細胞的分化（課件）高一上學期生物人教版必修1

本節(jié)聚焦:什么是細胞分化？細胞分化的生物學意義是什么？怎樣理解細胞的全能性？必修1/第6章/細胞的生命歷程/第2節(jié)細胞的分化在人體內(nèi)，紅細胞的壽命約120d左右，白細胞的壽命為5～7d。這些血細胞是失去分裂能力的細胞。

白血病患者的血液中出現(xiàn)大量的異常白細胞，而正常的血細胞明顯減少。通過骨髓移植可以有效地治療白血病。

討論

1.為什么健康人的血細胞數(shù)量不會隨著血細胞的死亡而減少？正常白細胞(放大2000倍)健康人會不斷產(chǎn)生新的血細胞，補充到血液中去。2.骨髓與白細胞的形成有什么關(guān)系？骨髓中的造血干細胞能夠通過增殖和分化，不斷產(chǎn)生多種血細胞。一.細胞分化及其意義在胚胎發(fā)育的早期，各個細胞彼此相似。通過細胞的有絲分裂，細胞的數(shù)量越來越多。與此同時，這些細胞又逐漸向不同方向變化。比較構(gòu)成人體組織的細胞構(gòu)成人體器官有四種組織：上皮組織、肌肉組織、結(jié)締組織和神經(jīng)組織。組織由形態(tài)相似，結(jié)構(gòu)、功能相同的細胞構(gòu)成。上皮細胞骨骼肌細胞軟骨細胞神經(jīng)細胞比較構(gòu)成人體組織的細胞討論1.這些細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上有什么不同？這些細胞形態(tài)相差很大，結(jié)構(gòu)上也有區(qū)別，功能上各不相同，但總體上都由細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核構(gòu)成。2.這些細胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的細胞，正常情況下，它們還能恢復成早期胚胎細胞嗎？一種組織的細胞會不會轉(zhuǎn)變成其他組織的細胞？正常情況下，它們不能恢復成早期胚胎細胞，也不會轉(zhuǎn)變成其他組織的細胞。一.細胞分化及其意義與動物一樣，同一植物體中也存在各不相同的細胞。細胞質(zhì)中有大量的葉綠體，能夠進行光合作用。葉肉細胞表皮細胞保護作用，細胞質(zhì)中沒有葉綠體，而在細胞壁上形成明顯的角質(zhì)層。儲藏細胞沒有葉綠體，也沒有角質(zhì)層，細胞中儲藏這許多營養(yǎng)物質(zhì)。追根溯源，同一植物體的這些細胞也都來自一群彼此相似的早期胚細胞。一.細胞分化及其意義在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，叫作細胞分化。1.概念：2.細胞分化的特點：①持久性：②普遍性：③穩(wěn)定性：細胞分化貫穿于生物體整個生命活動過程中，分化的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。細胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)。一般來說，分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，不能再回到分化前的狀態(tài)，直到細胞死亡(不可逆性)。一.細胞分化及其意義3.意義：細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)；細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。4.細胞分化的實質(zhì)：個體發(fā)育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同，即基因的選擇性表達。紅細胞合成血紅蛋白血紅蛋白基因開啟肌細胞合成肌動蛋白肌動蛋白基因開啟遺傳信息相同蛋白質(zhì)有差異二.細胞的全能性早期胚胎通過細胞分裂和分化逐漸發(fā)育，形成各種組織和器官。如果給予一定的條件，這些組織和器官中高度分化的細胞，能像早期胚胎細胞那樣，再分化成其他細胞嗎？細胞的全能性閱讀下面的資料。

資料1

1958年，美國科學家斯圖爾德取胡蘿卜韌皮部的一些細胞，放入含有植物激素、無機鹽和糖類等物質(zhì)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結(jié)果這些細胞旺盛地分裂和生長，形成一個細胞團塊，繼而分化根、莖和葉，移栽到花盆后，長成了一株新的植株。細胞的全能性韌皮部：韌皮部是指植物體內(nèi)具有運輸產(chǎn)物、貯藏和支持功能的一種組織，屬于輸導組織。韌皮部的主要功能是將葉片的光合產(chǎn)物運送到植物的各個部位。韌皮部細胞屬于已分化細胞。取韌皮部、離體培養(yǎng)。①②③⑥④⑤胡蘿卜經(jīng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株①②③⑥④⑤胡蘿卜經(jīng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株細胞的全能性脫分化：

讓已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細胞的過程。再分化：

在培養(yǎng)過程中重新分化根或芽等器官的過程。脫分化再分化取韌皮部、離體培養(yǎng)。細胞的全能性植物組織培養(yǎng)條件：(1)離體；(2)植物激素；(3)一定的營養(yǎng)條件如:無機鹽、糖類等；(4)適宜的環(huán)境（pH、溫度等）；(5)無菌環(huán)境。植物組織培養(yǎng)過程：(胡蘿卜根韌皮部細胞)外植體愈傷組織胚狀體幼苗脫分化再分化①②③⑥④⑤胡蘿卜經(jīng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株脫分化再分化取韌皮部、離體培養(yǎng)。細胞的全能性討論：1.從資料1中可以得出什么結(jié)論？已經(jīng)分化的細胞在離體培養(yǎng)下能夠形成完整植物體。2.如果將胡蘿卜韌皮部細胞換成其他高度分化的植物細胞，在適宜條件下，這些細胞也能形成新的植株嗎？能思考：與傳統(tǒng)的雜交技術(shù)相比，植物組織培養(yǎng)技術(shù)有哪些特點（優(yōu)點）？繁殖周期短，繁殖速度快，不受季節(jié)限制，同時還能保持植物的優(yōu)良品質(zhì)?？蓪崿F(xiàn)工廠化生成。細胞的全能性資料2科學家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做實驗，將它的腸上皮細胞的核移植到去核的卵細胞中，結(jié)果獲得了新的個體。討論：3.將腸上皮細胞單獨培養(yǎng)獲得新的個體嗎？與資料1中的實驗相比，你能從資料2中的實驗得出什么結(jié)論？與資料1中的實驗相比，資料2中的實驗說明已分化的動物細胞的細胞核仍具有全能性。不能獲得新的個體非洲爪蟾的核移植示意圖高度分化的細胞仍保留著該物種個體發(fā)育所需的全套基因。二.細胞的全能性1.概念：細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。如:受精卵、動物和人體的早期胚胎細胞、卵細胞（發(fā)育成雄蜂）、植物體的分生組織也具有全能性。2.原因：3.應用：利用植物細胞的全能性，通過植物組織培養(yǎng)的方法，快速繁殖花卉和蔬菜等作物，培養(yǎng)微型觀賞植株，拯救瀕危物種。二.細胞的全能性動物細胞是否也具有全能性呢？同植物組織培養(yǎng)相比，在動物中做類似的實驗要復雜困難的多。到目前為止，人們還沒有成功的將單個已分化的動物體細胞培養(yǎng)成新的個體。

1996年誕生的克隆羊“多莉”，我國科學家于2017年獲得了世界上首批體細胞克隆猴“中中”和“華華”，就是將體細胞移植到去核的卵細胞中培育成的。說明已分化的動物細胞的細胞核仍具有全能性。已分化的動物細胞的細胞核的全能性需要借助卵細胞的細胞質(zhì)才能體現(xiàn)出來。卵母細胞動物細胞取核去核移入重組細胞發(fā)育新胚胎胚胎移植克隆動物二.細胞的全能性4.全能性的比較：細胞分化程度越高，全能性越低；細胞分化程度越低，全能性越高。植物細胞的全能性>動物細胞全能性；受精卵>生殖細胞(精卵細胞)>體細胞；受精卵→胚胎干細胞→多能干細胞→專能干細胞

→體細胞分裂能力逐漸減弱，分化程度逐漸增加，全能性逐漸下降為什么已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性？已分化的動物體細胞的細胞核中含該動物幾乎全部的遺傳物質(zhì)(少數(shù)遺傳物質(zhì)在線粒體的DNA中)。三.干細胞有。如：植物體內(nèi)的分生組織細胞（如根尖分生區(qū)細胞）；動物體內(nèi)的干細胞。除受精卵外，生物體內(nèi)有沒有具有分裂分化能力的細胞？

1.定義：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞，這些細胞叫做干細胞。例如：人的骨髓中有許多造血干細胞，它們能夠通過增殖和分化，不斷產(chǎn)生紅細胞、白細胞和血小板，補充到血液中去。例如：臍帶血中含有大量的干細胞，可以培養(yǎng)并分化成人體的各種血細胞。目前，臍帶血干細胞可以用于治療血液系統(tǒng)疾病。三.干細胞

2.種類：(1)全能干細胞：如：受精卵，胚胎干細胞。如：造血干細胞。如：神經(jīng)干細胞，上皮基底層干細胞。(2)多能干細胞：(3)專能干細胞：3.應用：目前，臍帶血干細胞可以用于治療血液系統(tǒng)疾病。造血干細胞血小板紅細胞白細胞人體許多疾病或意外仿害，都是由組織或器官受到損傷而引起的。如果能夠在體外保存和培養(yǎng)各種干細胞，使之形成組織或器官，不就可以對受到損傷的組織或器官進行修復或更換了嗎？這正是許多科學家目前研究的課題，但任務艱巨，難度極大。有興趣的同學可以查閱相關(guān)資料，了解干細胞研究的新進展。練習與應用一、概念檢測1.判斷下列有關(guān)細胞分化與細胞全能性關(guān)系的表述是否正確。（1）受精卵沒有分化，所以沒有全能性。()（2）細胞的分化程度越高,表現(xiàn)出來的全能性就越弱。()×√練習與應用一、概念檢測2.將自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化為“胰島樣”細胞，以替代損傷的胰島B細胞，達到治療糖尿病的目的。下列敘述正確的是()

A.骨髓干細胞與“胰島樣”細胞的基因組成不同，基因表達情況不同B.“胰島樣”細胞與胰島B細胞基因組成不同，基因表達情況相同C.骨髓干細胞與“胰島樣”細胞基因組成相同，基因表達情況也相同D.骨髓干細朐與胰島B細朐的基因組成相同，基因表達情況不同D3.在一個多細胞的生物體內(nèi)，存在著各種在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上具有差異的細胞，這是因為()

A.細胞發(fā)生了變異

B.不同細胞的基因不同

C.某些細胞失去了全能性

D.不同