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(共22张PPT)
第6章 细胞的生命历程
第2节 细胞的分化
一、学习目标
二、重难点
1.阐明细胞分化的概念，说出细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果,是形成多细胞生物体的必要过程。
2.举例说明细胞的全能性在植物组织培养和动物克隆等方面的应用。
3.说出干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。通过对细胞周期的学习,认识到生命活动的周期性。
1.教学重点
(1)细胞分化的概念、原因和意义。
(2)细胞全能性的概念。
2.教学难点
(1)细胞分化的原因。
(2)细胞全能性的概念。
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？
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
2.骨髓与血细胞的形成有什么关系？
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：
正常白细胞(放大2000倍)
一 、细胞分化及其意义
多细胞生物体从小到大,不仅有细胞数量的增加,还有细胞在结构和功能上的分化。
人的发育过程
思考●讨论
一 、细胞分化及其意义
讨论 ：
比较构成人体组织的细胞
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。下图为构成这些组织的一些细胞。
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？
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？
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。
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。
一 、细胞分化及其意义
同一植物体相似的早期胚细胞
细胞质中有大量的叶绿体，能够进行光合作用
有保护作用，细胞质中没有叶绿体，而在细胞壁上形成明显的角质层。
没有叶绿体，也没有角质层，细胞中储藏着许多营养物质
植物体的不同细胞
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
一 、细胞分化及其意义
（一）细胞分化的概念：
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。
细胞增殖：细胞数目增多
细胞分化：细胞种类增多
结果：产生不同的细胞，形成不同的组织和器官
一 、细胞分化及其意义
(二)细胞分化的特点:
1.持久性：
细胞分化发生在整个个体发育过程中，在胚胎时期达到最大限度。
2.稳定性和不可逆性：
一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
3.普遍性：
细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
4.遗传物质不变性：
细胞分化不改变细胞的遗传信息。
(三)细胞分化的意义:
1.细胞分化是生物个体发育的基础。
2.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。
一 、细胞分化及其意义
(四)细胞分化的原因：
1.根本原因(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。
2.直接原因：
细胞中蛋白质种类的不同
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
课堂练习
A.因为来自同一人体，所以各细胞中的蛋白质种类均相同
B.因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、结构和生理功能不同
C.虽然各细胞大小不同，但细胞中含量最多的化合物相同
D.各细胞的生理功能不同，细胞核中的遗传物质也不同
1.如图所示为来自同一人体的4种细胞，下列叙述正确的是(　　)
C
细胞的全能性
资料1 1958年美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）等利用胡萝卜韧皮部的细胞，放入含有植物激素、营养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（愈伤组织），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.从资料1中可以得出什么结论？
讨论 ：
2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已高度分化的植物细胞，在适宜的条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
二 、细胞的全能性
既然已分化细胞的遗传物质与早期胚胎相同，若给予一定的条件，这些高度分化的细胞，能像早期胚胎那样，再分化成其他细胞吗？
思考●讨论
已分化的植物体细胞在离体培养下能发育成完整的植物体。
能
细胞的全能性
资料2 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。
讨论 ：
3.将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗？
4.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？
非洲爪蟾的核移植示意图
二 、细胞的全能性
思考●讨论
不能
已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
【注意】
没有分化的细胞也具有全能性。
如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞等。
1.概念:
细胞的全能性是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。
已分化的动物体细胞的细胞核中含有动物几乎全部的遗传物质（少数遗传物质在线粒体中）
二 、细胞的全能性
2.原因:
已分化的细胞内含有本物种的全套遗传物质。
3.细胞全能性的应用：
(1)快速繁殖花卉、蔬菜等
蝴蝶兰的大规模生产
(2)拯救珍稀、濒危动植物
长江女神白鳍豚
百合花杜鹃
(3)克隆人体器官，用于器官移植
心脏移植
肾脏移植
4.细胞全能性大小：
一般细胞分化程度越高，细胞的全能性越难以实现。
（1）不同生物：植物体细胞 动物体细胞
（2）同一生物：受精卵 生殖细胞 体细胞
＞
＞
＞
克隆羊“多莉”、克隆猴“中中”和“华华”。
三 、干细胞
1、概念：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。
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（ ）
（神经干细胞）
2.类型
胚胎干细胞
专能干细胞
受精卵
造血干细胞
3.干细胞的应用:
用脐带血干细胞治疗血液系统疾病。
利用胚胎干细胞体外培养组织或器官，通过移植修复病人损伤组织
三 、干细胞
3.干细胞的应用:
骨髓移植：
只有两个人的HLA(人类白细胞抗原)配型相同时才能进行造血干细胞移植。
损伤组织或器官的修复或更换。
骨髓移植的方法治疗白血病
2.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(　　)
A.植物体只有高度分化的体细胞才具有全能性
B.人体成熟红细胞在一定条件下可以体现出全能性
C.植物细胞的全能性是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
D.高度分化的植物细胞随时可以表现出全能性
课堂练习
C
解析:植物体内几乎所有活细胞都具有全能性，A错误；
人体成熟红细胞没有细胞核和线粒体等，没有遗传物质，所以无法体现全能性，B错误；
高度分化的植物细胞在离体和适宜的条件下，可以表现出全能性，D错误。
3.下列关于蛙的细胞中最容易表达出全能性的是（ ）
A.神经细胞 B.肌肉细胞 C.受精卵细胞 D.口腔上皮细胞
复习与提高:书本P130页
C
课堂小结
细胞的分化
概念：细胞在形态、结构、和生理功能上发生稳定性差异的过程
特点：持久性、不可逆性、普遍性、遗传物质不变性
原因
根本原因（实质）：基因选择性表达
直接原因：蛋白质种类不同
结果：产生不同种类的细胞
意义：多细胞生物发育的基础，细胞趋于专门化
细胞全能型
概念
实例
植物组织培养
动物克隆技术（核移植）
干细胞
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（D）
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
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 （D）
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
练习与应用
练习与应用
二、拓展应用
1.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？
【答案】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。
2.干细胞疗法让许多恶性疾病患者看到了希望，但也有不少惨痛的教训。有兴趣的同学，可以了解这方面的信息，思考科学、技术和社会的关系。
【答案】
干细胞移植治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞或组织，从而达到治愈的目的。全球在研干细胞临床试验涉及上百种疾病，包括脊髓损伤、多发性硬化、中风、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症、骨关节炎、股骨头坏死、椎间盘退化、心肌梗死、肝硬化、克罗恩病、间质性肺病、系统性红斑狼疮、勃起功能障碍以及卵巢早衰等等。但是，目前，只有少部分干细胞治疗是安全有效的。当前全世界范围内提供的多种未经最终确立的干细胞治疗手段，只有很小的成功率，它们均存在很大的风险，对健康的负面影响难以控制，且花费高昂；胚胎干细胞和诱导干细胞具有更高的潜能，可用于多个组织的疾病治疗，然而需要仔细和精确调控，不恰当的使用会导致肿瘤。
下 课
Thanks!
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