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第6章 细胞的生命历程
第2节 细胞的分化
1.由受精卵发育为小鸡个体，通过什么样的方式增加了细胞数目？
2.细胞的种类是否发生了变化，你是如何判断的？
有丝分裂
是;组成不同组织器官的细胞不相同
问题探讨
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。
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？
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。
成年人全身细胞总数约1012个，200多种。人体体细胞均来自一个细胞——受精卵 。
比较构成人体组织的细胞
构成人体器官有四种组织：上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织。组织由形态相似，结构、功能相同的细胞构成。
一、细胞的分化及其意义
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
思考 讨论
1.比较以上细胞的相同点与不同点
相同点：都有细胞膜、细胞质和细胞核构成
不同点：形态、结构、功能上各不相同。
2.细胞的遗传物质有没有发生变化？为什么？
因为这些细胞都是由同一个受精卵经过有丝分裂得来的，遗传物质没有发生变化。
比较构成人体组织的细胞
构成人体器官有四种组织：上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织。组织由形态相似，结构、功能相同的细胞构成。
一、细胞的分化及其意义
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
1.这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
这些细胞形态相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都由细胞膜、细胞质和细胞核构成。
思考 讨论
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？一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？
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。
比较构成人体组织的细胞
一、细胞的分化及其意义
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
思考 讨论
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
细胞质中有叶绿体，
能进行光合作用。
没有叶绿体，细胞壁上形成角质，
具有保护作用。
没有叶绿体，没有角质层，
细胞中储藏着许多营养物质。
早期胚细胞
叶肉
细胞
表皮
细胞
储藏
细胞
思考 讨论
比较植物体的不同细胞
细胞分化过程（视频）
(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_______、______和__________上发生____________的过程。
形态
结构
生理功能
稳定性差异
(2)特点:
①普遍性
是生物界普遍存在的生命现象
②持久性
细胞分化贯穿于生物体整个生命活动过程中，且在______时期达到最大限度。
胚胎
1. 细胞分化
③稳定性
分化了的细胞将一直保持_________的状态，直到细胞死亡。
分化后
④不可逆性
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。
细胞分裂细胞数目增多
细胞分化细胞种类增多
(3)实质：
细胞分化是基因的选择性表达的结果，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。
细胞分化通常不改变细胞内的遗传信息（遗传物质）
检测的3种细胞 是否含有三种基因 卵清蛋白基因表达 珠蛋白基因表达 胰岛素基因表达
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛细胞 + + + - - +
就一个个体来说，各种细胞具有相同的遗传信息，为什么形态、结构和功能却有很大的差异呢？
合成血红蛋白
血红蛋白基因开启
肌动蛋白基因关闭
红细胞
不能合成肌动蛋白
合成肌动蛋白
肌动蛋白基因开启
血红蛋白基因关闭
肌细胞
不能合成血红蛋白
例：红细胞和肌细胞的遗传信息相同，基因的表达不同。
呼吸酶
晶状体蛋白
胰岛素
表达
表达
表达
(1)管家基因：在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。
(2)奢侈基因：只在特定细胞中选择性表达的基因，控制细胞的分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因。
对下列基因进行归类：
①核糖体蛋白基因　②ATP合成酶基因　③血红蛋白基因　④卵清蛋白基因　⑤呼吸酶基因　⑥胰岛素基因　⑦抗体基因　⑧唾液淀粉酶基因
(1)属于管家基因的是 。
(2)属于奢侈基因的是 。
①②⑤
③④⑥⑦⑧
①细胞分化是生物个体发育的基础，能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。
②细胞分化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。
(4)意义：
细胞分化的“变”与“不变”
(1)“变”
①从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。
②从亚显微结构水平分析：细胞器的种类和数目及细胞质基质的成分和功能发生改变。
③从分子水平分析
a.基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分化的根本原因。
b.蛋白质和RNA角度：同一个体不同类型的细胞蛋白质和mRNA不完全相同
(2)“不变”：细胞数目和细胞内的遗传物质不变。
细胞分化的“变”与“不变”
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；分化程度越高，分裂能力越低
比较细胞分裂与细胞分化
归纳总结
2. 细胞的全能性
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整植物体。更容易。
不能；已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
植物组织培养
体细胞核移植技术
再分化
脱分化
细胞经分裂和分化后，仍具有产生___________或分化成_______________的潜能和特性。叫做细胞全能性。
每个细胞具有该生物生长发育的全套的遗传信息
哺乳动物成熟红细胞不具有全能性
2. 细胞的全能性
(1)概念：
完整有机体
其他各种细胞
(2)原因：
(3)植物细胞全能性表达的条件：
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、植物体的分生组织也具有全能性。
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。
(4)植物细胞全能性的应用：
快速繁殖花卉和蔬菜
培养微型观赏植物
拯救珍稀濒危物种
研究植物生长、分化和发育规律
与基因工程结合培育作物新类型
优点：繁殖周期短，繁殖速度快，不受季节限制，可实现工厂化生产，同时还能保持植物的优良品质
方法：
植物组织培养
快速繁殖花卉、蔬菜
与社会的联系
拯救珍稀、濒危动植物
白鳍豚
杜鹃
丹顶鹤
与社会的联系
克隆人体器官，用于器官移植
心脏移植
肾脏移植
与社会的联系
干细胞
1.概念：动物和人体中保留的少数具有分裂和分化潜能的细胞
用自己的干细胞（脐带血干细胞）培养诱导形成组织或器官，用于对受到损伤的组织或器官进行修复或更换，没有免疫排斥反应
3.应用：
2.种类：
①全能干细胞 如：胚胎干细胞
②多能干细胞 如：造血干细胞
③专能干细胞 如：神经干细胞
干细胞移植治疗白血病，
人体器官移植
4.比较细胞全能性大小
(2)植物细胞 > 动物细胞
受精卵 > 生殖细胞 > （干细胞） > 体细胞
未分化或分化程度低的体细胞 > 分化程度高的体细胞
(1)一般来说，细胞分化程度越高，细胞分裂能力降低，全能性越低
干细胞可以用于治疗血液系统疾病
与社会的联系
体外培养组织或器官,通过移植治疗疾病
与社会的联系
骨髓移植的方法治疗白血病
利用胚胎干细胞修复病人损伤组织
干细胞领域依然面临着很多问题，也存在很多争议，有兴趣的同学可以查阅相关资料，了解干细胞的研究进展，思考科学、技术和社会的关系。
应用：
细胞分化和细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原理
特点
结果
大小比较
关系 细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传物质
①持久性：细胞分化贯穿于生物
体整个生命进程中，在胚胎期达
到最大限度
②稳定性和不可逆性：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
③普遍性：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础
①高度分化的植物体细胞具有
全能性，植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下，才能表现出全能性
②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
形成形态、结构、功能不同的细胞
形成新的个体或其他各种细胞
细胞分化程度有高低之分，
如体细胞﹥生殖细胞﹥受精卵
细胞全能性有大小之分,
如受精卵﹥生殖细胞﹥体细胞
①两者的遗传物质都不发生变化
②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小
1、蝌蚪能长成青蛙，小树能长成大树依靠的是（ ）。
A.细胞分裂、分化 B.细胞分裂、生长
C.细胞生长、分化 D.细胞分裂
A
巩固练习
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
D
3．科学家用甲母羊乳腺细胞的细胞核与乙母羊卵细胞的细胞质重组成一个细胞，成功培养了“多莉”羊。下列关于此实验的说法错误的是（ ）
A．高度分化的细胞仍然保持全能性
B．重组细胞的细胞核内含有保持物种遗传性所需要的全部遗传物质
C．在理论上，可以运用上述方法开拯救濒危物种
D．运用上述方法，科学家已经可以用单个细胞来培养新的动物体
巩固练习
4．人胰岛B细胞能产生胰岛素，但不能产生红细胞中的血红蛋白，根据此推测人胰岛B细胞中（ ）
A．只有合成胰岛素的基因
B．在细胞分化过程中，基因的数目发生了变化
C．既有合成胰岛素的基因也有合成血红蛋白的基因，但不同细胞遗传信息的执行情况不同
D．只有合成胰岛素的基因和其他基因，但没有合成血红蛋白的基因
C
巩固练习

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