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第二节 细胞的分化
从受精卵发育到胎儿，细胞数量的增加是通过何种细胞分裂方式进行的？
仅有细胞的增殖，受精卵能发育成多细胞生物体吗？
受精卵
（起点）
有丝分裂
细胞分化
系统
人体
软骨细胞
上皮细胞
肌肉
细胞
神经细胞
结缔组织
肌肉组织
神经组织
早期胚胎细胞
上皮组织
人体的发育
器官
这些细胞都来自早期胚胎中一群彼此相似的细胞
构成人体器官有四种组织
成年人全身细胞总数约1012个，200多种。
比较构成人体组织的细胞
骨骼肌细胞
上皮细胞
软骨细胞
神经细胞
思考：
这些细胞来源于什么细胞？
一、细胞分化及其意义
同一动物体的这些细胞都源自早期胚胎细胞。
②这些细胞在哪些方面存在差异？
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
扁平、立方、柱状 圆柱形 细长 椭圆形 星形、锥形、梨形、圆形
排列紧密，间质少 有横纹，多核 细胞间质发达 有轴突、树突
保护、 吸收等 收缩 支持 感受刺激
传导冲动
形态
结构
功能
骨骼肌细胞
上皮细胞
软骨细胞
神经细胞
这些细胞形态相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都由细胞膜、细胞质和细胞核构成。
③在正常情况下，这些细胞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转变成其他组织的细胞
骨骼肌细胞
上皮细胞
软骨细胞
神经细胞
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
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。
构成植物体的组织的细胞
一、细胞分化及其意义
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在 、
和 上发生稳定性差异的过程，叫细胞分化。
一、细胞分化及其意义
1.概念
形态
结构
生理功能
细胞数目增多
细胞种类增多
一、细胞分化及其意义
2.分化的特点
任务一、根据下列事实分别说出细胞分化的特点是什么？
事实1：细胞分化发生在整个生命进程中。
事实2：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。
事实3：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；
事实4：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.细胞分化的实质
探究细胞分化的原因和结果
1.请比较来自同一哺乳动物的肌细胞和红细胞及浆细胞，并回答下列问题：
(1)由同一个受精卵通过有丝分裂产生的三个子代细胞的遗传物质——DNA(基因)具有稳定性，分化前的细胞中的遗传物质——DNA(基因)相同，为什么分化后却合成不同的蛋白质？请提出你的假设。
分化导致细胞内的遗传物质丢失，所以分化后合成不同的蛋白质。
分化只是基因的表达不同，所以分化后合成不同的蛋白质。
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 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。
(2)请结合经典实验结果，得出细胞分化的根本原因。
结论：细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果
(3)检测到细胞内含有呼吸酶，能说明细胞发了分化吗？
管家基因
奢 侈 基 因
不能，呼吸酶基因在所有的细胞中均表达
ATP合成酶基因
呼吸酶基因
核糖体合成酶基因
胰岛素基因
血红蛋白基因
抗体基因
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。
奢侈基因：组织特异性基因，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。
一、细胞分化及其意义
C是管家基因
ABDE是奢侈基因
这是细胞中的 的结果，即在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
A B C D E
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
蛋白质是生物性状的体现者 （细胞形态、结构和功能不同）
3.细胞分化的实质
基因选择性表达
含有全套基因
含有全套基因
基因A表达，合成蛋白a
基因C表达，合成蛋白c
基因B表达，合成蛋白b
基因C表达，合成蛋白c
基因E表达，合成蛋白e
基因C表达，合成蛋白c
资料1: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
①细胞分化是个体发育的基础
一、细胞分化及其意义
资料2: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
②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化
有利于提高各种生理功能的效率
细胞分化是生物个体发育的基础。
1
一、细胞分化及其意义
4.细胞分化的意义
细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
2
5.细胞分化的结果
产生具有特定形态、结构和功能的组织和器官。
细胞分化的“变”与“不变”
(1)“变”
①从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。
②从亚显微结构水平分析：细胞器的种类和数目及细胞质基质的成分和功能发生改变。
一、细胞分化及其意义
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，即遗传信息的表达情况不同，这是细胞分化的根本原因。
(2)“不变”：细胞数目和细胞内的遗传物质不变。
项目 细胞分裂 细胞分化
发生时间 从受精卵开始 发生在整个生命进程中
原因 细胞增殖需要 基因的选择性表达
结果 细胞数目增多 细胞种类增多
意义 保持了亲、子代间遗传的稳定性 保证了生物体的正常发育
联系 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（体细胞>生殖细胞>受精卵） 一、细胞分化及其意义
6.细胞分裂与细胞分化的比较
1.(2023·云南昆明高一期末)下列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在胚胎发育过程中
B.细胞分化过程中遗传物质发生了改变
C.细胞分化使细胞趋向全能化
D.细胞分化使细胞结构和功能发生改变
√
2.如图是胚胎干细胞分化形成多种细胞的示意图。下列相关叙述错误的是
A.细胞分化是基因选择性表达的结果
B.胚胎干细胞和骨骼肌细胞中酶的种类相同
C.血细胞和神经细胞蛋白质的种类差异明显
D.心肌细胞和肝细胞的遗传物质没有很大差异
√
胚状体
丛芽
韧皮部细胞
植物激素、无机盐
糖类
有根、茎、叶的试管苗
思考: 1.从资料1中可以得出什么结论？
1958年，美国科学家斯图尔德的实验
资料1 植物组织培养的过程
已分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力
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称为细胞的全能性（教材P121）
二、细胞的全能性
1
植物的组织培养技术
思考1：胡萝卜韧皮部细胞是不是已分化的细胞？
①
②
③
⑥
④
⑤
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。
韧皮部细胞属于已分化细胞。
思考: 2.分化的细胞长成完整植株需要什么条件？(植物全能性实现的条件)
思考: 3.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？为什么？
能，细胞内含有保持该物种遗传所需的全套遗传物质，都含有发育成完整个体的所必须的全部基因
（1）离体（必要条件）
（2）一定的营养物质(如：水、无机盐、有机营养）、激素
（3）适宜的外界条件（如：温度等）
（4）无菌环境
二、细胞的全能性
离体的植物器官、组织、细胞
脱分化
愈伤组织
愈伤组织 : 细胞排列疏松而无规则,高度液泡化的、成无定形状态的薄壁细胞团。
脱分化又称去分化。是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程
再分化
胚状体
再分化是已经脱分化的细胞在一定条件下，又可经过愈伤组织或胚状体，再分化出根和芽，形成完整植株。
胚状体是植物组织培养中由植物体细胞诱导分化形成的胚状结构，能进一步发育成具有根、茎、叶的完整植株。
二、细胞的全能性
植物组织培养技术
父方
母方
精子
卵细胞
受精卵
受精作用
减数分裂
新个体
分裂、分化
花粉
胚珠内发育的
八核胚囊
种子
传粉
新个体
父本
母本
（注：种子植物）
受精卵发育为新个体有无体现全能性？种子发育为个体呢？

种子是生殖器官，全能性是对细胞的定义。

思考：1.从资料2中可以得到什么结论？
2.为什么已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性？
3.将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？
不能，目前只能培养到细胞
资料2：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
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
已分化的动物细胞体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质
二、细胞的全能性
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
没有分化的细胞，如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞也具有全能性
细胞具有全能性＝表现/体现全能性？
①理论上活细胞都具有全能性（哺乳动物成熟红细胞除外）
②发育为完整个体或分化成其他各种细胞，才能体现/表现全能性
二、细胞的全能性
2.原因
细胞内含有保持该物种遗传所需的全套遗传物质。
1.概念
二、细胞的全能性
3.细胞全能性的大小
植物细胞 动物细胞
受精卵 生殖细胞 体细胞
（1）不同生物
（2）同一生物
＞
＞
＞
细胞分化程度越高，细胞的全能性 。
细胞分裂能力越强，细胞的全能性 。
越低
越高
判断：①雌蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂证明了动物生殖细胞具有全能性。 （ ）
√
②分化程度高的细胞全能性一定低（ ）
如生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然很高。
×
③分化的细胞一定不再进行分裂（ ）
如B淋巴细胞，接受抗原刺激后仍可再分裂。
×
1.快速繁殖花卉、蔬菜——植物组织培养
二、细胞的全能性
4. 细胞全能性的应用
2.拯救珍稀、濒危动植物
白鳍豚
金花茶
丹顶鹤
二、细胞的全能性
4. 细胞全能性的应用
3.克隆人体器官，用于器官移植
心脏移植
肾脏移植
二、细胞的全能性
4. 细胞全能性的应用
人和动物体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞
个体发育过程中随着分化程度的提高，细胞分裂能力逐渐降低，实现全能性越困难
骨髓移植不仅需要技术，更需要骨髓造血干细胞捐献者。我国于2001年成立了中华骨髓库，这是中华儿女爱心的见证
造血干细胞逐级分化为各种类型的血细胞
成熟动物和人体内还有没有具有分裂和分化能力的细胞呢？
动物和人体内仍保留着少数具有_______________能力的细胞。
分裂和分化
三、干细胞
1.概念
2.特点
①动物和人体内，数量少
②具有分裂和分化的能力
可分化成各种细胞，构成各种组织和器官，最终发育成完整个体
可分化形成一种器官的多种组织细胞，但不能发育成完整个体
由多能干细胞分化而来，只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。如神经干细胞可分化产生3种细胞，小肠上皮中的干细胞能分化产生4种细胞
全能
胚胎干细胞
专能
神经干细胞
多能
骨髓造血干细胞
三、干细胞
3.种类
①全能干细胞（如：胚胎干细胞）
②多能干细胞（如：造血干细胞）
③专能干细胞（如：神经干细胞）
骨髓中造血干细胞或脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病（白血病）
4. 应用
三、干细胞
造血干细胞
血小板
白细胞
红细胞
分化
分化
分化
在体外培养出组织和器官，并最终通过组织和器官移植，实现对临床疾病的治疗
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
1.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列叙述正确的是( )
① 细胞分化是细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程
② 细胞分化是基因选择性表达的结果
③ 未离体的体细胞一般不会表现出全能性
④ 分化过程中遗传物质会改变
A.① ② B.② ③ C.① ② ③ D.① ② ③ ④
C
课堂练习
2.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( )
A.玉米种子萌发长成新植株，说明植物细胞具有全能性
B.克隆羊的诞生说明高度分化的动物体细胞具有全能性
C.用花粉培育成的植株往往高度不育，说明花粉细胞不具有全能性
D.利用植物组织培养技术繁育花卉的原理是植物细胞具有全能性
D
课堂练习
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？
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。
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
血小板
白细胞
红细胞
分化
分化
分化
2．新的血细胞是如何产生的呢？
骨髓中的造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同类型的血细胞。
问题探讨

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