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(共38张PPT)
第2节 细胞的分化
思考：
受精卵发育的过程中，细胞都发生了哪些变化？
？
针对特定的生物学现象，进行观察并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体。
1.结合动物胚胎发育过程中红细胞、心肌细胞的实例，理解细胞分化的过程、特点及意义。（生命观念）
2.通过观察胡萝卜的组织培养，体会植物细胞的全能性。（生命观念）
3.结合实例，理解动物体细胞的细胞核具有全能性。（生命观念）
4.通过搜集资料，分析干细胞研究进展与人类健康的关系。（社会责任）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
细胞名称 形态 所含蛋白 生理功能
红细胞
心肌细胞
血红蛋白
运输氧气
肌动蛋白
肌球蛋白
心肌细胞
运动功能
红细胞
短柱状
有分支
两面凹形的圆饼状
实例1
来自一群相似的胚胎细胞
同一个受精卵
细胞名称 所含结构 生理功能
叶肉细胞
表皮细胞
贮藏细胞
叶绿体
角质层
大液泡
光合作用
保护功能
贮藏营养物质
来自一群相似的胚细胞
同一个受精卵
实例2
心肌细胞
红细胞
来自一群相似的胚胎细胞
同一个受精卵
来自一群相似的胚细胞
同一个受精卵
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。
分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
一、细胞分化及其意义
【思考】
①②分别是什么生命现象？两者有何区别和联系呢？
①
②
？
细胞分裂 细胞分化
不 同 点 细胞数量
形态、结 构和功能
相同点 联系 增加
相同
不变
存在差异
遗传信息都不变
先分裂，后分化，细胞分裂是细胞分化的基础，共同完成生物个体发育过程
2.细胞分化与细胞分裂的区别和联系
(3)细胞分化发生在整个生命进程中。
(1)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。
下列事实分别说明了细胞分化的哪一特点？
稳定性
不可逆性
持久性
3.细胞分化的特点
(4)细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
普遍性
4．细胞分化的过程
5．细胞分化的实质
同一个体内各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同的细胞中遗传信息的执行情况不同(即基因的选择性表达)
红细胞
合成血红蛋白
血红蛋白基因开启
肌动蛋白基因关闭
肌肉细胞
合成肌动蛋白
肌动蛋白基因开启
血红蛋白基因关闭
6.细胞分化的意义
细胞
组织 器官 系统 个体
（1）是生物个体发育的基础。
（2）使多细胞生物体中的细胞趋于专门化,有利于提高各种生理功能的效率。
细胞分化对个体发育有什么意义？
？
从不同水平理解细胞分化
1.细胞水平
细胞的形态、结构和功能发生改变。
2.亚显微水平
细胞器的数目、种类及细胞质基质成分等发生改变。
3.从分子水平看
（1）蛋白质角度：蛋白质种类、数量发生改变。
（2）基因角度：基因选择性表达，RNA的种类和数量发生改变。
总之，细胞分化是基因选择性表达的结果，细胞内的遗传物质一般不改变。同一个体不同类型细胞的RNA和蛋白质的种类和数量不完全相同。细胞分化不改变细胞数目，但改变细胞种类。一般来说，细胞分化是不可逆的，但在离体状态、人工培养等条件下，某些高度分化的细胞也能恢复分裂能力。
【归纳总结】
【例1】一个受精卵能发育成一个多细胞的生物体，这主要是通过下列哪两种生命现象实现的(　　)
A．细胞分裂和细胞生长
B．细胞生长和细胞分化
C．细胞分裂和细胞分化
D．细胞的无丝分裂和有丝分裂
C
细胞分裂导致细胞数目增多，使生物体的体积增大，生长加快。细胞分化形成不同的组织和器官。两者共同作用完成了生物体的生长发育过程。
资料
在不脱离生物体的前提下，分化了的细胞将一直保持分化后的状态直到死亡。
↑
切割
↑
某种植物激素
各种营养物质
↑
某种植物激素
各种营养物质
设
想
脱离母体
脱离分化的状态
再分化
再分化
开花的胡
萝卜植株
根的切片
根韧皮部细胞
细胞团
胚状体
试管植株
再分化
植物的组织培养技术
1958年，美国科学家斯图尔德
实验结果说明了什么？
说明了高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整个体的能力。
二、细胞的全能性
1.概念：
细胞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。
没有分化的细胞，如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
2.细胞全能性表现的必要条件：　
(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。
由胡萝卜的韧皮部细胞培养成完整的胡萝卜植株充分说明高度分化的植物组织细胞仍具有发育成完整植株的能力，即具有全能性。
（1）高度分化的植物体细胞具有全能性
3.植物细胞的全能性
（2）植物组织培养技术
原理：植物细胞具有全能性
植物组织培养的应用：
组织培养进行快速繁殖
拯救濒危物种
与基因工程结合培育新型作物
植物细胞具有全能性，那动物细胞呢？
事实：到目前为止，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！
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
实验结果说明了什么？
细胞全能性的理论基础是什么？
每个细胞内含有该物种的全部遗传信息。
？
4.已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
克隆鼠（2002年 美国）
克隆猪(2000年 美国）
克隆牛(1998年 日本）
体细胞克隆猴“中中”和“华华”（2018年中国）
【拓展延伸】
1.没有分化的细胞，如受精卵、动物和人的早期胚胎细胞、植物的分生组织细胞也具有全能性。受精卵的全能性最高。
2.分化程度较高的细胞全能性不一定低，生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然较高。几种细胞全能性的比较：受精卵>配子>体细胞。其分化程度和全能性高低呈负相关。
对细胞的全能性进行拓展延伸，体现了科学思维的核心素养。
【例2】细胞的全能性是指(　　)
A．已经分化的细胞全部能进一步分化
B．已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能
C．细胞既能分化，也能恢复到分化前的状态
D．细胞具有全面的生理功能
B
细胞表现全能性的结果应该是发育成为一个完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。故选B。
三、干细胞
1.概念：动物和人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞，即未分化的细胞。
例如.人骨髓的造血干细胞
干细胞的种类
①根据干细胞的分化能力可分为：
全能干细胞：具有无限分化潜能，能分化成各种组织器官。如胚胎干细胞。
多能干细胞：具有分化出多种组织细胞的潜能。如多能骨髓干细胞。
专能干细胞：由多能干细胞分化而来，只能向单一方向分化，产生一种类型的细胞。如神经干细胞。
②根据干细胞的来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。
但是，并非所有的干细胞都要发生分化。
【拓展延伸】
2.研究用途
干细胞移植治疗白血病。
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。
针对特定的生物学现象，进行观察、并提出问题，体现了科学探究的核心素养。
【例3】中国科学家倡导的以脐带血作存储的“生命银行”，是利用脐带血中的（ ）
A.血红蛋白 B.营养丰富 C.遗传基因 D.干细胞
D
脐带血中含有干细胞，干细胞具有全能性，可以分化得到不同种类的细胞。
细胞分化及其意义
细胞的全能性
概念
概念
细胞分化的特点
细胞分化的实质
细胞分化的意义
高度分化的植物细胞具有全能性
动物细胞的细胞核具有全能性
干细胞
细胞分化
1.细胞分化的实质是（ ）
A.基因组的改变 B.基因的选择性表达
C.细胞器数量和种类的变化 D.细胞亚显微结构的变化
B
细胞分化的过程中细胞中的遗传物质是相同的，只是不同细胞的基因表达不同，导致形成的蛋白质不同，进而使细胞的结构、形态及生理功能不同。
2.下列有关细胞分化的叙述不正确的是(　　)
A．细胞分化不使细胞数目增加
B．分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，源于细胞内化学物质的改变
C．细胞分化的前途在胚胎发育的早期就已决定，不能逆转
D．动物不具有发育成完整新个体的潜能的体细胞
D
细胞分化是在遗传物质不发生改变的情况下，由于细胞内主要蛋白质的种类发生变化而使细胞呈现出不同的形态、结构和生理功能，细胞的数目并不增加；细胞分化的前途在胚胎发育的早期就已决定，不可逆转；高等动物的体细胞仍具有发育成完整新个体的潜能，只是其全能性受到限制。
3.下列有关细胞全能性的叙述中，不正确的是(　　)
A．克隆羊的诞生证明了已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性
B．生物体内细胞由于分化，全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高
D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
C
克隆羊的诞生证明了已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性；多细胞生物体内的每一个体细胞都是经过有丝分裂形成的，都含有发育成完整个体所必需的全套遗传物质，都具有全能性，但在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的，即基因的选择性表达，因此没有实现全能性；卵细胞是已分化的细胞；植物细胞在离体和一定营养条件下可表现出全能性。
4.（2024·浙江6月高考）同一个体的肝细胞和上皮细胞都会表达一些组织特异性的蛋白质。下列叙述错误的是 （ ）
A.肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质
B.肝细胞和上皮细胞所含遗传信息相同
C.肝细胞的形成是细胞分裂、分化的结果
D.上皮细胞的形成与基因选择性表达有关
A
肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质，如呼吸酶，A错误；肝细胞和上皮细胞是由同一受精卵分化而来的，所含遗传信息相同，B正确；肝细胞和上皮细胞的形成是细胞分裂、分化的结果，与基因选择性表达有关，C、D正确。
5. 请据图回答：
（1）①→②、①→④的过程叫做_____________。
（2）①→③的过程叫做__________________。
（3）③→⑤的过程叫做_______________。
（4）①～⑤所示的各细胞群中，具有分裂能力的是
标号________所示的细胞群。
（5）若从②中取一个细胞，在适宜条件下培养，结
果产生了一个新个体，这体现了_____________。
（6）组成②③④的细胞在_____、_____和_________
上是不同的，因此它们属于不同的_____________。
细胞的分化
细胞的分裂
细胞的生长
①③⑤
分析图可以得出细胞群②、③、④均是来自细胞群①经有丝分裂产生的子细胞，②、③、④三个细胞群细胞的形态不同，结构基本相同(都有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核)，但发生了特化，如②的细胞壁增厚，④的液泡较大。依据形态、结构与其功能相适应的原理，②、③、④的细胞功能不同，它们分属于不同的组织。从①→②和①→④过程中，细胞在形态、结构和生理功能上产生了稳定性差异，这种变化叫细胞的分化。①→③一个细胞分裂成两个细胞，这是细胞的分裂，③→⑤细胞的体积由小变大这是细胞的生长。③、⑤细胞和①细胞群的细胞均有壁薄、质浓、核大、液泡小或无的特点，均具有分裂能力。
细胞的全能性
形态 结构 生理功能
组织
6.1958年，美国科学家斯图尔德将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株(如图)。请分析：
(1)科学家所用的生物技术称为 。
(2)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过
分裂来完成的。
(3)细胞团中的相同的细胞在发育成胚状体和植株过
程中，形态、结构和生理功能逐渐向不同方向发生
了变化，这种现象叫做细胞的 。
(4)本实验说明植物细胞具有 。
(5)在整个过程中，细胞必须从培养基中获得 和小分子有机物等营养物质。
植物组织培养
有丝
分化
全能性
无机盐、水
图中将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞在一定的营养物质(水、无机盐和小分子有机物等)、激素和其他外界条件的培养下，由单个细胞发育成完整的新植株，这种生物技术称为植物组织培养。分离出来的胡萝卜根细胞通过有丝分裂，使细胞数目增多成为细胞团。
地球上一切美丽的东西都来源于太阳，
而一切美好的东西都来源于人。
——普朗克

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