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第6章 细胞的生命历程
第2节 细胞的分化
1.由受精卵发育为小鸡个体，通过什么样的方式增加了细胞数目？
2.细胞的种类是否发生了变化，你是如何判断的？
有丝分裂
是，组成不同组织器官的细胞不相同
问题探讨
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。
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？
2. 骨髓与血细胞的形成有什么关系？
健康人骨髓中的造血干细胞会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
骨髓中的造血干细胞能通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。
1
细胞分化及其意义
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
动物组织细胞
思考·讨论
比较构成人体组织的细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
形态 扁平、立方、柱状 圆柱形，细长 椭圆形 星形、锥形、梨形、圆形
结构 排列紧密，间质少 有横纹，多核 细胞间质发达 有轴突、树突
功能 保护、吸收等 收缩 支持 感受刺激，传导冲动
讨论
1．这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
相同点：都有细胞膜、细胞质和细胞核构成
不同点：形态、结构、功能上各不相同。
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？
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。
植物组织细胞
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。
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
植物组织细胞
1
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。
1.概念：
一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
细胞分化是一种持久性的变化，发生在整个生命进程，胚胎时期达到最大限度。
一般情况下，分化后的细胞内遗传物质不发生改变
普遍性
稳定性
（不可逆性）
持久性
遗传物质不变性
人、动物、植物、细菌、真菌等生物个体发育过程中都存在着细胞分化
2.特点：
3.意义：
①细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，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。
就一个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息(和受精卵一样的)，但为什么在形态、结构和功能上有很大的差异呢？
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
（基因选择性表达）
4.实质：
不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同
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 + + + - - +
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。
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
分化的结果
1.DNA（基因）不变
2.蛋白质种类、数量有差异（不完全相同）
3.RNA种类、数量有差异（不完全相同）
4.细胞器种类、数量有差异（不完全相同）
5.结果：
细胞分裂和细胞分化的关系
项目 细胞分裂 细胞分化
发生时间
原因
结果
意义
联系 从受精卵开始 发生在整个生命过程中
细胞增殖需要 基因的选择性表达
细胞数目增多 细胞种类增多
保持了亲、子代间遗传的稳定性 保证了生物体正常发育
细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度加大，分裂能力逐渐下降
2
细胞的全能性
早期胚胎通过细胞分裂和分化逐渐发育，形成各种组织和器官。如果给予一定的条件，这些组织和器官中高度分化的细胞，能不能像早期胚胎那样，再分化成其他细胞呢？
？
从古至今，我国人民都把兰花看作高洁、典雅的象征，很多人喜欢养兰花。但是，兰花种子通常发育不全，在自然条件下萌发率极低；传统分株繁殖的方法又存在繁殖周期长、繁殖率低等问题，如果靠自然繁殖，兰花的价格可想而知了
如何能让名贵的兰花大量、快速地繁殖，从而走入寻常百姓家呢？
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。
①
②
③
⑥
④
⑤
1.植物组织培养技术
离体
植物激素
一定的营养条件（水、无机盐、糖类等）
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？
与传统的杂交技术相比，植物组织培养技术有哪些特点？
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。
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。
思考1：胡萝卜韧皮部细胞是不是已分化的细胞？
韧皮部细胞属于已分化细胞。
思考2：韧皮部细胞如何才能再度分裂和分化？
通过脱分化和再分化
脱分化：
再分化：
①
②
③
⑥
④
⑤
让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能，转变成未分化的细胞的过程。
在培养过程中，愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程。
脱分化
再分化
内细胞团
离体的韧皮部
愈伤组织
胚状体
幼苗
胡萝卜植株
思考3：换成胡萝卜其他部位的细胞，该实验能否成功？
能
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力
科学家曾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。
紫外线
蛙卵
细胞核
蝌蚪的肠
上皮细胞
去核
细胞核
核移植
8 细胞胚
蝌蚪
非洲爪蟾的核移植示意图
2.动物的克隆技术
已经分化的动物体细胞的细胞核，
仍然具有发育成完整动物体的能力
(2)如果直接将蝌蚪的肠上皮细胞进行培养，能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？
不能形成完整的个体；
（1）蝌蚪的性状主要与供卵的蛙相同还是与供核的蛙相同，为什么？
供核的蛙；
细胞核是遗传和代谢的控制中心。
已分化的动物体细胞的细胞核，仍然具有发育成完整动物体的能力
3.细胞的全能性
1 概念：
2 原因：
体细胞一般都是由受精卵通过细胞分裂、分化而来的，一般已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体，携带有相同的DNA分子。
未分化的细胞，如受精卵、动物和人的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
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。
细胞内含有该生物物种的全套遗传信息。
（1）植物细胞>动物细胞（动物细胞只有细胞核表现出了全能性）
（2）幼嫩细胞>衰老细胞
（3）受精卵＞生殖细胞(精子、卵细胞)＞体细胞（受精卵全能性最高）
3 细胞全能性大小比较
一般情况下：
分化程度越低，分裂能力越强，全能性越高；
分化程度越高，分裂能力越弱，全能性越低。
4 细胞全能性与细胞分裂、分化的关系
5 应用：
1.快速繁殖花卉、蔬菜
2.运用克隆技术拯救濒危物种
3.用于疾病的治疗
如：克隆人体器官，用于器官移植
4.干细胞
1 概念：
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
2 分类：
全能干细胞：能分化成各种细胞，如胚胎干细胞。
多能干细胞：能分化成多种细胞，如造血干细胞。
专能干细胞：只能向特定细胞分化，如神经干细胞。
脐带血采集处
胎盘分娩后被废弃的部分
新生儿娩出断脐
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。
一、概念检测
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。 （ ）
×
√
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
D
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
二、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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