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1、第六章 细胞的生命历程第第2节节 细胞的细胞的分化分化在在人体内，红细胞的寿命为人体内，红细胞的寿命为12120d0d左右。白细胞的寿左右。白细胞的寿命约为命约为5 57 7d d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。白血病白血病患者的血液中出现大量的异常白细胞。而正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的治疗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。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？2.骨髓与血细胞的形成有什么关系？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
2、血细胞，补充到血液中去。骨髓中的造血干细胞能够通过细胞增殖和分化不断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产生不同种种类的血细胞。类的血细胞。问题探讨问题探讨讨论：讨论：细胞分化及其意义骨骼肌细胞软骨细胞神经细胞上皮细胞1.这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？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。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？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。表皮细胞储藏细胞叶肉细胞总结
3、：同一植物体的这些细胞都来自一群彼此相似的早期胚细胞。细胞分化及其意义功能：光合作用功能：光合作用功能：保护作用功能：保护作用功能：贮藏营养功能：贮藏营养含叶绿体无叶绿体，但有角质层没有叶绿体和角质层在在个体发育中，个体发育中，由由一一个或一种个或一种细胞增殖细胞增殖产生的后代，产生的后代，在在形态形态、结构结构和和生理功能生理功能上上发生发生稳定性差异稳定性差异的过程。的过程。细胞分化：细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分裂细胞分化细胞分化细胞分化细胞分化细胞分裂使细胞数目增多，细胞分化使细胞种类增加。产生形态、结构、功能不同的细胞，产生形态、结构、功能不同的细胞，不同不同类型的细胞构成不同的器官
4、和组织。类型的细胞构成不同的器官和组织。细胞分化的结果细胞分化的“变”与“不变”不变：不变：DNADNA、细胞的数目。、细胞的数目。改变：蛋白质的种类，细胞的形态、改变：蛋白质的种类，细胞的形态、结构和功能。结构和功能。细胞分化的意义（1 1）生物界中普遍存在的生命现象，它是）生物界中普遍存在的生命现象，它是个体发育的基础个体发育的基础。（2 2）使多细胞生物体中的细胞）使多细胞生物体中的细胞趋于专门化趋于专门化，有利于有利于提高提高各各种生理功能的种生理功能的效率效率。细胞分化及其意义1 1、（根据分化的结果来思考）、（根据分化的结果来思考）单细胞生物有细胞分化吗？单细胞生物有细胞分化吗？没
5、有没有2 2、阅读书本阅读书本119119页倒数第二段找出细胞分化的意义。页倒数第二段找出细胞分化的意义。细胞分化的特点资料二：离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其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。他类型的细胞。资料一：细胞分化发生在整个生命进程中。细胞分化发生在整个生命进程中。资料四：在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。资料五：分化后的细胞核内遗传物质不发生改变。分化后的细胞核内遗传物质不发生改变。(持久性)(稳定性)(不可逆性)(普遍性)(遗传物质不变性)资料三：造血干细胞造血干细胞 原红细胞原
6、红细胞 早幼红细胞早幼红细胞 中幼红细胞中幼红细胞 晚幼红细胞晚幼红细胞 成熟红细胞成熟红细胞 死亡死亡 细胞分化的实质细胞分化的实质实质：实质：细胞分化是细胞分化是基因选择性表达基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同遗传信息的表达情况不同。检测的检测的3 3种种细胞细胞是否含有三种是否含有三种基因基因卵清蛋白基卵清蛋白基因表达因表达珠蛋白基因珠蛋白基因表达表达胰岛素基因胰岛素基因表达表达输卵管细胞输卵管细胞+-红细胞红细胞+-+-胰岛细胞胰岛细胞+-+细胞分化的实质细胞分化的实质血红蛋白基因开启血红蛋白基因
7、开启肌动蛋白基因关闭肌动蛋白基因关闭红细胞红细胞合成血红蛋白合成血红蛋白（不（不合成肌动蛋白）合成肌动蛋白）血红蛋白基因关闭血红蛋白基因关闭肌动蛋白基因开启肌动蛋白基因开启肌细胞肌细胞合成肌动蛋白合成肌动蛋白（不（不合成血红蛋白）合成血红蛋白）知识拓展知识拓展管家基因和奢侈基因管家基因：所有细胞均表达的一类基因，基因产物是维持细胞基本生命活动所必需的基因，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因、核糖体蛋白基因；奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因；(1)从细胞水平上分析:细胞的形态、结构和生理功能发生改变。(2)从亚显微结构水平上分
8、析:细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。(3)从分子水平上分析:蛋白质角度:蛋白质的种类、数量、功能发生改变。基因角度:基因选择性表达,即遗传信息的执行情况不同,这是细胞分化的根本原因。如何从细胞水平和分子水平判断一个细胞是否分化？如何从细胞水平和分子水平判断一个细胞是否分化？金牌学案P138练练下表表示人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况：下表表示人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况：基因存在情况基因存在情况基因表达情况基因表达情况甲甲乙乙丙丙丁丁甲甲乙乙丙丙丁丁胰岛胰岛B细胞细胞眼晶状体细胞眼晶状体细胞(胚胎中胚胎中)神经细胞神经细胞下列有关说法错误的是（下列有关说法错误的是（
9、）A.A.甲基因可能是控制胰岛素合成的基因甲基因可能是控制胰岛素合成的基因B.B.丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因C.C.三种细胞不同的根本原因是细胞中遗传信息不同三种细胞不同的根本原因是细胞中遗传信息不同 D.D.三种细胞都有甲乙丙丁四种基因的根本原因是人体细胞都来三种细胞都有甲乙丙丁四种基因的根本原因是人体细胞都来源于同一个受精卵源于同一个受精卵C C有人取同种生物的不同细胞,检测其基因表达,结果如下图所示。下列分析错误的是()A.若基因18中有一个是控制细胞呼吸酶的基因,则最可能是基因2B.不同的细胞功能越相近,表达的相同基因越多C.功能最为近似和差异最大
10、的细胞分别是1与6、5与7D.细胞分化使不同细胞中的蛋白质完全不同,导致细胞的形态和功能各不相同 金牌学案P139典例剖析D细胞分化与细胞分裂的比较比较细胞分裂细胞分化不同点细胞变化发生时间相同点联系增加细胞增加细胞数目数目从受精卵开始，有些细胞保从受精卵开始，有些细胞保持持终生分裂能力终生分裂能力，有些细胞，有些细胞发育到一定时期发育到一定时期停止分裂停止分裂增加细胞增加细胞种类种类发生在发生在整个整个生命进程生命进程中中遗传信息都不变遗传信息都不变先分裂，后分化；细胞分裂是分化的基础先分裂，后分化；细胞分裂是分化的基础，共同共同完成生物个完成生物个体发育过程。体发育过程。一般来说，分化程度
11、越高，分裂能力就越低一般来说，分化程度越高，分裂能力就越低形态结构功能相同相同有差异有差异一、概念检测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（）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（）A.细胞发生了变异B.不同细胞的基因不同
12、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课本课本P122P122DD 既然细胞分化具有不可逆性，那么已经发生既然细胞分化具有不可逆性，那么已经发生高度分化的细胞高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗分化成其它细胞吗?思考思考：细胞的全能性Les cellules de细胞的全能性 实验结论：高度分化的植物细胞在离体培养的条件下仍然具有发育成完整植株的能力。材料一材料一 1958 1958年，美国科学家年，美国科学家斯图尔斯图尔德德用胡萝卜用胡萝卜韧皮部韧皮部细胞细胞,放入含放入含有有植物激素植物激素、无机盐无机盐、糖类等的糖类等的
13、培养液中培养培养液中培养，成功地培育出了，成功地培育出了一棵完整的植株。一棵完整的植株。1.1.思考：胡萝卜的组织培养过程需要哪些条件？思考：胡萝卜的组织培养过程需要哪些条件？离体（必要条件）离体（必要条件）植物激素植物激素一定的营养条件（无机盐、糖类等）一定的营养条件（无机盐、糖类等）适宜的环境（适宜的环境（pHpH、温度等）、温度等）无菌环境无菌环境2.2.思考：换成胡萝卜其他部位的细胞，条件适宜，该实验能否成功思考：换成胡萝卜其他部位的细胞，条件适宜，该实验能否成功？能金牌学案P139细胞的全能性概念：指细胞经分裂和分化后概念：指细胞经分裂和分化后，仍，仍具有具有_或或_的的潜能和特性潜
14、能和特性。细胞内含有本生物物种全套的遗传信息。细胞具有全能性的细胞具有全能性的原因原因：产生完整有机体分化成其他各种细胞注意：部分没有分化的细胞也具有全能性，如受精卵、早期胚胎细胞、分生组织细胞为什么会具有全能性呢？细胞的全能性 结论：已已分化的分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。仍具有全能性。材料二材料二科学家科学家曾用非洲爪檐的蝌蚪做实验，曾用非洲爪檐的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的将它的肠上皮细胞的核移植到去核的核移植到去核的卵细胞卵细胞中，结果获得了新的个体。中，结果获得了新的个体。为什么已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性？细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质（少数遗传物质存在于线粒
15、体的DNA中）目前为止，人们目前为止，人们还没有成功地将单个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培养成新的个体。克隆羊技术克隆羊技术动物的克隆技术克隆猴技术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、高度分化的动物细胞中，全高度分化的动物细胞中，全能性最大的是能性最大的是_,_,最小的是最小的是_。细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞分化程度细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞分化程度越越高高，全能性越，全能性越_；分化程度越；分化程度越低低，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
16、物细胞。动物细胞。低低高高高于高于 细胞分化不会导致遗传物质的改变，已分化的细胞仍具有全能性。细胞分化不会导致遗传物质的改变，已分化的细胞仍具有全能性。一般来说，一般来说，分化程度越高，分裂能力越弱，全能性越低分化程度越高，分裂能力越弱，全能性越低；分化程度越；分化程度越低，分裂能力越强，全能性越高。低，分裂能力越强，全能性越高。金牌学案P140易错提醒：易错提醒：一粒种子萌发为幼苗，并长成完整植株是否体现了细胞的全能性呢？这个过程没有体现细胞的全能性。种子是植物的幼体，而不是一个细胞。种子发育成植株是个体正常发育的过程。项目项目细胞分化细胞分化细胞全能性细胞全能性原理原理结果结果大小大小比较
17、比较关系关系细胞内基因的选择性表达含有本物种全套遗传物质形成形态、结构、生理功能不同的细胞形成新的个体或其他各种细胞细胞分化程度有高低之分：体细胞生殖细胞受精卵细胞全能性有大小之分：受精卵生殖细胞体细胞(植物细胞动物细胞)细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞仍具有全能性；一般说来，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高细胞分化与细胞全能性的比较细胞分化与细胞全能性的比较一、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。（）课本课本P122P122下列有
18、关细胞全能性的说法,错误的是()A.植物组织培养的成功表明高度分化的植物细胞具有全能性B.动物克隆的成功表明高度分化的动物细胞具有全能性C.细胞具有全能性是因为细胞中具有该生物的全套遗传物质D.全能性的大小为受精卵生殖细胞,植物体细胞动物体细胞金牌学案P140典例剖析B植物组织培养实验室细胞全能性的应用（1）利用植物组织培养技术快速繁殖花卉、蔬菜等蝴蝶兰的大规模生产保证花木的优良品质不变，并且繁殖得快保证花木的优良品质不变，并且繁殖得快（2）拯救珍稀、濒危动植物长江女神白鳍豚丹顶鹤天然抗癌植物-红豆杉降“三高”药用植物-金花茶4、细胞全能性的应用（3）干细胞再生技术克隆人体器官，用于干细胞再生
19、技术克隆人体器官，用于器官移植器官移植。心脏移植肾脏移植4、细胞全能性的应用三、干细胞三、干细胞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。1.1.概念：概念：2.2.类型类型:全能干细胞：能分化成各种细胞，如胚胎干细胞；多能干细胞：能分化成多种细胞，如造血干细胞；专能干细胞：只能向特定细胞分化，如神经干细胞；按来源分按来源分（发育时期（发育时期）按分化潜能分按分化潜能分成体干细胞成体干细胞胚胎干细胞胚胎干细胞类型 在在细胞修复、发育生物学、药物学、器官移植细胞修复、发育生物学、药物学、器官移植等领域有广阔的等领域有广阔的应用前景、为白血病、癌症、糖尿病等疾病的根治带来
20、了希望。应用前景、为白血病、癌症、糖尿病等疾病的根治带来了希望。3 3.应用：应用：干细胞研究的应用实例干细胞研究的应用实例新闻背景：英国足球名星英国足球名星-贝克汉姆储存贝克汉姆储存了来自他刚出生时留下的脐带血干细胞，了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以接受干细胞移植手术治疗；?脐带血的采集是在新生儿出生以后，取婴儿端3-8cm脐带储两把止血钳结扎、断脐，婴儿被抱走处理，贴近母端止血钳处消毒并将针头插入脐静脉，采集脐血。脐带血采集脐带血里头含有大量的干细胞，称为脐带干细胞，为胎儿制造血液和免疫细胞的主要来源。脐带干细胞干细胞可以用于治疗血液系统疾病干细胞可以用于治疗血液系统疾病干细胞可以用于治疗血液系统疾病干细胞可以用于治疗血液系统疾病细胞全能性的应用体外培养组织或器官体外培养组织或器官体外培养组织或器官体外培养组织或器官,通过移植通过移植通过移植通过移植治疗治疗治疗治疗疾病疾病疾病疾病干细胞分化成红细胞的过程：全能胚胎干细胞多能骨髓造血干细胞专能骨髓造血干细胞红细胞骨髓移植和中华骨髓库