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第二节 细胞的分化
高一生物学必修一
第六章 细胞的生命历程
在人体内，红细胞的寿命为12d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。
问: 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？
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
问: 骨髓与血细胞的形成有什么关系？
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。
一、细胞分化
1、观察并回答
一、细胞分化
1、观察并回答
骨髓中的造血干细胞能产生新的血细胞。
骨髓中的造血干细胞产生的形态、结构和功能不同的血细胞的过程就是细胞分化。
2、比较构成人体组织的细胞
一、细胞分化
受精卵
细胞分裂
细胞分化
2、比较构成人体组织的细胞
一、细胞分化
受精卵
细胞分裂
细胞分化
同一动物体的这些细胞都源自早期胚胎细胞通过有丝分裂形成。
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，但总体上都是由细胞膜、细胞质、细胞核组成的。
在正常情况下，它们是不能恢复成早期胚胎细胞的；这四种组织中的某种细胞不会被转变成其他组织的细胞。
3、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。
表皮细胞
（保护作用）
储藏细胞
（贮藏营养）
叶肉细胞
（光合作用）
表皮细胞
气孔细胞
储藏细胞
叶肉细胞
一、细胞分化
早期胚细胞
【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。
分化的对象：
产生形态、结构、功能不同的细胞。
一个或一种细胞。
分化的结果：
问: 细胞分化过程中有什么特点？遗传信息是否发生改变？
4、概念
一、细胞分化
5、分子水平分析细胞分化
一、细胞分化
受精卵
分裂和分化
组织细胞
遗传物质稳定一致
有丝分裂
结果
什么是生命活动的主要承担者 期胚细胞
蛋白质
差异在哪？
5、分子水平分析细胞分化
一、细胞分化
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 + + + - - +
注：“＋”表示有，“－”表示无。
思考:三种细胞的DNA相同吗 蛋白质相同吗 为什么？
一、细胞分化
【活动】四种颜色的卡片:四种基因(卵清蛋白基因、B-珠蛋白基因、胰岛素基因和微管蛋白基因)
5、分子水平分析细胞分化
卡片正面
卡片背面
一、细胞分化
【活动】四种颜色的卡片:四种基因(卵清蛋白基因、B-珠蛋白基因、胰岛素基因和微管蛋白基因)
5、分子水平分析细胞分化
模拟表示分化成输卵管细胞时基因的开启或关闭情况：
一、细胞分化
【活动】四种颜色的卡片:四种基因(卵清蛋白基因、B-珠蛋白基因、胰岛素基因和微管蛋白基因)
5、分子水平分析细胞分化
模拟表示分化成红细胞时基因的开启或关闭情况：
一、细胞分化
【活动】四种颜色的卡片:四种基因(卵清蛋白基因、B-珠蛋白基因、胰岛素基因和微管蛋白基因)
5、分子水平分析细胞分化
模拟表示分化成胰岛B细胞时基因的开启或关闭情况：
一、细胞分化
不同组织细胞的所有基因的表达情况：
几乎所有细胞中均表达的基因，如ATP合酶基因、微管蛋白基因等。
不同类型细胞中特异性表达的基因，如胰岛素基因B-珠蛋白基因等。
5、分子水平分析细胞分化
一、细胞分化
【细胞分化的实质】
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，即基因的选择性表达。
6、细胞分化的实质
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
一、细胞分化
基因在肌细胞分化过程中的调控作用
6、细胞分化的实质
一、细胞分化
基因在肌细胞分化过程中的调控作用
6、细胞分化的实质
器官、系统形态建成细胞分化是生物体组织、的基础，是个体发育的基础。
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生物体各种生理功能的效率。
7、细胞分化的意义
一、细胞分化
8、细胞分化的特点
一、细胞分化
胚胎发育
（1）持久性:
细胞分化发生在整个生命进程中，在胚胎时期分化程度最大。
8、细胞分化的特点
一、细胞分化
【资料1】
黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素;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。
【资料2】
将肌细胞分化过程中的关键调控蛋白M基因，转入体外培养的来自皮肤的成纤维细胞中进行过表达，会使皮肤的成纤维细胞合成大量的肌动蛋白和肌球蛋白，表现出骨骼肌细胞的特征。
（2）稳定性:
已经分化的细胞在生物体内不会变成其他细胞
9、植物细胞的分化
一、细胞分化
9、植物细胞的分化
一、细胞分化
实验材料：
胡萝卜的韧皮部细胞
培养液成分：
植物激素、无机盐和糖类物质等
实验结果：
离体培养的细胞长成了新植株
1902年，德国植物学家在细胞学说的基础上，大胆预言离体的植物细胞具有发育的全能性，能够发育成完整的植物体。
1958年，美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）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。
1、阅读并思考
二、细胞的全能性
1
胡萝卜韧皮部细胞属于已分化的细胞：
（1）韧皮部是指植物体内具有运输产物、贮藏和支持功能的一种组织，属于输导组织。
（2）韧皮部的主要功能是将叶片的光合产物运送到植物的各个部位。
（3）韧皮部细胞属于已分化细胞。
1958年，美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）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。
1、阅读并思考
二、细胞的全能性
1
韧皮部细胞能再度分裂和分化：
脱分化:已分化的细胞经过诱导后失去其特有的结构和功能，恢复分生状态的过程。
再分化:脱分化后的细胞，再一次分裂分化出各种组织和器官。
1958年，美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）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。
1、阅读并思考
二、细胞的全能性
1
胡萝卜的组织培养过程需要的条件：
离体
植物激素
一定的营养条件
适宜的环境(pH、温度等)
无菌环境
1958年，美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）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。
1、阅读并思考
二、细胞的全能性
1
问： 换成胡萝卜其他部位的细胞，该实验能否成功？
能。高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力
1958年，美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）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。
1、阅读并思考
二、细胞的全能性
1
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。
高度分化的细胞仍保留着该物种个体发育所需的全套基因。
二、细胞的全能性
2、概念
概念
原因
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。
紫外线
蛙卵
细胞核
蝌蚪的肠
上皮细胞
去核
细胞核
核移植
8 细胞胚
蝌蚪
卵细胞
乳腺细胞
去核
细胞核
核移植
代孕母羊
多莉
3、动物克隆
二、细胞的全能性
2
动物克隆
问: 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？
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。
不能。资料2中实验说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
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。
3、动物克隆
二、细胞的全能性
2
植物细胞
动物细胞
能够分裂的细胞
不再分裂的细胞
未分化或分化程度低的细胞
分化程度高的细胞
受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
细胞的全能性：
4、细胞全能性难易度
二、细胞的全能性
较容易
较难
较容易
较难
01. 快速繁殖花卉、蔬菜等
02. 拯救珍稀、濒危动植物
5、细胞全能性的应用
二、细胞的全能性
03. 克隆人体器官，用于器官移植
心脏移植
肾脏移植
5、细胞全能性的应用
二、细胞的全能性
白血病 ,俗称“血癌” ,是一种恶性程度极高的血液病 。患者的血液中出现大量异常的白细胞，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。此外用化疗、放疗等方法也可以遏制病变的白细胞 ,延长病人的生命。
问: 为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡减少？
会通过细胞分裂产生新的血细胞来补充
问: 骨髓与血细胞的形成有什么关系？
目前最先进的治疗手段是骨髓移植
骨髓中的造血干细胞通过增殖和分化，不断的产生不同种类的血细胞。
问: 什么是干细胞？有哪些特征？还有哪些运用呢？
1、阅读并思考
三、干细胞的特点及应用
按分化潜能分
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
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
例如:胚胎干细胞、造血干细胞、神经干细胞、成肌细胞等
2、概念
三、干细胞的特点及应用
概念
类型
3、类型
三、干细胞的特点及应用
4、干细胞分裂特点
(1)干细胞移植治疗白血病；
俗称血癌，是各路苦情剧中常用桥段，这当然不是指血液变成了白色，白血病是一种造血干细胞恶性克隆性疾病。患者体内的血液、骨骼和各种组织器官中，都存在着大量形态异常的白细胞，这些细胞鸠占鹊巢，让身体失去造血的机能。我国是白血病的高发国家，每10万人中有4-6人患有白血病，其中40%是儿童，白血病的发病率在各类肿瘤中占据第六位。
5、应用
三、干细胞的特点及应用
(2)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。
脐带血里头含有大量的干细胞，称为脐带干细胞，为胎儿制造血液和免疫细胞的主要来源。
脐带干细胞
5、应用
三、干细胞的特点及应用
日本东京大学和京都大学的科学家研究出人耳鼠，就是在老鼠背上种植出人耳，他们称要将这项技术用于人体。
项目 细胞分裂 细胞分化
发生时间 从受精卵开始 发生在整个生命进程中
原因 细胞增殖需要 基因的选择性表达
结果 细胞数目增多 细胞种类增多
意义 保持了亲、子代间遗传的稳定性 保证了生物体的正常发育
联系 细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度加大，分裂能力逐渐下降 四、总结
项目 细胞分化 细胞全能性
原理
特点
大小 比较
结果
关系 ①持久性 ②稳定性
③不可逆性 ④普遍性
①高度分化的植物体细胞具有全能性；
②动物细胞核仍具有全能性
基因的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
细胞分化程度有高低之分：
体细胞>生殖细胞>受精卵
细胞全能性有高低之分：
受精卵>生殖细胞>体细胞
形成形态、结构、功能不同的细胞或器官
完整有机体或分化成其他各种细胞
②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性就越高(成反比)
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性；
四、总结
四、总结
END

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