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第二节 细胞分化、衰老和死亡
（第1课时 细胞分化和细胞全能性 ）
高中生物学
第四章细胞增殖、分化、衰老和死亡
苏教版 2019
目录
课堂小结
04
课堂练习
情境导入
02
03
素养目标
01
05
探究新知
一、细胞分化
二、细胞全能性
三、干细胞
学习目标 核心素养
1．说出细胞分化的概念。
2．理解细胞分化的特点和意义。
3. 举例说明细胞的全能性。 1.说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体。(生命观念)
2.比较不同细胞在形态结构和功能方面发生的特异性变化，归纳细胞分化的概念。(科学思维)
3.通过了解干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。（社会责任）
素养目标
情境导入
思考
天竺葵植株及其部分细胞、组织、器官示意图
同一株天竺葵，不同器官、组织中的细胞都源于一个受精卵，为什么它们的形态、结构和功能会有差异？
细胞分化的结果
一、细胞的分化
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1
在个体发育中，由 增殖产生的后代，在 、
和 上发生 的过程;
1.对象: 。
多细胞生物
2.概念:
一个或一种细胞
形态
结构
生理功能
稳定性差异
一、细胞的分化
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1
3.特点：
(1)普遍性：
(2)持久性：
发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。
(4)遗传物质不变性：
(3)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。
一般情况下，分化后的细胞内遗传物质不发生改变。
但在离体状态，人工培养等条件下,某些高度分化的细胞也能恢复分裂能力。
人、动物、植物、真菌等生物个体发育过程中都存在着细胞分化。
具有完全相同的遗传信息，为什么在形态、结构和功能上有很大的差异呢？
一、细胞的分化
特定蛋白质
合成
导致
4.原因:
（实质）
结果:
形态、结构、功能差异
形成
不同的细胞、组织
A
B
C
D
E
表达基因AC
A
B
C
D
E
表达基因BC
A
B
C
D
E
表达基因CE
含全套基因 (A B C D E)，遗传信息不变
形态、结构、功能差异
ABCDE
受精卵含
全套基因
(A B C D E)
细胞分化
基因选择性表达
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1
细胞中基因 细胞中蛋白质
呼吸酶基因 抗体基因 肌动蛋白基因 呼吸酶 抗体 血红蛋白
B细胞 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ －
红细胞 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋
“＋“表示检测到基因或蛋白质
1.2 细胞分化的原因
①管家基因：所有细胞中均表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本
生命活动所必需的。如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
②奢侈基因：只在特定细胞中表达的基因，赋予各种细胞特异的形态结构与功能。
如唾液淀粉酶基因、血红蛋白基因、胰岛素基因。
一、细胞的分化
细胞分化实质：细胞中的基因选择性表达的结果。 DNA 相同，蛋白质种类不完全相同。
拓展
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1
归纳：细胞分化的“变”与“不变”
一、细胞的分化
不变
①遗传物质DNA
一般
②细胞的数目
细胞分化
改变
分子水平
①RNA和蛋白质
不完全相同
③细胞的形态、结构和功能，即细胞的种类
细胞水平
②细胞器的种类和数量
亚显微结构水平
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1
(1)是 的基础。
(2)使细胞趋向 ，有利于提高 。
生物个体发育
专门化
生理功能的效率
能进行光合作用
具有保护功能
储藏营养物质
表皮细胞（无叶绿体）
没有叶绿体，没有角质层
细胞壁上形成角质层
有叶绿体
叶肉细胞
储藏细胞
一、细胞的分化
5.细胞分化的意义
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1
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
高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样再分化成其他细胞吗？
一、细胞的分化
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1
二、细胞的全能性
1.从遗传的角度分析，受精卵为什么能发育成一个完整的个体
2.体细胞含有的遗传物质和受精卵相同，是否也能够发育成一个完整的个体呢
含有全套遗传物质(全套基因)
1.1958年，利用胡萝卜的韧皮部
组织培养出了完整的新植株;
2.1969年，将烟草的单个单倍体
孢子 (花粉) 培养成完整的单倍体植株。
资料
1.韧皮部细胞如何才能再度分裂和分化？
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整植物体。
3. 为什么分化后的植物细胞能发育成完整个体？
已分化细胞仍保留着该物种个体发育所需的全套遗传信息。
4. 如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他高度分化的细胞，在适宜条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
能
二、细胞的全能性
分化后的细胞仍然具有全能性
1
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。
①离体 ②一定的营养条件 （无机盐和糖类等）
③植物激素 ④无菌环境 ⑤适宜的环境（pH、温度等）
2.植物组织培养需要什么条件？
二、细胞的全能性
细胞的全能性
1
1.概念:
细胞经 后，仍具有产生 或分化成其他
的潜能和特性。
分裂和分化
完整有机体
各种细胞
2.原因:
细胞内含有生物生长发育所需的 。
全套遗传物质
3.应用: 。
植物组织培养
优点：能快速、大量繁殖，不受季节影响!
x
√
x
x
x
判断:以下现象是否体现细胞的全能性
①种子→植株( )
②花粉→植株( )
③造血干细胞→各种血细胞( )
④干细胞→心脏器官( )
⑤壁虎断尾再生( )
理论上，活细胞都具有全能性（哺乳动物成熟的红细胞等除外）
在生物的生长发育中，细胞并不表现出全能性，而是分化成各种组织、器官。
1.从资料中可以得出什么结论？
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
2.为什么已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性？
已分化的动物细胞体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质
3.将肠上皮细胞单独培养能获得新个体吗？
不能
目的：使卵细胞细胞核失活，破坏细胞结构
二、细胞的全能性
细胞的全能性
1
目前为止,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。
已分化的植物细胞具有全能性
已分化的动物细胞的细胞核具有全能性
全能性高低比较：
a.不同物种：
植物细胞 动物细胞
b.不同分化程度：
分化程度越高，全能性越低
受精卵 干细胞 生殖细胞 体细胞
c.分裂能力：
分裂能力越强，全能性越高
分生区细胞 成熟区细胞
>
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二、细胞的全能性
小结：细胞的全能性
2
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
多能干细胞（ ）
神经干细胞
造血干细胞
专能干细胞（ ）
全能干细胞：
（受精卵、胚胎干细胞）
脐带血中含有大量的干细胞，可以培养并分化成人体的各种血细胞。目前，脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病。
三、干细胞
3.举例:
人骨髓中的造血干细胞能通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板。
课堂小结
1. 下列关于细胞分化的叙述，错误的是（　　）
A. 细胞分化发生在生物体的整个生命进程中
B. 细胞分化本质上是不同细胞中基因选择性表达的结果
C. 细胞分化过程中细胞器的种类和数量不会发生变化
D. 细胞分化过程中细胞中的遗传物质不会发生变化
C
课堂练习
细胞分化本质上是不同细胞中基因选择性表达的结果，
细胞中的细胞器数量和种类会发生变化，遗传物质 并不发生改变，C错误。
2. 下列有关细胞全能性的叙述正确的是（　　）
D. 科学家用非洲爪蟾所做的实验，其结果说明动物细胞具有细胞全能性
A. 受精卵没有分化，所以没有全能性
B. 高等植物成熟的筛管细胞没有细胞全能性
C. 水稻种子从萌发到长成植株的过程体现了细胞全能性
B
课堂练习
受精卵是未分化的细胞，其具有全能性
水稻种子从萌发到长成植株的过程，是胚根、胚轴、胚芽等发育成个体的过程，没有体现细胞全能性。
动物细胞的细胞核具有全能性

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