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第6章
细胞的生命历程
细胞的分化
人是由1个细胞（受精卵）发育而来的，而一个成年人全身约有1012个细胞，细胞种类达到200多种，这其中细胞经历了怎样的过程？
细胞分化
Cell differentiation
构成人体的器官有四种组织，这些组织又是由一些相似的细胞所构成。
1. 组成这些组织的细胞有什么异同点？
这些细胞在形态上相差很大，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、细胞核组成。
细胞分化
Cell differentiation
细胞分化：
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。
一个细胞
受精卵
肌肉细胞
红细胞
神经细胞
多细胞胚
细胞分化
Cell differentiation
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？就这四种组织来说，一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？
不能；不会
表皮细胞
叶肉细胞
储藏细胞
细胞质中含有大量的叶绿体，能够进行光合作用。
细胞质中没有叶绿体，但在细胞壁上形成明显的角质层，具有保护作用。
没有叶绿体，也没有角质层，细胞中储藏着许多营养物质。
细胞分化
Cell differentiation
细胞分化的特点
稳定性
不可逆性
一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡
普遍性
是生物界中普遍存在的生命现象
细胞分化
Cell differentiation
持久性
贯穿于生物体整个生命进程中
细胞中的基因 细胞中的蛋白质 基因表达情况
血红蛋白基因 肌动蛋白基因 血红蛋白 肌动蛋白 血红蛋白基因 肌动蛋白基因
红细胞 ＋ ＋ ＋ － 表达 关闭
肌细胞 ＋ ＋ － ＋ 关闭 表达
细胞分化的实质：
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。
不同细胞中的基因及表达情况
The Gene and express situation in different cells
生物体不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，也就不可能正常发育。
思考：
多细胞生物体的生长发育过程中，如果仅有细胞增殖，而没有细胞分化，会是什么样的结果？
细胞分化是生物个体发育的基础
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。
上皮细胞
有保护、分泌、
吸收、排泄等作用。
肌肉细胞
能收缩和舒张，
牵引运动的作用。
神经细胞
接受刺激、产生兴奋、
传导兴奋的作用
红细胞
运输氧气
细胞分化
Cell differentiation
细胞分化
Cell differentiation
分裂
分化
①②分别是什么生命现象？
两者有何区别和联系呢？
①
②
细胞 分裂 分化
不同点 细胞数量
形态结构功能
相同
联系
增加
相同
不变
差异
遗传信息都不变
共同完成个体发育过程
分裂是分化的基础
资料1　1958年，美国科学家斯图尔德取胡萝卜韧皮部的一些细胞，放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，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。
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植物细胞，在适宜的条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
已分化的细胞在离体培养下能够形成完整的植物体。
能
胡萝卜经组织培养产生完整植株示意图
组织块
愈伤组织
胚状体
分散处理
脱分化
再分化
细胞全能性
Cell totipotency
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
思考·讨论
胡萝卜韧皮部细胞
细胞分化
培养在营养基中
胡萝卜幼苗
胡萝卜植株
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：　
体细胞中都具有该物种全套的遗传物质，都具有发育成完整个体所必需的全部基因。
3.细胞全能性表现的必要条件：　
（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；
1.概念：　
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境。
细胞全能性
Cell totipotency
火焰兰的快速繁殖
细胞全能性
Cell totipotency
非洲爪蟾的核移植示意图
去核
核移植
爪蟾卵
蝌蚪的肠上皮细胞
细胞核
细胞胚
蝌蚪
紫外线
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：将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？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？
不能；资料2中的实验说明已分化的动物细胞的细胞核在适当条件下可以发育为完整个体。
细胞全能性
Cell totipotency
在人体内，红细胞的寿命为120天左右，白细胞的寿命为5～7天。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。
讨论：
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？
问题探讨
Discussion
干细胞分裂能力强，分化潜能也强
全能胚胎干细胞
多能骨髓造血干细胞
专能骨髓干细胞
红细胞
干细胞：动物和人体内保留着的少数具有分裂能力和
分化能力的细胞。
干细胞
Stem cell
　　人骨髓中的造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去。
红细胞
血小板
干细胞
白细胞
干细胞
Stem cell
受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
受精卵 < 生殖细胞 < 体细胞
植物细胞 > 动物细胞
具全能性的细胞:
受精卵、生殖细胞、植物细胞、动物细胞核
全能性高低比较：
分化程度越高，分裂能力越差，全能性越低。
细胞的分化程度：
细胞全能性
Cell totipotency
细胞分化
细胞的形态、结构和生理功能发生差异
基因的选择性表达
各种细胞具有完全相同的遗传信息
一个细胞(受精卵)增殖产生的后代
一种细胞(干细胞)增殖产生的后代
生物个体发育的基础
细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率
起源
导致
基础
结果
稳定性
持久性
普遍性
特点
细胞的全能性
原因
干细胞
意义
实质
原因
结论
形成不同组织、器官
结果
结论
细胞分裂
能够
1．下图所示为来自同一人体的4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 含量相同
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．虽然各细胞的生理功能不同,但吸收葡萄糖的方式相同
随堂练习
In-class practice
C
2．下图为胡萝卜的植物组织培养示意图，有关叙述错误的是
A．③胡萝卜植株的花粉不具有细胞的全能性
B．①过程中细胞既进行细胞分裂又进行细胞
分化
C．图示植物组织培养技术的原理是植物细胞
的全能性
D．胡萝卜根、茎、叶等功能不同，从根本上说是基因选择性
表达造成的
A
随堂练习
In-class practice
3．下列关于细胞分化与细胞全能性的叙述，不正确的是（ ）
A．高度分化的植物细胞仍然保持着全能性
B．细胞内含有全套的遗传物质是已分化细胞具有全能性的基础
C．利用组织培养的方法快速繁殖花卉的原理是植物细胞具有全能性
D．克隆羊多利的诞生证明了动物细胞具有全能性
4．在下列自然现象或科学研究成果中，能为“动物细胞具有全能性”
观点提供直接证据的是（ ）
A．壁虎断尾后重新长出尾部
B．用体外培养的皮肤治疗烧伤病人
C．蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂
D．用胡萝卜韧皮部细胞培育出植株
D
C
随堂练习
In-class practice

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