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第5章 细胞的生命历程
第2节 细胞的分化
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
①这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
这些细胞形态相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都由 、 和 构成。
细胞膜 细胞质 细胞核
一、细胞分化及其意义
1、实例
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
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？
正常情况下，它们不能恢复成早期胚胎细胞，也不会转变成其他组织的细胞
一、细胞分化及其意义
1、实例
功能：光合作用
功能：保护作用
功能：贮藏营养
储藏细胞（有大液泡）
表皮细胞（有角质层）
叶肉细胞（有叶绿体）
同一植物体的这些细胞都来自一群彼此相似的 。
总结
早期胚细胞
一、细胞分化及其意义
1、实例
一、细胞分化及其意义
2、概念
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在 、 和
上发生 的过程。
形态
结构
生理功能
稳定性差异
胚胎干细胞
细胞分裂
细胞分化
肌肉细胞
红细胞
神经细胞
上皮细胞
受精卵
分化的对象：
分化的结果：
一个或一种细胞
产生形态、结构、功能不同的细胞
细胞数目增多
细胞种类增多
细胞种类增多
3、实质
一、细胞分化及其意义
科学家利用技术检测到来自同一哺乳动物的红细胞和肌细胞及浆细胞内含有的基因和蛋白质的情况如下表所示：
细胞总DNA 蛋白质 细胞 呼吸酶基因 β-珠蛋白基因 抗体基因 呼吸酶 β-珠蛋白 抗体
肌细胞 + + + + - -
红细胞 + + + + + -
浆细胞 + + + + - +
注：
“＋”表示有；“－”表示无
不能，呼吸酶基因在所有的细胞中均表达
思考：①三种细胞的遗传信息相同吗？蛋白质相同吗？
②检测到细胞内含有呼吸酶，能说明细胞已经发生分化吗？
遗传信息相同；蛋白质不完全相同
管家基因
奢 侈 基 因
3、实质
一、细胞分化及其意义
管家基因：所有细胞均表达，维持生命活动所必需的。
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特征与功能。
例子：ATP合成酶基因、呼吸酶基因、核糖体合成酶基因
例子：胰岛素基因、血红蛋白基因、抗体基因
注：奢侈基因表达说明细胞已经发生分化
3、实质
一、细胞分化及其意义
胚胎干细胞
细胞分裂
细胞分化
肌肉细胞
红细胞
神经细胞
上皮细胞
受精卵
受精卵基因
A
C
D
E
B
胚胎干细胞基因
A
C
D
E
B
A
C
D
E
B
A
C
D
E
B
A
C
D
E
B
A
C
D
E
B
体细胞基因
总结
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。
管家基因：E
奢侈基因：A、B、C、D
4、特点
一、细胞分化及其意义
①普遍性
在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
②持久性
发生在生物体的整个生命过程中，在胚胎时期达到最大限度 。
4、特点
一、细胞分化及其意义
③稳定性
遗传物质不变；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。
④不可逆性
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
5、意义
一、细胞分化及其意义
胚胎干细胞
细胞分裂
细胞分化
肌肉细胞
红细胞
神经细胞
上皮细胞
受精卵
组织
器官
系统
个体
②细胞分化使多细胞生物体中的细胞 ，有利于提高各种生理功能的效率。
①细胞分化是 的基础。能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。
生物个体发育
趋向专门化
项目 细胞分裂 细胞分化
发生时间
原因
结果
意义
联系 6、细胞分裂与细胞分化的比较
一、细胞分化及其意义
从受精卵开始
发生在整个生命进程中
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
保持了亲代和子代间遗传的稳定性
①个体发育的基础；②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。
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；遗传物质都不发生改变
课堂小测
1、下图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是（ ）
①a过程是有丝分裂，b过程是细胞分化
②乙和丙的染色体组成不同
③丁与戊因遗传物质不同而发生分化
④甲、乙、戊中的蛋白质不完全相同
A.②③④ B.①② C.①④ D.③④
美在课堂P172 “典例”
C
课堂小测
2、下列能说明某细胞已经发生分化的是（ ）
A．能合成胰岛素 B．进行RNA的合成
C．进行ATP的合成 D．存在血红蛋白基因
美在课堂P173 “跟踪训练1”
A
课堂小测
3、下列有关细胞分化的分析，错误的是（ ）
A．在个体发育过程中，有序的细胞分化能够增加细胞的类型
B．从细胞器水平分析，细胞分化是细胞器的种类、数目改变的结果
C．细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同
D．从蛋白质角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量改变的结果，这是细胞分化的直接原因
美在课堂P173 “跟踪训练2”
C
课堂小测
4、某研究所的研究人员发现“人视网膜色素上皮组织中也存在神经干细胞”。关于下图的叙述，错误的是（ ）
A．a过程中只有部分基因得到表达
B．b过程中RNA的种类和含量会发生变化
C．c过程形成富含脂肪的细胞时核DNA含量减少
D．f过程所形成的子细胞中部分具有细胞周期
美在课堂P175 “核心价值2”
C
早期胚胎通过细胞分裂和细胞分化逐渐发育，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？
思考 讨论
二、细胞的全能性
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。
资料一
⑴图中试管里的培养液应该含有哪些物质？
⑵本实验的结论是什么？
植物激素、无机盐和糖类等物质
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
离体
外植体
愈伤组织
脱分化
再分化
胚状体
幼苗
（全能性）
结论
二、细胞的全能性
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。
资料一
离体
外植体
愈伤组织
脱分化
再分化
胚状体
幼苗
⑶植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织和器官，这说明植物细胞全能性的表达需要在 条件下并需要一定的外在条件。
离体
⑷植物细胞全能性表达的需要哪些条件：
①离体；
②给予一定的营养物质、激素等；
③适宜的温度、pH等环境条件。
二、细胞的全能性
将非洲爪蟾的蝌蚪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。
资料二
⑵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？与资料一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
⑴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具有全能性。
结论
二、细胞的全能性
资料三
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
结论
克隆羊“多莉”的诞生
克隆猴“中中”、“华华”的诞生
去核卵细胞内的物质可激发动物细胞核的全能性
二、细胞的全能性
1、概念
细胞经 和 后，仍具有产生 或分化成 细胞的潜能和特性。
分裂
分化
完整有机体
其他各种
没有分化的细胞也具有全能性，如 、动物和人体的 细胞、植物体的 细胞。
受精卵
早期胚胎
分生组织
2、原因
细胞内含有本物种全套遗传物质（或遗传信息）。
①快速繁殖花卉、蔬菜等
②拯救珍稀、濒危动植物
③克隆人体器官，
用于器官移植
长江女神白鳍豚
百合花杜鹃
心脏移植
肾脏移植
二、细胞的全能性
3、应用
（植物组织培养）
生物体内各种细胞的全能性程度都一样吗？有高低之分吗？
全能性较高
植物细胞
动物细胞
能够分裂的细胞
不再分裂的细胞
未分化或分化程度低的细胞
分化程度高的细胞
受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
细胞的全能性：
二、细胞的全能性
4、全能性大小比较
全能性较低
在动物体和人体中有没有一种细胞具有高强度的细胞全能性，能随时分化形成其他的组织？如果有，这样的细胞属于什么细胞？
干细胞
三、干细胞
1、概念
动物和人体内保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
(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
发育形成一种器官的多种组织，但不能发育成完整个体
只能分化成某一类型的细胞
三、干细胞
2、种类
胚胎干细胞
造血干细胞
神经干细胞
脐带血中含有大量造血干细胞，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。
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
三、干细胞
3、应用前景
课堂小测
5、下列关于细胞全能性的叙述，错误的是（ ）
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．生物体内的细胞没有表现出全能性的原因是分化中丢失了大量基因
C．将洋葱根尖细胞培养成完整植株说明已分化的植物细胞具有全能性
D．人体胚胎干细胞的全能性比造血干细胞的全能性高
美在课堂P173 “跟踪训练1”
B
课堂小测
6、下列哪种细胞的全能性最容易表达出来（ ）
A．青蛙的上皮细胞 B．胡萝卜根的韧皮部细胞
C．大白鼠的肝脏细胞 D．人的皮肤生发层细胞
美在课堂P173 “跟踪训练2”
B
7、判断题
⑴一粒种子萌发为幼苗，并长成参天大树体现了细胞的全能性（ ）
⑵高度分化的细胞一定难以表达全能性（ ）
×
×
课堂小测
8、将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌蚪。下列叙述错误的是（ ）
A．“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性
B．肠细胞不能表达全能性可能是受某些物质的限制
C．“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化
D．动物细胞核具有全能性是由于其含有该物种的全套基因
美在课堂P173 “核心价值4”
A

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