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第2节 细胞的分化
在人体内，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。
问题探讨
2．骨髓与血细胞的形成有什么关系
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
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去
骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。
有丝分裂
细胞分化
红细胞
血小板
白细胞
骨髓中的
造血干细胞
一、细胞分化及其意义
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
形态 扁平、立方、柱状 圆柱形，细长 椭圆形 星形、锥形、梨形
结构 排列紧密，间质少 有横纹，多核 细胞间质发达 有轴突、树突
功能 保护、吸收等 收缩 支持 感受刺激，传导冲动
【思考】比较构成人体组织的细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
一、细胞分化及其意义
不相同，但总体上都由细胞膜、细胞质和细胞核构成。
【思考】这些细胞来源于什么细胞？
受精卵
（起点）
红细胞
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
有丝分裂
细胞分化
一、细胞分化及其意义
比较不同植物组织细胞：
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
一、细胞分化及其意义
细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
指在个体发育中，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. 细胞分化的概念
小肠上皮细胞
神经细胞
细胞分裂
细胞分化
血红细胞
肌细胞
一、细胞分化及其意义
细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是个体发育的基础。
② 持久性
③ 普遍性
① 稳定（不可逆）性
2. 细胞分化的特点
一般来说，分化的细胞将一直保持分化的状态，直到死亡，例如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。
细胞分化发生在生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。
分化后的细胞核内遗传物质不发生改变。
遗传物质不变性
一、细胞分化及其意义
结论：已分化的不同细胞所含蛋白质存在差异
为什么含有细胞相同的基因，却翻译出不同的蛋白质？
细胞总DNA 蛋白质 卵清蛋白 基因 β-珠蛋白 基因 胰岛素 基因 卵清蛋白 β-珠蛋白 胰岛素
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛B细胞 + + + - - +
注：“+”表示有 ，“－”表示无
3. 细胞分化的原因
一、细胞分化及其意义
细胞分化是基因选择性表达的结果，即在个体发育中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
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。
管家基因
细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果
组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的表达产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。
奢侈基因
3. 细胞分化的原因
一、细胞分化及其意义
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
4. 细胞分化的意义
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
4. 细胞分化的意义
一、细胞分化及其意义
比较 细胞分裂 细胞分化
不 同 点 细胞变化
形态结构功能
相同点 联系 增加细胞数目
相同
增加细胞种类
不同
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
一、细胞分化及其意义
二、细胞的全能性
资料1 1958年美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）等，利用胡萝卜韧皮部的细胞，放入含有植物激素、营养物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块（愈伤组织），继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株。
韧皮部细胞
细胞团
根或芽
幼苗
胡萝卜植株
胡萝卜组织培养示意图
思考·讨论
从资料1中可以得出什么结论？
如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已高度分化的细胞，在适宜条件下也能发育形成新植株吗？
已经分化的植物细胞在离体培养下能够形成完整的植物体
能
思考·讨论
韧皮部细胞
细胞团
根或芽
幼苗
胡萝卜植株
胡萝卜组织培养示意图
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。
1996年诞生的克隆羊“多莉”
卵细胞
乳腺细胞
去核
细胞核
核移植
代孕母羊
多莉
思考·讨论
不能。目前为止，人们还没有成功的将已经分化的动物体细胞培养成新个体。
① 将上皮细胞单独培养能形成新个体吗？
② 从 资料2、以及克隆羊多莉的诞生可以得出什么结论？
已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
思考·讨论
1996年诞生的克隆羊“多莉”
卵细胞
乳腺细胞
去核
细胞核
核移植
代孕母羊
多莉
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. 原因：细胞内含有该生物物种的全部遗传信息。
体细胞一般都是由受精卵通过细胞分裂、分化而来的，一般已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体，携带有相同的DNA分子。
未分化的细胞，如受精卵、动物和人的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
※注意：种子发育成个体不能体现全能性。
二、细胞的全能性
① 离体（必要条件）
② 一定的营养物质（无机盐、糖类等）和植物激素
③ 适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）
3. 植物细胞全能性表达的条件
4. 不同细胞的全能性
① 植物细胞 > 动物细胞（动物细胞只有细胞核表现出了全能性）
② 幼嫩细胞 > 衰老细胞
③ 受精卵 > 生殖细胞（精子、卵细胞）> 体细胞（受精卵全能性最高）
④ 与细胞分化的关系：
一般情况下，细胞分化程度不断提高，细胞的全能性逐渐变小。
二、细胞的全能性
三、干细胞
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。
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？
① 不同生物
植物体细胞 动物体细胞
② 同一生物
受精卵 精卵细胞 体细胞
＞
＞
＞
例外：卵细胞的分化程度较高，
其全能性也较高。
三、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
全能
干细胞
可分化形成多种组织细胞，但不能发育成完整个体
多能
干细胞
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
专能
干细胞
全能
胚胎干细胞
专能
骨髓干细胞
多能骨髓
造血干细胞
三、干细胞
课堂检测
1.下图表示人体造血干细胞在离体条件下,经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.该图不能说明造血干细胞具有全能性
B.图中各细胞的遗传信息的执行情况相同
C.①过程一般不改变遗传物质的数目
D.②过程的实质是遗传物质的改变
C
课堂检测
2.下列实验中能体现细胞全能性的有(　　)
①玉米花粉培育出植株　②转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株　
③用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成可育的植株　④植物用种子繁殖后代　　　　　　　　　　　　　　
A.②④ B.①②③ C.③④ D.①②③④
3.下列关于细胞的全能性的叙述,错误的是(　　)
A.离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性
B.生物体内细胞没有表现出全能性,是基因在特定时空下选择性表达的结果
C.在生物体所有的细胞中,受精卵的全能性最高
D.克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性
B
D
课堂检测
4.(多选)下图所示为来自同一人体的3种细胞,下列叙述正确的是(　　)
A.因为来自同一人体,所以各细胞中的DNA、蛋白质种类相同
B.因为各细胞中携带的基因不同,所以形态、功能不同
C.虽然各细胞大小不同,但细胞中含量最多的化合物相同
D.各细胞的生理功能不同,吸收葡萄糖的方式也不尽相同
C D
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