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第2节 细胞的分化
人教版 必修1
1.阐明细胞的分化。
2.举例说明细胞的全能性。
3.能说出干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。
思考 讨论
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？
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，它们还能恢复成早起胚胎细胞吗？就这四种组织来说，一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？
这些细胞在形态上很差，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都有细胞膜、细胞质、细胞核组成。
在正常情况下，它们是不能恢复早期胚胎细胞的，这四种组织中的某种细胞不会转变成其他组织的细胞。
表皮细胞
储藏细胞
叶肉细胞
叶肉细胞细胞质中有大量的叶绿体，能够进行光合作用
表皮细胞的细胞质中没有叶绿体，但在细胞壁上形成明显的角质层，具有保护功能。
储藏细胞没有叶绿体，也没有角质层，细胞中储藏着许多营养物质。
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
细胞分化是一种持久性变化，一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
细胞分化及其意义
就一个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态和功能却
有很大差异，这是怎么回事呢？
细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
上皮细胞
有保护、分泌、
吸收、排泄等作用。
肌肉细胞
能收缩和舒张，
牵引运动的作用。
神经细胞
接受刺激、产生兴奋、
传导兴奋的作用
红细胞
运输氧气
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
未表达
表达
上皮细胞
肌肉细胞
神经细胞
骨细胞
2.实质：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，即基因的选择性表达。细胞分化标志：形成了特有的蛋白质。
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
红细胞和肌细胞中基因的表达情况
红细胞 肌细胞
呼吸酶基因
血红蛋白基因
肌动蛋白基因
表达（活动状态）
表达（活动状态）
表达（活动状态）
不表达（关闭状态）
表达（活动状态）
不表达（关闭状态）
基因
管家基因
奢侈基因
所有细胞中都表达；与分化无关。
特定细胞中表达；与分化有关。
呼吸酶基因、
ATP水解酶基因等
血红蛋白基因、
胰岛素基因等
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。
资料1：植物组织培养技术
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。
思考·讨论
细胞的全能性
细胞的全能性
思考·讨论
细胞的全能性
【1】从资料1中可以得出什么结论？
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整的植物体。
【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？
能
【3】该技术需要什么条件？
① 离体状态
②营养和植物激素
③适宜的温度和PH
④ 无菌无毒的环境
思考·讨论
资料2：动物细胞核移植（动物克隆）
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。
细胞的全能性
【1】将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？
不能
【2】比较资料1，从资料2的实验得出什么结论？
结论：已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
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。
01 | 概念
细胞的全能性指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。
注：没有分化的细胞，如受精卵、早期胚胎细胞、植物的分生组织细胞也具有全能性
02 | 物质基础/原因
生物体每个细胞都含有该物种生长发育所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体必需的全部基因。
注：哺乳动物成熟红细胞不具有全能性
想一想，与传统的杂交技术相比，植物的组织培养具有哪些有点？
1996年诞生的克隆羊“多莉”，我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”，就是将体细胞移植到去核的卵细胞中培育成的，这说明已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
分裂能力、分化程度、全能性大小的比较
植物细胞的全能性 > 动物细胞全能性
受精卵 > 胚胎干细胞 > 生殖细胞(精细胞、卵细胞) > 体细胞
受精卵
胚胎干细胞
多能干细胞
专能干细胞
体细胞
如造血干细胞
如神经干细胞
分化程度越高 , 分裂能力越低，全能性越难实现，高度分化的细胞不再分裂。
细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
特点 ①持久性 ②稳定性（不可逆性） ③普遍性 ④不变性：遗传物质不变 ①高度分化的植物体细胞具有全能性
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。
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成完整有机体或其他细胞
关系 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 动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化的细胞，这些细胞叫做干细胞。
1、概念
骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞
自我更新
形成其他类型细胞
并非所有干细胞都要发生分化
干细胞
2.分类
①全能干细胞：能分化成各种细胞，如胚胎干细胞。
②多能干细胞：能分化成多种细胞，如造血干细胞。
③专能干细胞：只能向特定细胞分化，如神经干细胞。
3.脐带干细胞
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。
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。（ ）


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
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
同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗的优势是快速、大量繁殖，不受季节影响，同时还能保持植物的优良品质。
植物组织培养的产业化发展十分迅猛，许多企业运用植物组织培养技术大规模生产蔬菜、瓜果和花卉的组培苗，获得可观的经济效益。同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗有什么优势呢 你将来愿意从事这方面的工作吗
二、拓展应用
知识梳理·建构体系
细胞分化
细胞的形态、结构和生理功能发生差异
基因的选择性表达
各种细胞具有完全相同的遗传信息
一个细胞(受精卵)增殖产生的后代
一种细胞(干细胞)增殖产生的后代
生物个体发育的基础
细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率
起源
导致
基础
结果
稳定性
持久性
普遍性
特点
细胞的全能性
原因
干细胞
意义
实质
原因
结论
形成不同组织、器官
结果
结论
细胞分裂
能够

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