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1、第六章第二节细胞的分化第1页，共37页，编辑于2022年，星期三学习目标 说出细胞分化的概念及在生物个体发育中的意义 举例说明细胞的全能性在生产实践与科学研究中的作用，说出细胞全能性的实质及植物细胞和动物细胞全能性的不同点，能够区分具体细胞全能性的大小第2页，共37页，编辑于2022年，星期三受精作用受精作用第3页，共37页，编辑于2022年，星期三 成年人全身细胞总数约成年人全身细胞总数约 10 101414个个,细胞种类有细胞种类有200200多种多种，这么多种类细胞均这么多种类细胞均来自一个来自一个受精卵受精卵。有丝分裂有丝分裂假如，细胞只有有丝分裂，我们人假如，细胞只有有丝分裂，我们人
2、会是什么样子呢？会是什么样子呢？思考：思考：第4页，共37页，编辑于2022年，星期三分裂分裂第5页，共37页，编辑于2022年，星期三红细胞红细胞肌肉细胞肌肉细胞第6页，共37页，编辑于2022年，星期三功能：光合作用功能：光合作用功能：保护功能功能：保护功能功能：贮藏营养物质功能：贮藏营养物质分化分化第7页，共37页，编辑于2022年，星期三1 1、概念概念：在个体发育中，在个体发育中，由一个或一种细胞增殖由一个或一种细胞增殖产生产生的后代的后代，在在形态、结构和形态、结构和生理生理功能功能上上发生稳定性差异发生稳定性差异的过程。的过程。一、细胞分化一、细胞分化第8页，共37页，编辑于20
3、22年，星期三 2 2、细胞分化的特点：、细胞分化的特点：（1 1）一般来说分化了的细胞将一直保持分化后的）一般来说分化了的细胞将一直保持分化后的状态直到死亡，细胞分化具有状态直到死亡，细胞分化具有稳定稳定性和性和不可逆不可逆性。性。（2 2）细胞分化发生在整个生命进程中，所以具有）细胞分化发生在整个生命进程中，所以具有持久持久性。性。胚胎（动物）时期达到最大限度。胚胎（动物）时期达到最大限度。（3 3）细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是）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，具有生物个体发育的基础，具有普遍普遍性。性。第9页，共37页，编辑于2022年，星期三3 3、
4、细胞分化、细胞分化的的意义意义：（1 1）是个体发育的基础。能形成具有特定形态、结）是个体发育的基础。能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。构和功能的组织和器官。（2 2）使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于）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。提高各种生理功能的效率。第10页，共37页，编辑于2022年，星期三那么细胞分化的实质是什么？为什么会产生细胞分化？思考思考第11页，共37页，编辑于2022年，星期三 在红细胞中，与血红蛋白合成有关在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白合的基因处于活动状态，与肌动蛋白合成有关的基因处于关闭状
5、态。成有关的基因处于关闭状态。在肌细胞中，与肌动蛋白合成有关的在肌细胞中，与肌动蛋白合成有关的基因处于活动状态，而与血红蛋白合成基因处于活动状态，而与血红蛋白合成有关的基因处于关闭状态。有关的基因处于关闭状态。细胞分化的机理：细胞分化的机理：不同细胞中遗传信息的执行不同细胞中遗传信息的执行情况不同，是情况不同，是基因的基因的“选择性选择性”表达表达。就一个个体来说，各种细胞具有完就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息。只是在不同细胞全相同的遗传信息。只是在不同细胞中遗传信息的执行情况不同。中遗传信息的执行情况不同。第12页，共37页，编辑于2022年，星期三既然细胞分化具有稳定性、持久
6、性、不既然细胞分化具有稳定性、持久性、不可逆性，那么已经发生高度分化的细胞，可逆性，那么已经发生高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗它细胞吗?思考：思考：第13页，共37页，编辑于2022年，星期三19581958年，美国科学年，美国科学家斯图尔德用胡萝家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完地培育出了一棵完整的植株。整的植株。实验证明：高度分化的植物细实验证明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的胞仍然具有发育成完整植株的潜能潜能，即，即植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性。第14页，共37页，编辑于202
7、2年，星期三二、细胞的全能性二、细胞的全能性1 1、概念概念：细胞的全能性是指细胞的全能性是指已经分化已经分化的细胞的细胞,仍然仍然具有发育成完整个体的具有发育成完整个体的潜能潜能。思考：思考：为什么任意一个体细胞会具有发育为什么任意一个体细胞会具有发育成完整个体的潜能？成完整个体的潜能？体细胞内含有本生物物种全体细胞内含有本生物物种全套的遗传信息！套的遗传信息！第15页，共37页，编辑于2022年，星期三植物组织培养植物组织培养:是指在无菌和人工控制的环境条件下，是指在无菌和人工控制的环境条件下，利用适当的培养基，对离体的植物器官、组织及细胞利用适当的培养基，对离体的植物器官、组织及细胞进行
8、培养，使其再生完整植株的技术。进行培养，使其再生完整植株的技术。条件：条件：细胞或组织在离体的情况下；无菌；有一定营养细胞或组织在离体的情况下；无菌；有一定营养物质的培养液、激素物质的培养液、激素(生长素和细胞分裂素生长素和细胞分裂素)及适宜的外界及适宜的外界环境。环境。第16页，共37页，编辑于2022年，星期三切取茎段置于培养基上切取茎段置于培养基上拟拟南南芥芥第17页，共37页，编辑于2022年，星期三茎段从两端开始膨大加粗茎段从两端开始膨大加粗形成愈伤组织形成愈伤组织脱分化脱分化第18页，共37页，编辑于2022年，星期三再分化再分化第19页，共37页，编辑于2022年，星期三植物细胞
9、全能性的应用：植物细胞全能性的应用：蝴蝶兰的大规模生产蝴蝶兰的大规模生产快速繁殖花卉、蔬菜快速繁殖花卉、蔬菜第20页，共37页，编辑于2022年，星期三第21页，共37页，编辑于2022年，星期三第22页，共37页，编辑于2022年，星期三动物细胞是否具有全能性？动物细胞是否具有全能性？用非洲爪蟾的蝌蚪做用非洲爪蟾的蝌蚪做实验实验第23页，共37页，编辑于2022年，星期三克隆羊的全过程克隆羊的全过程白面羊乳腺细白面羊乳腺细胞的细胞核胞的细胞核黑面羊卵细黑面羊卵细胞的细胞质胞的细胞质融合融合新的细胞新的细胞代孕母羊代孕母羊白面羊的克隆羊白面羊的克隆羊体外培养体外培养 一段时间一段时间第24页，
10、共37页，编辑于2022年，星期三非洲爪蟾和非洲爪蟾和“多利多利”的诞生证明的诞生证明:已分化的已分化的动物动物体细胞的体细胞的细胞核细胞核具有全能性。具有全能性。为什么细胞核具有发育成完整个体的潜能？为什么细胞核具有发育成完整个体的潜能？但是目前为止但是目前为止,人们人们还没有成功地还没有成功地将将单个已分化的单个已分化的动物体细胞动物体细胞培养成新的个体。培养成新的个体。细胞核中有遗传物质。细胞核中有遗传物质。第25页，共37页，编辑于2022年，星期三长江女神长江女神 白鳍豚（水中大熊猫）白鳍豚（水中大熊猫）丹顶鹤丹顶鹤动物细胞核全能性的应用：动物细胞核全能性的应用：用用克隆技术克隆技术
11、拯救濒危动物拯救濒危动物第26页，共37页，编辑于2022年，星期三三、干细胞三、干细胞概念：概念：动物和人体内仍保留着少数动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞具有分裂和分化能力的细胞。第27页，共37页，编辑于2022年，星期三分类：分类：按发育时期按发育时期分为分为胚胎干细胞胚胎干细胞和和体干细胞体干细胞第28页，共37页，编辑于2022年，星期三按全能性大小按全能性大小（1 1）全能干细胞：是从哺乳动物的早期胚胎中分离出）全能干细胞：是从哺乳动物的早期胚胎中分离出来的，可分化成人体的各种细胞，构成人体的各种组织来的，可分化成人体的各种细胞，构成人体的各种组织和器官，最终和器官
12、，最终发育成一个完整的个体发育成一个完整的个体。（2 2）多能干细胞：胚胎干细胞进一步分化，可以形成各种组）多能干细胞：胚胎干细胞进一步分化，可以形成各种组织干细胞，它具有形成一种器官的多种组织的潜能，但织干细胞，它具有形成一种器官的多种组织的潜能，但不能不能发育成完整的个体发育成完整的个体。（3 3）专能干细胞：多能干细胞进一步分化成为专能干细胞，）专能干细胞：多能干细胞进一步分化成为专能干细胞，专能干细胞专能干细胞只能分化成某一类型的细胞只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞专门，如神经干细胞专门分化成各类神经细胞。分化成各类神经细胞。第29页，共37页，编辑于2022年，星期三 造造血血
13、干干细细胞胞红红细细胞胞血血小小板板白细胞白细胞骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞第30页，共37页，编辑于2022年，星期三 在我们体内，红细胞的寿命为在我们体内，红细胞的寿命为120120天左右，白天左右，白细胞的寿命更短，只有细胞的寿命更短，只有5-75-7天。这些血天。这些血细胞都是细胞都是失去了分裂能力失去了分裂能力的细胞。的细胞。白血病患者的血液中出现了大量的异常白白血病患者的血液中出现了大量的异常白细胞，而正常的血细胞又明显减少。细胞，而正常的血细胞又明显减少。通过通过骨髓移植骨髓移植可以有效地治疗白血病。可以有效地治疗白血病。讨论：讨论：1 1 为
14、什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死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？亡而减少？健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。2 2 骨髓与血细胞的形成有什么关系？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。不同种类的血细胞。第31页，共37页，编辑于2022年，星期三新华社北京新华社北京9 9月月4 4日电日电 篮球巨星姚明在中国人民大学现场篮球巨星姚明在中国人民大学现场采集血样，加入中华骨髓库捐献造血采集血样，加入中华骨髓库捐献造血干细胞的
15、志愿者行列，并承诺，一旦干细胞的志愿者行列，并承诺，一旦配型成功，将为患者捐献造血干细胞。配型成功，将为患者捐献造血干细胞。与他一同行动的还有中国大学生男子与他一同行动的还有中国大学生男子超级联赛的运动员们。超级联赛的运动员们。在这个名为在这个名为“大超大超中华骨中华骨髓库校园爱心之旅髓库校园爱心之旅”启动仪式上，姚启动仪式上，姚明手执一颗红心模型，将中华骨髓库明手执一颗红心模型，将中华骨髓库的标志补充完整，象征发扬的标志补充完整，象征发扬“人道、人道、博爱、奉献博爱、奉献”的红十字精神。的红十字精神。第32页，共37页，编辑于2022年，星期三1 1、利用干细胞，人体组织器官将能再生、利用干
16、细胞，人体组织器官将能再生 新闻背景英国足球名星新闻背景英国足球名星-贝克汉姆储存来自他刚出生时留下的脐贝克汉姆储存来自他刚出生时留下的脐带血干细胞，以便万一他在赛场上重要器官受伤，则可以接受干细胞移带血干细胞，以便万一他在赛场上重要器官受伤，则可以接受干细胞移植手术治疗。植手术治疗。干细胞的研究及应用干细胞的研究及应用第33页，共37页，编辑于2022年，星期三2 2、移植弟弟脐带血治好血癌！、移植弟弟脐带血治好血癌！3 3岁女童健康岁女童健康成长成长 一出世就患上急性骨髓性白血病（俗称血一出世就患上急性骨髓性白血病（俗称血癌）的华裔女婴，被医生诊断只有癌）的华裔女婴，被医生诊断只有10%1
17、0%的存活的存活率。她过后好不容易等到弟弟出世，成功以率。她过后好不容易等到弟弟出世，成功以弟弟的脐带血干细胞移植活命。今年弟弟的脐带血干细胞移植活命。今年3 3岁的她，岁的她，不曾感冒和咳嗽，成了健康宝宝。不曾感冒和咳嗽，成了健康宝宝。第34页，共37页，编辑于2022年，星期三3 3、克隆人体器官，用于器官移植、克隆人体器官，用于器官移植心脏移植心脏移植肾脏移植肾脏移植第35页，共37页，编辑于2022年，星期三细胞全能性大小的比较：细胞全能性大小的比较：在在受精卵、受精卵、生殖细胞、生殖细胞、高度分化的动高度分化的动物细胞中，全能性最大的是物细胞中，全能性最大的是_,_,最小的是最小的是
18、_。细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞分化程度越细胞分化程度越高高，全能性越，全能性越_；分化程；分化程度越度越低低，全能性越，全能性越_。另外，植物细胞全能性另外，植物细胞全能性_动物细胞！动物细胞！低低高高高于高于第36页，共37页，编辑于2022年，星期三一、细胞分化一、细胞分化1 1、概念：、概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结形态、结构和生理功能构和生理功能上发生上发生稳定性稳定性差异的过程差异的过程2 2、特点：、特点：3 3、机理：、机理：不同细胞中不同细胞中遗
19、传信息的执行情况遗传信息的执行情况不同不同持久性持久性不可逆性不可逆性稳定性稳定性小结：小结：二、细胞的全能性二、细胞的全能性1 1、概念：、概念：指已经分化了的细胞，仍然具有发育成完整个体的指已经分化了的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能潜能。2 2、应用：应用：植物组织培养繁殖花卉和蔬菜、动物克隆技术植物组织培养繁殖花卉和蔬菜、动物克隆技术3 3、条件：条件：离体、适宜条件离体、适宜条件4 4、干细胞的概念：、干细胞的概念：动物和人体内仍保留着少数动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化具有分裂和分化 能力的细胞。能力的细胞。5 5、细胞的全能性大小：、细胞的全能性大小：受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞 第37页，共37页，编辑于2022年，星期三