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第六章 细胞的生命历程
第二节 细胞的分化
1
细胞分化
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、圆形
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
比较构成人体组织的细胞
① 这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
这些细胞都源自早期胚胎细胞，正常情况下，还能恢复成早期胚胎细胞吗？
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。
(教材P118)
(教材P119)
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
功能：光合作用
功能：保护作用
功能：贮藏营养
总结：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。
比较同一植物体的不同细胞
一、细胞的分化及其意义
思考 讨论
(教材P119)
1.概念：
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。
细胞分裂
细胞分化
小肠上皮细胞
血红细胞
神经细胞
肌细胞
细胞分裂使细胞数目增多
细胞分化使细胞种类增加
一 细胞分化及其意义
(教材P119)
2.细胞分化的特点：
普遍性
01
04
03
02
细胞分化特点
在生物界中普遍存在，
是生物个体发育的基础
持久性
发生在生物体的整个生命过程中，在胚胎时期达到最大限度。
遗传物质不变性
不可逆性（稳定性）
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。
一般来说，细胞分化是不可逆的，但是在离体状态，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。
(教材P119)
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 + + + - - +
思考：三种细胞的DNA相同吗？蛋白质相同吗？为什么？
合作探究2
DNA相同，都源于受精卵，经有丝分裂产生。
同一个体
注: + 表示有，— 表示无
ABCDE
A
B
C
D
E
基因
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
3.细胞分化的实质：
实质(根本原因):
蛋白质种类的不同
基因的选择性表达
直接原因:
这是细胞中基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。
(教材P119)
未表达
表达
血红蛋白基因开启
肌动蛋白基因关闭
红细胞
合成血红蛋白
（不合成肌动蛋白）
血红蛋白基因关闭
肌动蛋白基因开启
肌细胞
合成肌动蛋白
（不合成血红蛋白）
例：红细胞和肌细胞的遗传信息相同，基因的表达不同。
(教材P119)
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
(基因)
未表达
表达
Q：不同细胞中有没有表达相同的基因？
◎分化细胞表达的基因
管家基因
(基因C)
所有细胞都表达
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
奢侈基因
不同类型细胞中
特异性表达
(基因A、B、E)
赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因
提醒：同一个体不同细胞中的DNA相同，蛋白质不完全相同。
4.细胞分化的结果：
产生形态、结构、功能不同的细胞，不同类型的细胞构成不同的器官和组织。
5.细胞分化的意义：
细胞分化使细胞趋向于专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
(教材P119)
(教材P119)
细胞分化
细胞分裂
(有丝分裂)
①是通过什么过程实现的？②主要通过什么实现？
两者有何区别和联系呢？
细胞分裂与细胞分化的的区别与联系
细胞分裂 细胞分化
不 同 点 细胞数量
形态结构功能
相同点 联系 增加
相同
不变
差异
染色体和遗传信息都不变
①先分裂，后分化；
②细胞分裂是分化的基础，共同完成生物个体发育过程；
③分化程度越高，分裂能力越低
【例2】下列有关细胞分化的说法,错误的是(　　)
A.细胞分化是一种持久性的变化
B.生物个体发育与细胞分裂和分化有关
C.细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于
提高生物体各种生理功能的效率
D.细胞分化使不同的细胞具有不同的遗传物质
D
P203
2.甲、乙、丙分别表示某人体的几种细胞，它们的形态、结构和生理功能各不相同的根本原因是(　　)
A.蛋白质不同
B.基因选择性表达
C.遗传物质不同
D.线粒体结构不同
B
根本原因（实质）
直接原因
P205
6.下图所示是某植物细胞发生的一系列变化，有关分析错误的是(　　)
A.过程①处于细胞的分裂间期
B.过程②表示细胞分裂
C.过程③表示细胞分化
D.过程③产生的细胞遗传物质会发生改变
D
细胞分化过程中基因(遗传信息）不改变
7.下图表示同一生物体内不同体细胞的基因表达情况，下列说法错误的是(　　)
A.黑色方框表示表达的基因
B.白色方框表示“沉默”的基因
C.三种细胞的基因组成具有特异性
D.图解可说明细胞的分化是基因选择性表达的结果
C
相同
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：
2
细胞的全能性
思考·讨论
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
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。
离体
胡萝卜韧皮部
分离的
单个细胞
脱分化
愈伤组织(未分化)
再分化
胚状体(已分化)
幼苗
新的植株
讨论：
1.从资料一中可以得到什么结论？
植物组织培养
(教材P120)
再分化
生长发育
思考·讨论
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。
离体
胡萝卜韧皮部
分离的
单个细胞
脱分化
愈伤组织(未分化)
再分化
胚状体(已分化)
幼苗
新的植株
讨论：
2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他高度分化的植物细胞，在适宜条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
植物组织培养
(教材P120)
可以，含有发育成完整植株所需的整套遗传物质。
二、细胞的全能性
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。
细胞内含有发育成完整个体的全套遗传信息
（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；
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境。
1.概念：
2.原因：
3.条件：
(教材P121)
(教材P120)
2．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
由种子长成新植株，是这个新生命体的发育过程，不能体现细胞全能性。
思考·讨论
资料2：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。
讨论
3.将肠上皮细胞单独培养能获得新个体吗？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
实验结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
但是，到目前为止，人们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。
(教材P120)
细胞全能性的应用
(2)拯救珍稀、濒危动植物
（3）用于疾病的治疗
(教材P121)
（1）快速繁殖花卉、蔬菜
原理：植物细胞具有全能性
【例3】下列有关细胞全能性的叙述，错误的是(　　)
A.受精卵在自然条件下能形成完整个体，因此全能性最高
B.动物体内的细胞由于分化，其全能性不能表达
C.组织培养繁育花卉的原理是植物细胞具有全能性
D.克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性
解析:克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞核具有全能性，D项错误。
D
P204
【例4】人体造血干细胞可以增殖产生新的造血干细胞，也可以分化为红细胞、白细胞、血小板等多种血细胞。下列相关叙述错误的是(　　)
A.各种血细胞形成的实质是基因选择性表达
B.成熟红细胞内可以合成血红蛋白
C.这些细胞内的蛋白质不完全相同
D.在这些细胞中，抑制DNA复制对造血干细胞影响最大
解析:成熟红细胞内无核糖体，不可以合成血红蛋白，B项错误。
B
P204
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。
1.概念：
思考：干细胞有哪些类型？
三、干细胞
(教材P121)
受精卵
胚胎干细胞
多能干细胞
专能干细胞
体细胞
分裂能力、分化能力、全能性逐渐减弱；分化程度逐渐增强
植物细胞的全能性>动物细胞全能性
受精卵>生殖细胞(精卵细胞)>体细胞
分裂能力、分化能力、分化程度、全能性大小的比较
一般分化程度越高，全能性越低
【例1】(2022·广东模拟)2020年6月,学术期刊《自然》发表论文称,利用人类多能干细胞培养的皮肤类器官在培养4~5个月后,形成了多层皮肤组织,包含毛囊、皮脂腺和神经元回路,是迄今最逼真的人皮肤类器官。下列相关叙述正确的是(　　)
A.多能干细胞形成多层皮肤组织的过程中,遗传物质通常会发生改变
B.多能干细胞培养形成多层皮肤组织,说明了动物的体细胞具有全能性
C.给烧伤患者移植自身多能干细胞培养成的皮肤类器官可减弱免疫排斥
反应
D.该项研究结果表明多能干细胞可以分化成为人体内所需的各种组织和
器官
C
P203
不变
在人体内，红细胞的寿命为120d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：
(教材P118)
把宝宝脐带血存“银行”
脐带血：是胎儿娩出、脐带结扎并离断后残留在胎盘和脐带中的血液。 　　　
①脐带血中的造血干细胞可以用于治疗血液系统疾病；
(教材P121)
二、细胞的全能性的应用
干细胞
造血干细胞
B细胞
T细胞
NK细胞
红细胞
嗜碱性
粒细胞
嗜酸性
粒细胞
中性
粒细胞
单核细胞
血小板
提示：
造血干细胞只能分化出有限的细胞类型，而不是各种细胞类型，因此并不具有全能性。
【脐带血治疗白血病的生物学原理】
课堂小结
项目 细胞分化 细胞全能性
原理
特点 ①持久性，②普遍性， ③不可逆性，④稳定性， ⑤遗传物质不变性 ①植物细胞具有全能性
②动物细胞核具有全能性
③条件：诱导和离体培养
结果
大小比较
关系 细胞分化和细胞的全能性比较
细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传物质
形成形态、结构、功能不同的细胞
形成新的个体
分化程度：
体细胞＞生殖细胞＞受精卵
全能性大小：
受精卵＞生殖细胞＞体细胞；
植物细胞＞动物细胞
①两者的遗传物质都不发生改变
②一般情况下，细胞分化程度越高，全能性相对越低
作业：
一、概念检测
1.判断下列有关细胞分化与细胞全能性关系的表述是否正确。
(1)受精卵没有分化，所以没有全能性。( )
(2)细胞的分化程度越高，表现出来的全能性就越弱。( )
√
×
课本P122 练习与应用
受精卵全能性最高
2.将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是( )
A.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况不同
B.“胰岛样”细胞与胰岛B细胞基因组成不同，基因表达情况相同
C.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞基因组成相同，基因表达情况也相同
D.骨髓干细胞与胰岛B细胞的基因组成相同，基因表达情况不同
D
同一个体不同细胞：基因组成相同，基因表达情况不同
3.在一个多细胞的生物体内，存在着各种在形态、结构和生理功能上具有差异的细胞，这是因为( )
A.细胞发生了变异
B.不同细胞的基因不同
C.某些细胞失去了全能性
D.不同细胞中的基因选择性地表达
D

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