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细胞的生命历程
第6章
第2节 细胞的分化
受精卵---完整人体（1014）
细胞分化
细胞分裂
早期胚胎
个体发育的起点
骨髓造血干细胞
在成熟个体中也存在细胞分化
植物细胞的分化
表皮细胞（无叶绿体）,
保护功能,细胞壁上形成角质层
叶肉细胞,
有叶绿体
光合作用,
储藏细胞，储藏营养物质，没有叶绿体，没有角质层
早期胚细胞
受精卵
一.细胞分化
3.结果：形成不同细胞和组织（细胞种类增多)
1.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称为细胞分化。
2.时间：
个体发育的整个生命过程均可发生，但在胚胎时期达到最大限度。
4.细胞分化的特点：
③普遍性：多细胞生物普遍具有
（单细胞生物无细胞分化）
①持久性：是一种持久性的变化，它发生在生物体的
整个生命过程中,在胚胎时期达到最大限度
②稳定性(不可逆性)：分化后的细胞一直保持分化后的状态直到死亡。一般来说，分化了的细胞不会再变成原始的细胞。
④遗传物质不变性：分化后的细胞遗传物质不变
受精卵---完整人体（1014）
细胞分化
细胞分裂
早期
胚胎
所有细胞具有完全相同的遗传信息
5.细胞分化的实质 (基因选择性表达)
眼基因
耳基因
身高基因。。。
眼睛细胞
呼吸酶基因
ATP合成酶基因
* 细胞分化会导致DNA的改变吗？
眼基因
耳基因
身高基因。。。
耳朵细胞
呼吸酶基因
ATP合成酶基因
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）
增加
相同
不变
差异
染色体和遗传信息都不变
①管家基因：所有细胞均表达的一类基因，是维持细胞
生命活动所必需的基因，如呼吸酶基因、
ATP合成酶基因。
②奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类基因，
如血红蛋白基因、肌动蛋白基因。
注意：分化细胞表达的基因
6.细胞分化的实质 (基因选择性表达)
眼基因
耳基因
身高基因。。。
眼睛细胞
呼吸酶基因
ATP合成酶基因
眼基因
耳基因
身高基因。。。
耳朵细胞
呼吸酶基因
ATP合成酶基因
分化后的细胞DNA相同
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。
7.细胞分化的意义：
①细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，
生物个体发育的基础。
项目 细胞分裂 细胞分化
细胞变化 细胞数量增多 细胞形态、结构和生理功能发生稳定性差异，细胞种类增多
发生时间 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 发生在整个生命过程中
意义 保持了亲子代间遗传性状的稳定性 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，通过细胞的分裂和分化， 生物体才能完成生长、发育和繁殖的过程。
8.细胞分裂与细胞分化的区别和联系
二.细胞的全能性
1.概念：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。
2.细胞具有全能性的原因：
细胞内含有本物种个体发育
全套的遗传信息
1014
1012
6.细胞分化的实质 (基因选择性表达)
眼基因
耳基因
身高基因。。。
受精卵
呼吸酶基因
ATP合成酶基因
眼基因
耳基因
身高基因。。。
眼睛细胞
呼吸酶基因
ATP合成酶基因
1.植物组织培养 原理：植物细胞的全能性
愈伤组织
根芽
①
胚状体
③脱分化
④再分化
植物体
离体的胡萝卜韧皮部细胞
②
③
④
资料1的结论：
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整的植物体
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①脱分化：已经分化的细胞，经诱导后，失去其特有的
结构和功能而转变成（愈伤组织）的过程。
②愈伤组织:细胞排列疏松而无规则，高度液泡化的、无定形状态，具有分生能力的薄壁细胞（全能性高）
③再分化：脱分化产生的愈伤组织重新分
化成根或芽等器官的过程
植物细胞表现全能性的条件
a 离体条件 b 营养条件、激素
c 温度、光、PH d 无菌条件
讨论3：将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？
不能
与资料1中的实验相比，你能从资料2中的实验得出什么结论？
说明已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
甲
乙
重组细胞
二.细胞的全能性
1.概念：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。
2.细胞具有全能性的原因：
细胞内含有本物种个体发育全套的遗传信息
受精卵---完整人体（1014）
细胞分化
细胞分裂
早期
胚胎
植物分生组织细胞：分生区和形成层。
形成层
受精卵---完整人体（1014）
细胞分化
细胞分裂
早期
胚胎
受精卵，未分化状态，全能性高，分裂能力强
高度分化的体细胞，
全能性低，分裂能力差
3.细胞全能性的大小比较：
根据分裂能力：分裂能力强的细胞＞分裂能力弱的细胞
根据物种：植物细胞 ＞动物细胞
根据分化程度：分化程度低的细胞＞ 分化程度高的细胞
受精卵 ＞生殖细胞（精子和卵细胞）＞体细胞
细胞分化程度越高，分裂能力越差，细胞的全能性越小
分化程度越低，分裂能力越强，全能性越高
1.植物组织培养 原理：植物细胞的全能性
愈伤组织
根、芽
①
胚状体
③脱分化
④再分化
植物体
离体的胡萝卜韧皮部细胞
②
③
④
利用植物细胞的全能性（植物组织培养方法）
①快速繁殖花卉和蔬菜
②拯救濒危物种
克
隆
母绵羊A
（耳细胞）
母绵羊B
卵细胞
母绵羊C的子宫
“多莉”
克隆的原理：动物细胞核的全能性。
去核
但是目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。
甲
乙
丙子宫
克隆猴：“中中”和“华华”
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已分化的动物体细胞的细胞核含有该动物几乎
全部的遗传物质（少数遗传物质存在于线粒体的DNA中）
为什么已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性？
1.概念:动物和人体内保留的少数具有分裂和分
化能力的细胞。
干细胞
例如：胚胎干细胞、造血干细胞、神经干细胞等
骨髓造血干细胞
白细胞
红细胞
血小板
名称 特点 实例
全能干细胞
多能干细胞
专能干细胞
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
胚胎干细胞
可分化形成多种组织细胞，但不能发育成完整个体
造血干细胞
神经干细胞
只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化
干细胞
胚胎干细胞
干细胞的全能性
胚胎干细胞
脐带血中含大量干细胞，可以形成分化成人体的各种血细胞。脐带血干细胞可用于治疗血液系统疾病。
骨髓造血干细胞
问题探讨
不断产生新的血细胞，补充。
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。
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？
骨髓造血干细胞
白细胞
红细胞
血小板
1.这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
形态、结构和功能上各不相同，但都由细胞膜、细胞质
和细胞核构成。
2.这些细胞还能恢复成早期胚胎细胞吗？会不会转变成其他组织的细胞？
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细胞分化的过程：
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③从蛋白质分子角度分析：细胞分化是蛋白质种类、数量和功能改变的结果,是细胞分化的直接原因；
④从核酸分子角度分析：细胞分化是基因选择性表达的结果,这是细胞分化的根本原因。
①从细胞水平分析:
细胞分化是细胞形态、结构和功能改变的结果；
②从细胞亚显微结构水平分析:细胞分化是细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变的结果；
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项目 细胞分化 细胞的全能性
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 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 形成新的个体
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相同 ②细胞的分化程度越高，具有的全能性越低
①植物种子发育成植株不叫全能性。
②动物细胞因具有该物种全套的遗传物质，尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。
（2）已分化的细胞发育成完整个体的潜能——全能性
受精卵-----种子（胚）------植株
（3）并非所有干细胞都要发生分化。
干细胞分裂增加细胞数目。一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞的自我更新。
植物细胞全能性的表达需要一定的条件，即离体、无菌，一定的营养物质，植物激素等。未脱离植物体的细胞，其全能性受到抑制，不能发育成完整的新个体。
（4）未脱离植物体的细胞不能表现出全能性。
①细胞的全能性不仅是指一个细胞发育成为完整个体，
还表现出一细胞分化为各种类型细胞。
②全能性表达的标志：细胞发育成完整的有机体，
或可以分化成其他各种细胞

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