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6.2 细胞的分化
1、能阐明细胞分化的概念，说出细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果，是形成多细胞生物体的必要过程。
2、举例说明细胞全能性概念及应用
3、能说出干细胞的特点
在人体内，红细胞的寿命为12d左右。白细胞的寿命约为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的治疗白血病。
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？
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
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。
问题探讨
【讨论】
资料分析
【思考】
仅有细胞增殖，受精卵能形成这两百多种不同类型的细胞，进而发育成为具有一定形态和结构的个体吗？
成年人全身细胞总数约 1014个,细胞种类有200多种，这么多种类细胞均来自一个受精卵。
细胞分化
一、细胞分化及其意义
这些细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
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。
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
表皮细胞
储藏细胞
叶肉细胞
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
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。
1、概念
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。
生物体的整个生命历程
2、细胞分化的时期
3、细胞分化的特点
细胞分化发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度。
一般来说已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡，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。
在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
(持久性)
(稳定性)
(不可逆性)
(普遍性)
造血干细胞 → 原红细胞 → 早幼红细胞 → 中幼红细胞 → 晚幼红细胞 → 成熟红细胞 → 死亡
4、细胞分化的意义
（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。
5、细胞分化的实质
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
遗传信息没变
A B C D E
细胞分化过程中，遗传信息是否发生改变？
细胞的形态、结构以及生理功能的差异是由哪种物质直接表现出来的？
不变
蛋白质
合成血红蛋白
血红蛋白基因开启
肌动蛋白基因关闭
不能合成肌动蛋白
合成肌动蛋白
肌动蛋白基因开启
血红蛋白基因关闭
不能合成血红蛋白
红细胞
肌细胞
实质：基因的选择性表达。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
细胞内的基因都只在特定的细胞内表达吗？
①核糖体合成酶基因　②ATP合成酶基因　③呼吸酶基因
④血红蛋白基因　⑤肌动蛋白基因　⑥胰岛素基因
不是。
肌动蛋白基因只在肌细胞内表达、血红蛋白基因只在红细胞内表达、胰岛素基因只在胰岛B细胞内表达，而核糖体合成酶基因、ATP合成酶基因、呼吸酶基因在所有细胞中均表达。
【思考】
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。
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。
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
(1)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同(　　)
(2)蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因选择性表达的结果(　)
(3)同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果(　)
×
×
×
2.下列关于细胞分化的叙述，正确的是（ ）
A.单细胞生物和多细胞生物均可发生细胞分化
B.细胞分化仅仅引起细胞形态的改变
C.细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果
D.只有在胚胎时期才会发生细胞分化
1.判断
C
3.取自同种生物的不同类型的正常细胞，检测其基因表达，结果如图。下列关于此图说法不正确的是（ ）
A.若基因1～8中只有一个是控制核糖体蛋白质
合成的基因，则该基因最有可能是基因2
B.图中7种细胞的遗传物质是相同的
C.图中7种细胞中细胞器的种类和数量相同
D.此图可用于说明基因的选择性表达
B
4. 哺乳动物红细胞的部分生命历程如下图所示，下列叙述不正确的是
A.成熟红细胞在细胞呼吸过程中不产生二氧化碳
B.网织红细胞和成熟红细胞的分化程度各不相同
C.造血干细胞与幼红细胞中基因的表达情况不同
D.成熟红细胞衰老后控制其凋亡的基因开始表达
D
既然细胞分化具有稳定性、持久性、不可逆性，那么已经发生高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗
思考：
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。
二、细胞的全能性
指细胞经分裂和分化后，仍具有_______________________或___________________的潜能和特性。
产生完整有机体
分化成其他各种细胞
1、全能性概念：
2、植物组织培养:
指在无菌和人工控制的环境条件下，利用适当的培养基，对离体的植物器官、组织及细胞进行培养，使其再生完整植株的技术。
应用：快速繁殖花卉、蔬菜，拯救病危物种等
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。
辨析：植物细胞具有全能性，动物细胞的细胞核具有全能性。
已分化的细胞一般都含有本物种全套的遗传信息。
3、细胞具有全能性的原因：
思考：
为什么已经分化的细胞会具有发育成完整个体的潜能？
细胞全能性实现的条件：
离体状态下
水、无机盐、有机营养及激素等。
适宜的温度等外界环境条件
拯救珍稀、濒危动植物
疾病的治疗：克隆人体器官，用于器官移植
4、细胞全能性的应用
快速繁殖花卉、蔬菜等
(1)正常情况下，图中哪些细胞不再分裂了？
皮肤细胞、红细胞、白细胞、血小板、
神经细胞和肝细胞，即高度分化的细胞。
(2)分化程度最低的细胞是_______。
(3)最容易表达全能性的细胞是_______。细胞全能性大小与分化程度之间的关系为：_________________________________________________。
受精卵
受精卵
一般情况下，细胞分化程度越高，细胞全能性越低
三、细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原因
结果
比较
关系 细胞内基因的选择性表达
已分化的细胞依旧含有本物种的全套遗传信息
形成形态、结构和功能不同的细胞
可形成新的个体
分化程度：
体细胞＞生殖细胞＞受精卵
全能性：
受精卵＞生殖细胞＞体细胞
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
植物细胞 > 动物细胞
（动物细胞细胞核具有全能性）
受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
（配子、精子、卵细胞）
幼嫩的细胞 > 衰老的细胞
分化程度低的 > 分化程度高的
细胞分裂能力强的 > 细胞分裂能力弱的
四、细胞全能性的比较
（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。
按来源分
（发育时期）
成体干细胞
按分化潜能分
全能干细胞（ ）
（如神经干细胞 ）
（２）类型
胚胎干细胞
如受精卵
如造血干细胞胚胎干细胞
专能干细胞
多能干细胞（ ）
五、干细胞
干细胞可以用于治疗血液系统疾病
体外培养组织或器官,通过移植治疗疾病
（3）应用
(1) 成熟个体体内的所有细胞都已经高度分化(　　)
(2) 种子发育成完整个体体现了细胞的全能性(　　)
(3) 壁虎断尾后重新长出尾巴体现了细胞的全能性(　　)
(4) 造血干细胞分化出各种血细胞体现了细胞的全能性(　　)
×
×
×
×
1.判断
2.下列关于细胞全能性的叙述，错误的是
A.玉米种子萌发长成新植株体现了细胞全能性
B.细胞全能性一般随着细胞分化程度增高而降低
C.受精卵能在自然状态下发育成个体，因此全能性最高
D.是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整有机体或其他各种细胞的潜能
A
3. 下列实例中能体现细胞全能性的是（ ）
① 用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株
② 植物用种子进行繁殖
③ 用烟草组织培养的单个细胞培育出了可育的完整植株
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
B
4.人体的骨髓中存在少量的间充质干细胞(MSC，多能干细胞的一种)，如图表示MSC形成不同组织细胞的过程。下列叙述错误的是
A.MSC细胞与a过程产生的子细胞的核内遗传物质相同
B.经b过程后，细胞器种类和数量出现改变
C.MSC细胞全能性高于体细胞，但低于受精卵
D.b过程细胞形态、功能发生变化，是因为核内遗传物质有所改变
D

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