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1、 第五章第五章 第二节第二节 细胞分化、衰老和凋亡细胞分化、衰老和凋亡细胞分化细胞分化细胞的全能性细胞的全能性高等动物主要细胞类群高等动物主要细胞类群神经细胞神经细胞上皮细胞上皮细胞肌肉细胞肌肉细胞骨细胞骨细胞红细胞红细胞细胞的有丝分裂细胞的有丝分裂仅有细胞的增殖，受精卵能形成仅有细胞的增殖，受精卵能形成许多不同类型的细胞，进而发育许多不同类型的细胞，进而发育成多细胞生物体吗？成多细胞生物体吗？示意图：示意图：细胞分化细胞分化物种细胞数目 细胞种类水绵103510涡虫109100人10147200情境思考 观察以下几种生物的细胞数目和种类受精卵受精卵细胞的分裂和分化细胞的分裂和分化想一想：有性
2、生殖生物的生命起点于 为什么一个受精卵能形成不同类型的细胞，这与 有关。例植物受精卵一群彼此相似的早期胚细胞分裂分裂分化分化植物体的不同细胞继续分裂继续分裂例动物受精卵一群彼此相似的早期胚细胞分裂分裂分化分化 动物体的不同细胞继续分裂继续分裂一、细胞分化一、细胞分化v在我们体内，红细胞的寿命为在我们体内，红细胞的寿命为120d左右，左右，白细胞的寿命为白细胞的寿命为5-7d。v白血病患者的血液中出现大量异常的白细白血病患者的血液中出现大量异常的白细胞，而正常的血细胞明显减少。通过骨髓胞，而正常的血细胞明显减少。通过骨髓移植可以有效的治疗白血病。移植可以有效的治疗白血病。？为什么健康人的血细胞数
3、量不会随着血细？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胞的死亡而减少？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干细胞骨髓干细胞单核单核细胞细胞粒细胞粒细胞红细胞红细胞血小板血小板淋巴细胞淋巴细胞造血干细胞造血干细胞一、细胞分化一、细胞分化1.概念概念:2.同一种类型的细胞同一种类型的细胞经细胞分裂后经细胞分裂后,逐渐在逐渐在形态结构和生理功能形态结构和生理功能上形成上形成稳定性稳定性的差异的差异,产生产生不同的细胞类不同的细胞类群群的过程称为细胞分化的过程称为细胞分化。遗传物质没有改变，不同组织的细遗传物质没有改变，不同组织的细胞共同来源于受精卵，经有丝分裂胞
4、共同来源于受精卵，经有丝分裂产生。产生。1.1.细胞分化是否意味着细胞中遗传物质细胞分化是否意味着细胞中遗传物质 发生改变？为什么发生改变？为什么?2.2.同样来自一个受精卵同样来自一个受精卵,且每个细胞都且每个细胞都携带有相同的遗传信息携带有相同的遗传信息,为什么还会出为什么还会出现差异现差异?红细胞红细胞肌肉细胞肌肉细胞细细胞胞分分化化细细胞胞分分化化血红蛋白血红蛋白肌球蛋白肌球蛋白基因表达基因表达基因表达基因表达具有收缩和具有收缩和舒张的作用舒张的作用具有运输具有运输氧气的作用氧气的作用一、细胞分化一、细胞分化2.实质实质:基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果细胞分化是否只发生在人的
5、胚胎发育阶段细胞分化是否只发生在人的胚胎发育阶段,还还是贯穿于整个生命进程中是贯穿于整个生命进程中?这说明细胞分化具这说明细胞分化具有什么特点有什么特点?细胞分化具有持久性细胞分化具有持久性细胞分化发生在生物体的整个生命过程，细胞分化发生在生物体的整个生命过程，在在胚胎期胚胎期达到最大限度。达到最大限度。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？想一想提示提示：健康人会不断产生新的血细胞，补健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。充到血液中去。这也说明细胞的分化伴随这也说明细胞的分化伴随生物体的发育和整个生命进程。生物体的发育和整个生命进程。下列事实说明细胞分化还具有哪些特点下列
6、事实说明细胞分化还具有哪些特点?在细胞分化过程中在细胞分化过程中,假如当假如当A A细胞分化形成细胞分化形成B B细细胞后胞后,一般不会再表现出一般不会再表现出B B细胞反方向分化形成细胞反方向分化形成A A细胞细胞,这说明细胞分化具有这说明细胞分化具有不可逆性不可逆性离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不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。这说明细胞分化具有会变成其他类型的细胞。这说明细胞分化具有 稳定性稳定性3.特点特点:持久性持久性不可逆性不可逆性稳定性稳定性植物器官切片图植物器官切片图天竺葵天竺葵筛管筛管导管导管根冠根冠分生区分生区伸长区伸长区成熟区
7、成熟区(根毛区根毛区)根尖根尖保卫细胞保卫细胞气气孔孔这些形态结构和这些形态结构和功能不同的细胞功能不同的细胞群是如何产生群是如何产生?细胞分化对多细胞生物体有何意义？细胞分化对多细胞生物体有何意义？受精卵受精卵 多次多次有丝分裂有丝分裂许许多多细细胞胞继续分裂继续分裂增加体细胞数量增加体细胞数量细胞分化细胞分化 各各种种组组织织器器官官系系统统高高等等动动物物体体绿色开花绿色开花 植物体植物体形成形成受精卵受精卵有丝有丝分裂分裂细胞细胞分化分化系系统统人人体体骨细胞骨细胞上皮上皮细胞细胞肌肉肌肉 细胞细胞神经神经细胞细胞上皮组织上皮组织肌肉组织肌肉组织神经组织神经组织骨组织骨组织器器官官细细
8、胞胞分分化化分生组织分生组织保护组织保护组织输导组织输导组织营养组织营养组织器器官官如：叶如：叶绿色开花绿色开花植物体植物体4.4.对多细胞生物体的意义对多细胞生物体的意义 能增加细胞的类型，使细胞趋于专门化，能增加细胞的类型，使细胞趋于专门化，由不同的细胞类群构成多种由不同的细胞类群构成多种组织组织，再进一步，再进一步形成形成结构完整结构完整和和功能统一功能统一的多细胞生物体的多细胞生物体。二、细胞的全能性二、细胞的全能性成熟胡萝卜成熟胡萝卜 植株植株肉质根薄片肉质根薄片切取切取在培养基中在培养基中离体培养离体培养胚状体发育胚状体发育转接转接试管苗试管苗移栽成活移栽成活这一实验能证实这一实验
9、能证实植物细胞具有生植物细胞具有生长发育的全能性长发育的全能性吗吗?为什么为什么?成熟胡成熟胡萝卜萝卜 植株植株肉质根肉质根薄片薄片切切取取在培养基在培养基中离体培中离体培养养胚状体发胚状体发育育转接转接试管试管苗苗移栽移栽成活成活实验证明：高度分实验证明：高度分化的植物细胞在适化的植物细胞在适宜的条件下仍具有宜的条件下仍具有发育成完整植株的发育成完整植株的潜在能力，这就是潜在能力，这就是植物细胞的全能性植物细胞的全能性。二、细胞的全能性二、细胞的全能性1.植物细胞的全能性植物细胞的全能性:2.(1)概念：高度分化的植物细胞在适概念：高度分化的植物细胞在适宜的条件下具有发育成完整植株的潜宜的条
10、件下具有发育成完整植株的潜能。能。2.植物组织培养技术植物组织培养技术(1)过程过程:(2)原因：原因：已分化的植物细胞具有保持本已分化的植物细胞具有保持本 物种遗传特性的全部遗传物质物种遗传特性的全部遗传物质离体的组织或细胞离体的组织或细胞愈伤组织愈伤组织离体的组织离体的组织或细胞或细胞愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化胚状体胚状体胚状体胚状体试管苗试管苗新植株新植株新植株新植株发育发育在培养基上生长增殖在培养基上生长增殖细胞分裂细胞分裂细胞细胞分化分化离体离体的组织的组织或细胞或细胞愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化细胞分裂细胞分裂 细胞分化细胞分化胚状体胚状体新植株新植株发育发育(1)(1)过程过程
11、:二、细胞的全能性二、细胞的全能性1.植物细胞的全能性植物细胞的全能性:2.2.植物组织培养技术植物组织培养技术(1)(1)概念：概念：高度分化高度分化的植物细胞具有发的植物细胞具有发育成完整植株的潜能。育成完整植株的潜能。(2)(2)原因：已分化的细胞具有保持本物种原因：已分化的细胞具有保持本物种 遗传特性的全部遗传物质遗传特性的全部遗传物质1.植物组织培养技术在研究植物生理方面有植物组织培养技术在研究植物生理方面有何作用何作用?可可以以研研究究植植物物离离体体的的组组织织或或细细胞胞在在不不受受植植物物体体其其他他部部分分干干扰扰的的条条件件下下的的生生长长和和分分化化规规律律;可可以以通
12、通过过改改变变培培养养的的条条件件来来影影响响它它们们的生长和分化。的生长和分化。2.植物组织培养技术有哪些优点植物组织培养技术有哪些优点?在生产实践上有何应用在生产实践上有何应用?1 1、可以保留亲本的一些优良性状、可以保留亲本的一些优良性状,用于培用于培育植物优良品种育植物优良品种;2 2、取材少、取材少,培养材料经济培养材料经济;3 3、人为控制培养条件、人为控制培养条件,不受自然条件影响不受自然条件影响;4 4、可以快速繁殖植物、可以快速繁殖植物,可用于大规模栽培可用于大规模栽培;5 5、可以拯救濒危物种等。、可以拯救濒危物种等。2.动物具有全能性的细胞动物具有全能性的细胞v受精卵受精
13、卵v早期的胚胎细胞早期的胚胎细胞v已分化的动物体细胞的已分化的动物体细胞的细胞核细胞核具有全能性具有全能性非洲爪蟾的蝌蚪实验非洲爪蟾的蝌蚪实验新个体新个体单个已分化的细胞新个体新个体肠上皮细胞卵细胞 克隆羊克隆羊“多利多利”动物体细胞的动物体细胞的细胞核细胞核具有全能性具有全能性结论非洲爪蟾的非洲爪蟾的蝌蚪实验蝌蚪实验克隆羊多克隆羊多利的产生利的产生事实 说明高度分化的动物细胞，从整个细胞来说，不能高度分化的动物细胞，从整个细胞来说，不能表现出细胞全能性。但是，它的表现出细胞全能性。但是，它的细胞核细胞核仍然保仍然保持着持着全能性全能性，因为它的细胞核内含有保持物种，因为它的细胞核内含有保持物
14、种遗传特性的遗传特性的全套遗传物质全套遗传物质。干细胞干细胞v在动物和人体内仍然保留着少数具有分裂在动物和人体内仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，叫做干细胞。和分化能力的细胞，叫做干细胞。v例如：胚胎干细胞，造血干细胞例如：胚胎干细胞，造血干细胞 干细胞的研究为替换病变的组织和器官，某些癌症和遗传病的治疗带来新的希望。全能性大比拼全能性大比拼v根据物种不同：植物细胞根据物种不同：植物细胞动物细胞动物细胞v根据分化程度不同：受精卵根据分化程度不同：受精卵干细胞干细胞体细体细胞胞v根据分裂能力大小：分裂能力强的细胞根据分裂能力大小：分裂能力强的细胞分分裂能力弱的细胞，如：分生区细胞裂能力弱的
15、细胞，如：分生区细胞成熟区成熟区细胞细胞1.1.细胞分化不同于细胞增殖的主要特点细胞分化不同于细胞增殖的主要特点()()A.细胞的数量增多细胞的数量增多 B.细胞的体积增大细胞的体积增大 C.细胞的化学成分含量的变化细胞的化学成分含量的变化 D.能形成各种不同的细胞和组织能形成各种不同的细胞和组织D2.细胞分化的结果是细胞分化的结果是 ()A.形成不同的组织形成不同的组织 B.形成不同的器官形成不同的器官 C.形成不同的系统形成不同的系统 D.形成不同的个体形成不同的个体A3.3.细胞分化过程中细胞分化过程中,不会出现不会出现()()A.A.细胞表面结构的改变细胞表面结构的改变 B.B.细胞器
16、种类和数量的改变细胞器种类和数量的改变 C.C.蛋白质种类和数量的改变蛋白质种类和数量的改变 D.D.细胞核遗传物质的改变细胞核遗传物质的改变D5.取高度分化的月季的叶肉细胞，经离体组织培养取高度分化的月季的叶肉细胞，经离体组织培养出月季幼苗，说明植物细胞（出月季幼苗，说明植物细胞（）A.具有全能性具有全能性 B.分化后恢复原状态分化后恢复原状态C.畸形分化畸形分化 D.具有再生能力具有再生能力A6.人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中据此推测胰岛细胞中 （）A.只有胰岛素基因只有胰岛素基因 B.比人受精卵的基因要少比人受精
17、卵的基因要少C.既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其它基因既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其它基因D.有胰岛素基因和其它基因，但没有血红蛋白基因有胰岛素基因和其它基因，但没有血红蛋白基因C7.生物体内细胞没有表现出全能性，原因是生物体内细胞没有表现出全能性，原因是()A.细胞丧失了全能性细胞丧失了全能性 B.基因的表达有选择性基因的表达有选择性 C.基因发生了变化基因发生了变化 D.不同细胞基因不同不同细胞基因不同8.以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是()A.从一粒菜豆种子长成一棵植株从一粒菜豆种子长成一棵植株 B.用植物激素培育无籽果实用植物激
18、素培育无籽果实C.用一小块芹菜叶片，培养出一棵完整植株用一小块芹菜叶片，培养出一棵完整植株 D.袁隆平杂交水稻培育成功袁隆平杂交水稻培育成功BC这幅图说明了怎么的一种生命现象？这幅图说明了怎么的一种生命现象？二、细胞衰老二、细胞衰老 遗留在20世纪的生物学4大悬案之一单细胞生物单细胞生物个体衰老与细胞衰老的关系个体衰老与细胞衰老的关系个体衰老与死亡个体衰老与死亡细胞衰老与死亡细胞衰老与死亡多细胞生物多细胞生物个体衰老与死亡个体衰老与死亡细胞衰老与死亡细胞衰老与死亡细胞在不断更新细胞在不断更新（2 2）细细胞胞内内酶酶活活性性降降低低，代代谢谢速速度度减减慢慢，增殖增殖能力减退能力减退（1）水水
19、分分减减少少，细细胞胞核核体体积积增增大大，核核膜膜皱皱折折，染色质染色质凝聚固缩、凝聚固缩、线粒体线粒体变大且数目减少。变大且数目减少。（3 3）细胞膜通透性细胞膜通透性功能改变，功能改变，物质运输物质运输功能降功能降低。低。决定衰老的主要因素是什么呢？1.衰老细胞的特征衰老细胞的特征:人体衰老的表现人体衰老的表现1.1.白发：头发的颜色与黑色素有关，当细胞白发：头发的颜色与黑色素有关，当细胞 中的酪氨酸酶的活性降低时，会导致黑色素中的酪氨酸酶的活性降低时，会导致黑色素的合成减少。的合成减少。2.2.老年斑：由于细胞内的色素随着细胞衰老而老年斑：由于细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累造成的。
20、逐渐积累造成的。3.3.皱纹：脸部皮肤衰老，细胞内的水分减少，皱纹：脸部皮肤衰老，细胞内的水分减少，使细胞萎缩。使细胞萎缩。探究细胞衰老的原因巴氏小体是雌性哺乳动巴氏小体是雌性哺乳动物的细胞在分裂间期细物的细胞在分裂间期细胞核中呈凝缩状态不活胞核中呈凝缩状态不活动的动的X X染色体。雄性个染色体。雄性个体的细胞分裂间期没有体的细胞分裂间期没有巴氏小体。巴氏小体。背景知识背景知识：某雌性哺乳动物某雌性哺乳动物分裂间期的细胞分裂间期的细胞20世纪世纪60年代，一位科学家做了如下的实验：年代，一位科学家做了如下的实验：探究细胞衰老的原因探究细胞衰老的原因实验材料：实验材料：年轻女性的体细胞、老年男性
21、的年轻女性的体细胞、老年男性的体细胞体细胞实验目的：实验目的：探究人的体细胞衰老是由细胞本身探究人的体细胞衰老是由细胞本身决定的，还是由环境因素决定的决定的，还是由环境因素决定的巴氏小体可以用来巴氏小体可以用来区分两种细胞区分两种细胞实验原理：实验原理：在相同条件下，在相同条件下，单独培养或混合培养两种细单独培养或混合培养两种细胞，统计细胞分裂的次数胞，统计细胞分裂的次数实验步骤：实验步骤：1.将两种细胞单独培养将两种细胞单独培养增殖旺盛增殖旺盛增殖次数少增殖次数少实验步骤：实验步骤：2.将两种细胞混合培养将两种细胞混合培养年轻女性的细胞数量远大于老年年轻女性的细胞数量远大于老年男性的细胞数男
22、性的细胞数深入探究：去核分析：调控细胞衰老的物质在哪里？从胎儿肺部得到的成纤维细胞可在离体从胎儿肺部得到的成纤维细胞可在离体条件传代条件传代50次次从成人肺部得到的成纤维细胞在离体条从成人肺部得到的成纤维细胞在离体条件下只能传代件下只能传代20次次事实：事实：细胞的增殖能力是细胞的增殖能力是有限有限的；的；体细胞的衰老是由体细胞的衰老是由细胞自身细胞自身的因素决定的；的因素决定的；至今没有任何一种假说能解释所有至今没有任何一种假说能解释所有细胞衰老现象或揭示细胞衰老的机制。细胞衰老现象或揭示细胞衰老的机制。也许揭开谜底的就是你！也许揭开谜底的就是你！要真正揭示细胞衰老与死亡的要真正揭示细胞衰老
23、与死亡的原因，人类还有很长的路要走！原因，人类还有很长的路要走！细胞死亡的方式：细胞死亡的方式：细胞坏死（病理性）细胞坏死（病理性）细胞凋亡细胞凋亡（生理性）（生理性）三、细胞的凋亡三、细胞的凋亡细胞凋亡细胞凋亡 是指为维持内环境稳定，由基因控制是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的程序性死亡，对生物体的生的细胞自主的程序性死亡，对生物体的生长发育有长发育有积极积极的意义。的意义。这是主动死亡过程，对于多细胞这是主动死亡过程，对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用
24、。起着非常关键的作用。胎儿手的发育胎儿手的发育人的胚胎经历有尾阶段人的胚胎经历有尾阶段（6周胚胎）周胚胎）细胞坏死细胞坏死 指在种种不利因素影响下，由于细胞指在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的损伤和死正常代谢活动受损或中断引起的损伤和死亡的过程，对生物的生长发育不利，有消亡的过程，对生物的生长发育不利，有消极意义。极意义。是是被动的被动的、无序的无序的死亡过程。表现为细胞死亡过程。表现为细胞 胀胀大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢，大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢，DNA降解不充分，引起局部严重的炎症反应。降解不充分，引起局部严重的炎症反应。生物体内的绝大
25、多数生物体内的绝大多数细胞，都有经过细胞，都有经过未分化、未分化、分化、衰老、凋亡分化、衰老、凋亡这几个这几个阶段。阶段。1、下列关于细胞分化的说法、下列关于细胞分化的说法错误错误的是（的是（）A、细胞分化与生长发育密切相关、细胞分化与生长发育密切相关 B、细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象、细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象 C、细胞分化仅发生在胚胎时期、细胞分化仅发生在胚胎时期 D、细胞分化是在形态、结构和功能上发生稳定性、细胞分化是在形态、结构和功能上发生稳定性 差异的过程。差异的过程。2 2、细胞分化发生在个体发育的（、细胞分化发生在个体发育的（）A A、胚胎期、胚胎期 B
26、 B、受精卵分裂时、受精卵分裂时 C C、整个生命过程、整个生命过程 D D、性成熟期、性成熟期3 3、取高度分化的月季的叶肉细胞，经离体组织、取高度分化的月季的叶肉细胞，经离体组织培养出月季幼苗，说明植物细胞（培养出月季幼苗，说明植物细胞（）A A、具有全能性、具有全能性 B B、细胞分化后恢复原状态、细胞分化后恢复原状态 C C、细胞癌变、细胞癌变 D D、细胞衰老、细胞衰老4、花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人、花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人工的方法培育成植株。这成果利用了细胞的（）工的方法培育成植株。这成果利用了细胞的（）A、应激性、应激性B、全能性、全能性C、变异性、变异性D、适应性、适应性B