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第2节
细胞的分化
教学目标
细胞分化及意义
01
细胞全能性
02
干细胞
03
问题探讨
在我们体内，红细胞的寿命为120天左右，白细胞的寿命更短，只有5-7天。这些血细胞都是失去了分裂能力的细胞。
白血病患者的血液中出现了大量的异常白细胞，而正常的血细胞又明显减少。通过骨髓移植可以有效地治疗白血病。
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？
正常白细胞（放大2000倍）
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增殖和分化不断产生不同种类的血细胞。
多细胞生物体从小长大，不仅有细胞数量的增加，还有细胞在结构和功能上的分化。即使在成熟的个体中，仍有一些细胞具有产生不同种类的新细胞的能力。
构成人体的器官有四种组织，分别是上皮组织、肌肉组织、结缔组织核神经组织，
一、细胞分化及意义
比较构成人体组织的细胞
这些组织又是由一些相似的细胞构成，下图为构成这些组织的一些细胞。
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，他们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其他组织的细胞？
讨论
1.这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
2.正常情况下，这些细胞不能再恢复成早期胚胎细胞，因细胞分化具有不可逆性。一种组织的细胞一般不会转变成其他组织的细胞，细胞分化具有稳定性。
细胞类型 形态 结构 功能
上皮细胞 上皮细胞结合紧密 细胞间质少 保护、吸收、分泌、排泄
骨骼肌细胞 呈纤维状 核很多 具有收缩运动的特性
软骨细胞 呈椭圆形 有大量的内质网和高尔基 具有合成和分泌基质与纤维的功能
神经细胞 形态各异 有胞体和突起组成 能接受刺激，产生兴奋，传导兴奋
一、细胞分化及意义
细胞分化的定义
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，叫作细胞分化。
细胞分化的特点
遗传物质不变性
04
稳定性
（不可逆性）
03
持久性
02
普遍性
01
细胞分化的意义
是个体发育的基础。没有细胞分化，就不可能能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。
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。
细胞分化的原理
01
02
03
04
就一个个体来说，各种细胞具有的遗传信息相同吗？为什么？
但同一个体的各种细胞的形态、结构和功能却有很大差异，这是怎么回事呢？
相同。因为这些细胞都是由一个受精卵细胞通过有丝分裂产生的。
这是细胞中的基因选择性表达的结果，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。
小肠上皮细胞
比较细胞分裂与细胞分化
受精卵
有丝分裂
神经细胞
口腔上皮细胞
细胞分化
肌肉细胞
红细胞
细胞分裂 细胞分化
不 同 点 细胞数量
细胞种类
相同点
增加
不变
不变
增加
遗传物质（信息）都不变
比较细胞分裂与细胞分化
二、细胞的全能性
早期胚胎通过细胞分裂和分化逐渐发育，形成各种组织 和器官。如果给予一定的条件，这些组织和器官中高度分化的细胞，能不能像早期胚胎那样，再分化成其他细胞呢？
思考.讨论
资料1 1958年，美国科学家斯图尔德 (F.C.Steward)取胡萝卜韧皮部的一些细胞，放人含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株。
胡萝卜经组织培养产生完整植株的过程
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。
讨论
1.从资料1中可以得出什么结论？
2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已高度分化的植物细胞，在适宜的条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，这就是细胞具有全能性。
能。
3.将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？与资料1中实验相比，你能从资料2中实验得出什么结论？
不能。已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
细胞全能性的定义
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。当然，那些没有分化的细胞，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。
细胞全能性的原理
每一个体细胞内都含有发育成完整个体的全套的遗传信息。
想一想
为什么高度分化的体细胞具有全能性呢？
高度分化的植物体细胞具有全能性
1.植物细胞全能性表现的条件：在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下，细胞才能表现其全能性。
2.应用：利用植物组织培养技术，进行快速繁殖，拯救濒危物种，培育转基因植物等。
植物细胞全能性
动物细胞全能性
1.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。例如，动物克隆技术。
2.动植物的体细胞一般是通过有丝分裂增殖而来的，已分化的体细胞都有一套和受精卵相同的遗传物质，这是体细胞具有全能性的根本原因。
1996年诞生 的克隆羊“多莉”，我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞克隆猴“中中"和“华华"，就是将体细胞移植到去核的卵细胞中培育成的。
细胞全能性大小的比较
受精卵>生殖细胞>体细胞
02
植物细胞>动物细胞
01
分化程度高的细胞>分化程度低的细胞
04
分裂能力强的细胞>分裂能力弱的细胞
03
三、干细胞
在动物和人体内仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
干细胞
脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病。
应用
干细胞
按分化潜能的大小分
按来源分
胚胎干细胞
成体干细胞
全能干细胞：胚胎干细胞
多能干细胞：如骨髓造血干细胞
专能干细胞：如肠上皮干细胞
与社会联系
人体许多疾病或意外伤害，都是由组织或器官受到损而引起的。如果能够在体外保存和培养各种干细胞，使之形成组织或器官，不就可以对受到损伤的组织或器官进行修复或更换了吗？这正是许多科学家目前研究的课题，但任务艰巨，难度极大。有兴趣的同学可以查阅相关资料，了解干细胞研究的新进展。
例1 下列关于细胞分化的说法,正确的是(　　)
①分化是稳定的，而且一般是不可逆的，一般细胞沿一定方向分化，便不会再脱分化到原先的状态　②细胞分化后，细胞中合成的蛋白质不同　③分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能　④一般不会出现细胞核遗传物质的改变　⑤细胞分化的实质是基因的选择性表达
A.②③④⑤ B.①②④⑤
C.①②③⑤ D.①②③④⑤
课堂练习
D
课堂练习
例2 下列体现细胞全能性的生物学过程是 (　　)
A.玉米种子萌发长成新植株
B.小鼠的造血干细胞形成各种血细胞
C.小麦花粉培育成愈伤组织
D.胡萝卜根韧皮细胞培育成新植株
D
例3 上海生命科学研究院成功诱导人成纤维细胞重编程为肝细胞(hiHep细胞)。hiHep细胞具有肝细胞的许多功能，包括分泌血清白蛋白、积累糖原、代谢药物、药物转运等。下列相关叙述中错误的是 (　　)
A.人成纤维细胞重编程为hiHep细胞体现了细胞的全能性
B.该项成果表明，分化了的细胞其分化后的状态是可以改变的
C.人成纤维细胞与hiHep细胞的DNA完全相同
D.hiHep细胞的诱导成功为人类重症肝病的治疗提供了可能性
课堂练习
A
例4 在细胞的生命历程中，会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是 (　　)
A.细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献
B.哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞
C.细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果
D.通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株
课堂练习
B
例5 科学家用甲母羊的乳腺细胞的细胞核与乙母羊的卵细胞的细胞质组成一个细胞，成功培育出了“多利”羊。下列说法错误的是 (　　)
A.高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性
B.这个乳腺细胞核内含有该个体发育所需的全套遗传物质
C.“多利”羊的遗传特征与乙母羊几乎相同
D.“多利”羊的遗传特征与甲母羊几乎相同
课堂练习
C

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