料2
非洲爪蟾的核移植实验
将肠上皮细胞单独培养能获得新个体吗？与资料1中的实验相比，你能从资料2中的实验得出什么结论
将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体；
已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
科学家用非洲爪蟾的蝌蚪做实验，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。
2017年世界首只非人灵长类生物克隆猴在中国诞生
选用去核卵（母）细胞的原因：卵（母）细胞大，容易操作；卵（母）细胞质多，营养丰富；含有促使细胞全能性表达的物质．
二、细胞的全能性
1、定义：
2、细胞具有全能性的原因
生物体的每个体细胞都含有一整套（与受精卵相同）发育成完整个体所需的全部基因。
3、类别
植物细胞的全能性：
动物细胞细胞核的全能性：
植物组织培养
非洲爪蟾的核移植实验、克隆羊多利
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。
注意：没有分化的细胞，如受精卵、动物和人的早期胚胎细胞、植物分生组织等都具有全能性。
4、不同细胞全能性的比较
一般地分裂能力强的细胞，分化程度低，其全能性也高。
一般地分裂能力弱的细胞，分化程度高，其全能性就低。
植物细胞全能性大小：受精卵>生殖细胞>体细胞
动物细胞全能性大小：受精卵>生殖细胞>干细胞>体细胞
动植物细胞全能性比较：植物细胞全能性易于表达，而动物细胞的全能性受细胞质的抑制，但细胞核具有全能性
(1)全能干细胞：
(2)多能干细胞：
(3)专能干细胞：
可分化为各种细胞，构成各种组织和器官，最终发育成完整个体
（胚胎干细胞）
可分化为多种细胞，形成一种器官的多种组织，但不能发育成完整个体（造血干细胞）
只能分化成某一类型的细胞（神经干细胞）
5.干细胞
干细胞:动物和人体内仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞
干细胞的分裂特点
干细胞
干细胞
定向祖细胞
成熟细胞
干细胞
干细胞
干细胞
干细胞
定向祖细胞
定向祖细胞
成熟细胞
成熟细胞
A：不对称分裂
B：对称分裂I
C：对称分裂II
问题●探讨
在人体内， 红细胞的寿命为120天左右，白细胞的寿命为5-7天。这些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治疗白血病。
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
骨髓与血细胞的形成有什么关系
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
骨髓中有造血干细胞能够通过增殖、分化，不断产生不同种类的血细胞。
干细胞的应用前景:
利用胚胎干细胞修复病人损伤组织
骨髓移植的方法治疗白血病
诱导多能干细胞在医学上有广阔应用前景
肝细胞
脂肪细胞
神经细胞
其他细胞
6、动植物细胞全能性的应用
（1）利用植物组织培养技术，快速大规模繁殖植物，提高经济效益
（2）拯救珍稀、濒危动植物
（3）克隆人体器官，用于器官移植
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： ④不变性：遗传物质不变 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
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
细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分裂与细胞分化的比较
比较项 细胞分裂 细胞分化
细胞数量
细胞形态、结构
遗传物质种类
蛋白质种类
联系
增加
不变
相同
不同
相同
相同
相同
不同
分裂是分化的基础，共同完成个体发育过程
一、细胞分化
1、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
2、特点：
3、原因：
不同细胞中遗传信息的执行情况不同
5、意义：个体发育的基础，能形成具有特定形态、结构和功能 的组织和器官。使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
持久性
不可逆性
普遍性
小结
二、细胞的全能性
1、概念：指已经分化了的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
2、条件：离体、适宜条件
3、应用：
4、干细胞的概念：动物和人体内仍保留少数具分裂和分化 能力的细胞。
遗传物质不变性
4、结果：
1.判断下列有关细胞分化与细胞全能性关系的表述是否正确。
(1)受精卵没有分化，所以没有全能性。( )
(2)细胞的分化程度越高，表现出来的全能性就越弱。( )
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×
√
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
D
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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
D
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教材课后习题·拓展应用
1.植物组织培养的产业化发展十分迅猛，许多企业运用植物组织培养技术大规模生产蔬菜、瓜果和花卉的组培苗，获得可观的经济效益。同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗有什么优势呢 你将来愿意从事这方面的工作吗
同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗的优势是:
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。

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