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第六章 细胞的生命历程
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。
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？
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。
讨论：
【问题探讨】
一.细胞分化及其意义
01
细胞分化及其意义
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
总结：同一动物体的这些细胞
都源自早期胚细胞。
细胞分化
构成人体的器官有四种组织：上皮组织、肌肉组织、结缔组织、神经组织，这些组织又是由一些相似的细胞所构成。如下图。
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
上皮细胞
1.这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
均不同，但总体上都由细胞膜、细胞质和细胞核构成。
【问题探讨】
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。
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
功能：光合作用
功能：保护功能
功能：贮藏营养物质
总结：同一植物体的这些细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞。
细胞分化
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
细胞分化及其意义
细胞分化
细胞分裂使细胞数目增多，
细胞分化使细胞种类增加。
分化的起点：
一个或一种细胞增殖产生的后代
分化的结果：
产生形态、结构、功能不同的细胞。
不可逆性
细胞分化发生在整个生命历程中。
持久性
在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
普遍性
已经分化的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡，都不能恢复到原来胚胎细胞的形态和结构。
稳定性
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。
分化后的细胞核内遗传物质不发生改变。
遗传物质不变性
细胞分化的特点
2.实质
细胞分化是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。
细胞分化的实质：
基因的选择性表达
同一个体，每个细胞含有的基因都一样，但基因表达情况不同。
呼吸酶
晶状体蛋白
胰岛素
表达
表达
表达
(1)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)只在特定细胞中选择性表达的基因，与细胞分化有关，如胰岛素基因、血红蛋白基因。
细胞分化
1．三个水平分析细胞分化
2.细胞分化的“变”与“不变”
C　　
细胞分化的意义
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。
细胞分化的结果
（1）生物界中普遍存在的生命现象，它是个体发育的基础。
（2）使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高机体生理功能的效率。
细胞分化及其意义
细胞分裂与细胞分化的比较
细胞分裂 细胞分化
不 同 点 细胞变化
相同点 联系 遗传物质都不变
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；
③一般来说，分化程度越高，分裂能力越低
细胞分化程度：体细胞 > 生殖细胞 > 受精卵
增加细胞数目
增加细胞种类
02
细胞的全能性
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
小组讨论，问题探究：
愈伤组织
胚状体
韧皮部细胞
植物激素、无机盐
糖类
有根、茎、叶的试管苗
资料1：1958年，美国科学家斯图尔德的实验
细胞的全能性
脱分化
再分化
1.分化的细胞长成完整植株需要什么条件？
（1）离体（必要条件）；
（2）一定的营养物质和植物激素；
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）。
愈伤组织
胚状体
韧皮部细胞
植物激素、无机盐
糖类
有根、茎、叶的试管苗
资料1：1958年，美国科学家斯图尔德的实验
2.由此可以得出什么结论？
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
细胞的全能性
愈伤组织
胚状体
韧皮部细胞
植物激素、无机盐
糖类
有根、茎、叶的试管苗
资料1：1958年，美国科学家斯图尔德的实验
细胞的全能性
3.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？
能，所有细胞遗传物质相同。
资料1：1958年，美国科学家斯图尔德的实验
植物细胞实现全能性的条件：
（1）离体
（2）一定的营养物质和植物激素
（3）适宜的外界条件
表明已分化的植物细胞仍具有全能性。
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。
2.细胞具有全能性的原因：
细胞内含有本生物全套的遗传信息
1.概念：
细胞的全能性
细胞具有全能性不等于细胞表现出全能性
细胞的全能性
方法提炼：
判断细胞有没有全能性
细胞内含不含有本生物全套的遗传信息
判断体不体现全能性
①离体
②起点是已分化的细胞
③终点是完整有机体或各种细胞
A　　
3.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
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
细胞的全能性
动物细胞能否培养成新个体呢？
很遗憾：动物细胞至今没有成功
并不绝望：由于遗传物质存在于细胞核内，那么细胞核是否可以呢？
进行了核移植，而不是直接培养高度分化的细胞
高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性
思考：这个过程与植物组织培养过程有什么不同
从这个实验可以得出什么结论？
资料2：非洲爪蟾核移植实验
细胞的全能性
表明已分化的动物细胞核具有全能性。
克隆羊多莉
克隆猴“中中”“华华”
A　　
3.细胞的全能性高低
二、细胞的全能性
注意：种子长成大树，不能体现细胞全能性。
①植物细胞 > 动物细胞
b.受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
a.未分化细胞> 分化细胞
②一般来说，细胞的分化程度越高，细胞全能性越低。
细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原因
结果
比较
关系 细胞内基因的选择性表达
已分化的细胞依旧含有本物种的全套遗传信息
形成形态、结构和功能不同的细胞
可形成新的个体
分化程度：
体细胞＞生殖细胞＞受精卵
全能性：
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
03
干细胞
动物和人体内仍保留着少数具有分裂能力和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
干细胞：
按来源分
（发育时期）
成体干细胞
按分化潜能分
全能干细胞（ ）
多能干细胞（ ）
（如神经干细胞 ）
类型
胚胎干细胞
如受精卵
如造血干细胞
专能干细胞
专能干细胞
干细胞：
【拓展】
诱导多能干细胞
iPS细胞
1.概念：
通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，称为诱导多能干细胞（简称iPS细胞）。
【拓展】
2.诱导多能干细胞优点：
a.诱导过程无须破坏胚胎；
b.iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。
临床治疗人类疾病
B　　
分裂能力、分化能力、分化程度、全能性大小的比较
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、全能性逐渐减弱；分化程度逐渐增强
*分化程度越高，全能性越低，分裂能力越差。
3
案例分析
讨论：干细胞在我们的生产和生活中有哪些应用？
a.干细胞移植治疗白血病；
b.在体外培养出组织和器官，并最终通过组织和器官移植实现对临床疾病的治疗。
细胞分化
基因的选择性表达
全套的遗传信息
细胞全能性
实质
基础
表现
普遍性
特点
持久性
稳定性
结果
形成不同组织、器官
小结

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