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(共34张PPT)
第2节：细胞分化
01
02
03
通过分析植物细胞的组织培养和动物体细胞核移植等,阐明细胞的全能性。
通过了解干细胞的特点,关注干细胞在医学上的应用,提升社会责任感。
通过比较不同细胞在形态、结构和功能方面发生的特异性变化,归纳细胞分化的概念,阐明细胞分化是基因选择性表达的结果。
生命之光（视频）
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
形态
结构
功能
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
思考·讨论
比较构成人体组织的细胞
扁平、柱状
排列紧密
保护、吸收等
圆柱形、细长
有横纹、多核
收缩
椭圆形
细胞间质发达
支持
星形、圆形
有轴突、树突
接受刺激，传导冲动
形态、结构和功能都不同
说出几种我们人体的细胞名称
从受精卵到新生命诞生过程中，细胞发生了哪些变化？
一个人所有细胞追根溯源来自哪
成年人全身细胞总数约 1012个。细胞种类有200多种。这么多种类细胞均来自一个
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
形态
结构
功能
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
思考·讨论
比较构成人体组织的细胞
扁平、柱状
排列紧密
保护、吸收等
圆柱形、细长
有横纹、多核
收缩
椭圆形
细胞间质发达
支持
星形、圆形
有轴突、树突
接受刺激，传导冲动
形态、结构和功能都不同
与动物一样，同一植物体中也存在形态、结构、功能不同的细胞
同一植物体的这些细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞
叶肉细胞
（含叶绿体）
光合作用
表皮细胞
贮藏细胞
（角质层）
保护功能
（有大液泡）
储存营养
早期胚胎细胞
受精卵
细胞分裂
细胞分化
结合实例，分析细胞分化的概念
问题1：图示中胚胎细胞经过细胞分化产生不同种类细胞，其差异表现在哪些方面？
形态、结构、功能不同
问题2：正常情况下，他们还能恢复成早期胚胎细胞吗？这些细胞会不会转变成其他细胞？
不能、不会
细胞分化
1.概念：
在个体发育中，由____________细胞增殖产生的后代，在
_____ 、_______和_________上发生____________的过程。
一个或一种
形态
稳定性差异
结构
生理功能
思考：单细胞生物有细胞分化吗？
没有
2.特点：
资料一：细胞分化是一种持久性的变化，发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度
资料二：一般来说，分化后的细胞将一直保持分化后的状态，即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，始终为上皮细胞，不会变成其他类型细胞。
资料三：分化后直到死亡，不能再回到分化前的状态
资料四：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
3.意义：
（1）是个体发育的基础
（2）使细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率
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 + + + - - +
4.细胞分化实质/原因：
科学家利用基因探针技术和抗原抗体杂交技术对人体几种细胞含有的基因情况和蛋白质情况进行调查，记录如下：（“+”表示有，“-”表示无）
思考: 三种细胞的DNA相同吗？蛋白质相同吗？为什么？
在个体发育中，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。
4.细胞分化实质/原因：
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.不同细胞中有没有表达相同的基因？
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
实质(根本原因):
蛋白质种类的不同
基因的选择性表达
直接原因:
3.细胞分化的实质：
几乎所有细胞中均表达的基因称为管家基因，如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等；
不同类型细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因，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！
拓展：
卵清蛋白基因开启
血红蛋白基因
关闭
胰岛素基因
关闭
ATP合成酶基因
开启
血红蛋白基因
开启
ATP合成酶基因
开启
卵清蛋白基因关闭
胰岛素基因
关闭
胰岛素基因
开启
ATP合成酶基因
开启
卵清蛋白基因关闭
血红蛋白基因
关闭
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。DNA/基因完全相同，蛋白质不完全相同
输卵管细胞
红细胞
胰岛B细胞
【小组活动】小组讨论，分析各种细胞内的基因表达情况
4.实质/原因：
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？
蛋白质
基因
“四看”法判断细胞分化——四项中共性为“细胞与众不同”
4.下列有关细胞分化的叙述,错误的是 ( )
A.细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱
B.哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆
C.细胞分化过程中蛋白质种类和数量未发生改变
D.细胞分化过程中,不同类型细胞的细胞器数量存在差异
课堂检测
C
已经发生高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其他细胞吗
思考：
？
结论：高度分化的植物细胞在离体培养下仍形成完整的植物体。
说明植物细胞具有全能性。
二、细胞的全能性
①
②
③
⑥
④
⑤
脱分化
再分化
资料1 分析植物组织培养技术
（1）胡萝卜韧皮部细胞是不是已分化的细胞？
（2）韧皮部细胞如何才能再度分裂和分化？
（3）胡萝卜的组织培养过程需要哪些条件？
（4）换成胡萝卜其他部位的细胞，该实验能否成功？
①离体（必要条件）
②植物激素
③营养物质
④适宜的环境（pH、温度等）
⑤无菌无毒环境
(1)将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？
(2)与资料1实验相比，你能从该实验得出什么结论？
不能，目前只能培养到细胞
二、细胞的全能性
资料2 分析动物核移植技术
结论：已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
二、细胞的全能性
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。
细胞内含有本物种全套的遗传信息
1.概念：
2.原因：
注意：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。
注意：种子发育成个体不能体现全能性，因为种子的胚本身就是植株的幼体。
因为一个个体的所有细胞都由一个受精卵发育而来，细胞分裂保持了亲子代细胞的遗传的稳定性，而细胞分化又未改变细胞的遗传物质，所以每个细胞都含有本物种的全套遗传信息。
植物细胞 VS 动物细胞（动物细胞只有细胞核表现出了全能性）
幼嫩细胞 VS 衰老细胞
受精卵 VS 生殖细胞(精子、卵细胞) VS 体细胞
4. 当分化程度越高，分裂能力越 ，全能性越 ，
因此细胞全能性大小比较：
低
低
3.表达全能性需要的条件：
①离体（必要条件） ②植物激素 ③营养物质
④适宜的环境（pH、温度等）⑤无菌无毒环境
（1）快速繁殖花卉、蔬菜等
长江女神白鳍豚
百合花杜鹃
（3）克隆人体器官，用于器官移植
心脏移植
肾脏移植
（2）拯救珍稀、濒危动植物
5.细胞全能性的应用：
　在人体内，红细胞的寿命为120d左右，白细胞的寿命为5~7d。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。 　
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？
问题探讨
骨髓中造血干细胞能通过增殖与分化，不断产生不同种类的细胞。
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，称为干细胞
造血干细胞
白细胞
红细胞
血小板
1.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
（胚胎干细胞）
发育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）
2.干细胞的种类 《金版》P151
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
干细胞领域依然面临着很多问题，也存在很多争议，有兴趣的同学可以查阅相关资料，了解干细胞的研究进展。
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 细胞内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遗传物质不变性： 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各种细胞
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
1、下列生命过程中，没有发生细胞分化的是（ ）
A.断尾壁虎长出新尾巴 B.砍伐后的树桩上长出新枝条
C.根尖分生区细胞中DNA周期性复制 D.某细胞合成了胰岛素
2、有关细胞分化的叙述，正确的是( )
A.高等动物细胞的分化只发生胚胎发育过程中
B.细胞分化过程中遗传物质发生了改变
C.细胞分化使细胞数目和种类增多
D.经细胞分化后，细胞的全能性降低
C
D
3.如图表示人体部分细胞生长发育的某些阶段，下列相关叙述错误的是( ）
A.①表示有丝分裂，②表示细胞分化
B.过程①②中均未发生遗传物质的改变
C.细胞甲的分裂能力最强，分化程度最低
D.B细胞中不含有控制淋巴因子合成的基因
D
2、如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、c表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是（ ）
D
A. a过程表示细胞的生长，细胞中蛋白质的数量增多、物质交换效率提高
B. 乙和丙的染色体组成不同
C. 丁与戊的细胞器的种类、数目相同
D. 甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同
小试牛刀
解析：a过程细胞体积增大，表示细胞的生长，此过程中蛋白质的数量增多，但细胞相对表面积减小，物质交换效率降低，A错误；细胞增殖不改变遗传物质，所以乙和丙的染色体组成相同，B错误；分化后的细胞丁与戊的细胞器的种类、数目会发生改变而不完全相同，C错误；甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同，D正确。
3、科学家将某糖尿病患者的骨髓干细胞植入其胰腺组织后，骨髓干细胞可分化为胰岛样细胞，以代替受损的胰岛B细胞。下列叙述正确的是（ ）
B
A. 骨髓干细胞具有在适宜条件下无限增殖的能力
B. 骨髓干细胞被植入胰腺后发生了基因的选择性表达
C. 骨髓干细胞能植入胰腺，说明其结构、功能与胰岛B细胞相同
D. 与胰腺细胞相比,骨髓干细胞的全能性更低、分裂能力更弱
小试牛刀
解析：骨髓干细胞具有增殖能力，但不能无限增殖，A错误；骨髓干细胞被植入胰腺后可分化为胰岛样细胞，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，B正确；骨髓干细胞能植入胰腺，不能说明其结构、功能与胰岛B细胞相同，C错误；胰腺细胞的分化程度比骨髓干细胞高，因此与胰腺细胞相比，骨髓干细胞的全能性更高、分裂能力更强，D错误。
细胞分化与细胞分裂
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 增加细胞数目
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
增加细胞种类
发生在整个生命进程中
遗传信息不变
①先分裂，后分化；
②细胞分裂是分化的基础，共同完成生物个体发育过程；
③分化程度越高，分裂能力越低

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