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第6章　细胞的生命历程
第2节　细胞的分化
问题探讨
人体内红细胞的寿命为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。白血症患者患者的血液中出现大量异常白细胞，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症。
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
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？
骨髓中的造血干细胞能够通过细胞增殖和分化不断产生不同种类的血细胞。
一、细胞分化的概念
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
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，但总体上都由细胞膜、细胞质和细胞核构成。
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？
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。
表皮细胞
储藏细胞
叶肉细胞
总结：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。
功能：光合作用
功能：保护作用
功能：贮藏营养
一、细胞分化的概念
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。
细胞分化：
细胞分裂
细胞分化
细胞分裂使细胞数目增多，
细胞分化使细胞种类增加。
一、细胞分化的概念
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。
已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡，都不能恢复到原来胚胎细胞的形态和结构。
细胞分化发生在整个生命进程中。
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
二、细胞分化的特点
细胞分化的意义
产生形态、结构、功能不同的细胞，
不同类型的细胞构成不同的器官和组织。
细胞分化的结果
（1）生物界中普遍存在的生命现象，它是个体发育的基础。
（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。
三、细胞分化的意义
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。
四、细胞分化的实质
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，能说明细胞发生了分化吗？
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。
四、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
胰岛素基因
血红蛋白基因
抗体基因
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。
四、细胞分化的实质
在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。
E
D
B
A
C
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
遗传信息没变
A B C D E
E
D
C
A
B
基因
四、细胞分化的实质
— 基因选择性表达的结果
血红蛋白基因开启
肌动蛋白基因关闭
红细胞
合成血红蛋白（不合成肌动蛋白）
血红蛋白基因关闭
肌动蛋白基因开启
肌细胞
合成肌动蛋白（不合成血红蛋白）
四、细胞分化的实质
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
遗传信息都不变
先分裂，后分化，细胞分裂是分化的基础，
共同完成生物个体发育过程
比较细胞分裂与细胞分化
实验结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力
材料一
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。
P120
韧皮部
离体的细胞
（外植体）
脱分化
再分化
离体；无菌培养；适宜条件（营养物质、激素等）。
五、细胞的全能性
离体 一定的外界条件
实验结论：已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
材料二
科学家曾用非洲爪檐的蝌蚪做实验，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。
五、细胞的全能性
五、细胞的全能性
1.概念：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、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
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，为什么呢
细胞的全能性表现的条件:
(1) 离体(必要条件) ;
(2) 一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)和植物激素;
(3)适宜的外界条件(适宜的温度、pH等)、无菌无毒的环境。
2.细胞全能性大小的比较：
★ 细胞分化程度越高，细胞的全能性越低。
（1）不同生物：植物体细胞 动物体细胞
（2）同一生物：受精卵 卵细胞 体细胞
＞
＞
＞
为什么高度分化的体细胞具有全能性呢
原因:细胞内含有生物生长发育所需的全套遗传物质。
五、细胞的全能性
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。
细胞全能性的应用
按来源分
（发育时期）
成体干细胞
按分化潜能分
全能干细胞（ ）
多能干细胞（ ）
（如神经干细胞 ）
（２）类型
胚胎干细胞
如受精卵
如造血干细胞
专能干细胞
全能干细胞（ ）
多能干细胞（ ）
专能干细胞
五、细胞的全能性
拯救珍稀、濒危动植物
克隆人体器官，用于器官移植
快速繁殖花卉、蔬菜等
细胞全能性的应用
五、细胞的全能性
细胞分化与细胞全能性的比较
细胞的分化 细胞的全能性
原因 基因选择性表达 细胞含有本物种全套遗传物质
特点 ① 持久性；② 稳定性 ③ 不可逆性；④ 普遍性 ① 高度分化的植物细胞具有全能性
② 已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
结果 形成形态、结构、功能 不同的细胞 产生完整有机体或分化成其他各种细胞
关系 ① 细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质； ② 一般地，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高。 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。( )
×
√
课后习题
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( )
D
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
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
课堂小结

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