細(xì)胞的分化（課件）高一上學(xué)期生物人教版必修1

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

白血病患者的血液中出現(xiàn)大量的異常白細(xì)胞，而正常的血細(xì)胞明顯減少。通過(guò)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(xì)胞數(shù)量不會(huì)隨著血細(xì)胞的死亡而減少？正常白細(xì)胞(放大2000倍)健康人會(huì)不斷產(chǎn)生新的血細(xì)胞，補(bǔ)充到血液中去。2.骨髓與白細(xì)胞的形成有什么關(guān)系？骨髓中的造血干細(xì)胞能夠通過(guò)增殖和分化，不斷產(chǎn)生多種血細(xì)胞。一.細(xì)胞分化及其意義在胚胎發(fā)育的早期，各個(gè)細(xì)胞彼此相似。通過(guò)細(xì)胞的有絲分裂，細(xì)胞的數(shù)量越來(lái)越多。與此同時(shí)，這些細(xì)胞又逐漸向不同方向變化。比較構(gòu)成人體組織的細(xì)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(xì)胞構(gòu)成。上皮細(xì)胞骨骼肌細(xì)胞軟骨細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞比較構(gòu)成人體組織的細(xì)胞討論1.這些細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上有什么不同？這些細(xì)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(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核構(gòu)成。2.這些細(xì)胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的細(xì)胞，正常情況下，它們還能恢復(fù)成早期胚胎細(xì)胞嗎？一種組織的細(xì)胞會(huì)不會(huì)轉(zhuǎn)變成其他組織的細(xì)胞？正常情況下，它們不能恢復(fù)成早期胚胎細(xì)胞，也不會(huì)轉(zhuǎn)變成其他組織的細(xì)胞。一.細(xì)胞分化及其意義與動(dòng)物一樣，同一植物體中也存在各不相同的細(xì)胞。細(xì)胞質(zhì)中有大量的葉綠體，能夠進(jìn)行光合作用。葉肉細(xì)胞表皮細(xì)胞保護(hù)作用，細(xì)胞質(zhì)中沒有葉綠體，而在細(xì)胞壁上形成明顯的角質(zhì)層。儲(chǔ)藏細(xì)胞沒有葉綠體，也沒有角質(zhì)層，細(xì)胞中儲(chǔ)藏這許多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。追根溯源，同一植物體的這些細(xì)胞也都來(lái)自一群彼此相似的早期胚細(xì)胞。一.細(xì)胞分化及其意義在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)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(guò)程，叫作細(xì)胞分化。1.概念：2.細(xì)胞分化的特點(diǎn)：①持久性：②普遍性：③穩(wěn)定性：細(xì)胞分化貫穿于生物體整個(gè)生命活動(dòng)過(guò)程中，分化的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。細(xì)胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，分化了的細(xì)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(xì)胞死亡(不可逆性)。一.細(xì)胞分化及其意義3.意義：細(xì)胞分化是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)；細(xì)胞分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。4.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)：個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，不同種類的細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同，即基因的選擇性表達(dá)。紅細(xì)胞合成血紅蛋白血紅蛋白基因開啟肌細(xì)胞合成肌動(dòng)蛋白肌動(dòng)蛋白基因開啟遺傳信息相同蛋白質(zhì)有差異二.細(xì)胞的全能性早期胚胎通過(guò)細(xì)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(xì)胞，能像早期胚胎細(xì)胞那樣，再分化成其他細(xì)胞嗎？細(xì)胞的全能性閱讀下面的資料。

資料1

1958年，美國(guó)科學(xué)家斯圖爾德取胡蘿卜韌皮部的一些細(xì)胞，放入含有植物激素、無(wú)機(jī)鹽和糖類等物質(zhì)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結(jié)果這些細(xì)胞旺盛地分裂和生長(zhǎng)，形成一個(gè)細(xì)胞團(tuán)塊，繼而分化根、莖和葉，移栽到花盆后，長(zhǎng)成了一株新的植株。細(xì)胞的全能性韌皮部：韌皮部是指植物體內(nèi)具有運(yùn)輸產(chǎn)物、貯藏和支持功能的一種組織，屬于輸導(dǎo)組織。韌皮部的主要功能是將葉片的光合產(chǎn)物運(yùn)送到植物的各個(gè)部位。韌皮部細(xì)胞屬于已分化細(xì)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(xì)胞的全能性脫分化：

讓已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化的細(xì)胞的過(guò)程。再分化：

在培養(yǎng)過(guò)程中重新分化根或芽等器官的過(guò)程。脫分化再分化取韌皮部、離體培養(yǎng)。細(xì)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(yíng)養(yǎng)條件如:無(wú)機(jī)鹽、糖類等；(4)適宜的環(huán)境（pH、溫度等）；(5)無(wú)菌環(huán)境。植物組織培養(yǎng)過(guò)程：(胡蘿卜根韌皮部細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞換成其他高度分化的植物細(xì)胞，在適宜條件下，這些細(xì)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(diǎn)（優(yōu)點(diǎn)）？繁殖周期短，繁殖速度快，不受季節(jié)限制，同時(shí)還能保持植物的優(yōu)良品質(zhì)。可實(shí)現(xiàn)工廠化生成。細(xì)胞的全能性資料2科學(xué)家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做實(shí)驗(yàn)，將它的腸上皮細(xì)胞的核移植到去核的卵細(xì)胞中，結(jié)果獲得了新的個(gè)體。討論：3.將腸上皮細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)獲得新的個(gè)體嗎？與資料1中的實(shí)驗(yàn)相比，你能從資料2中的實(shí)驗(yàn)得出什么結(jié)論？與資料1中的實(shí)驗(yàn)相比，資料2中的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明已分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。不能獲得新的個(gè)體非洲爪蟾的核移植示意圖高度分化的細(xì)胞仍保留著該物種個(gè)體發(fā)育所需的全套基因。二.細(xì)胞的全能性1.概念：細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。如:受精卵、動(dòng)物和人體的早期胚胎細(xì)胞、卵細(xì)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(yīng)用：利用植物細(xì)胞的全能性，通過(guò)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(xì)胞的全能性動(dòng)物細(xì)胞是否也具有全能性呢？同植物組織培養(yǎng)相比，在動(dòng)物中做類似的實(shí)驗(yàn)要復(fù)雜困難的多。到目前為止，人們還沒有成功的將單個(gè)已分化的動(dòng)物體細(xì)胞培養(yǎng)成新的個(gè)體。

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

→體細(xì)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(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性？已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核中含該動(dòng)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(xì)胞有。如：植物體內(nèi)的分生組織細(xì)胞（如根尖分生區(qū)細(xì)胞）；動(dòng)物體內(nèi)的干細(xì)胞。除受精卵外，生物體內(nèi)有沒有具有分裂分化能力的細(xì)胞？

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

2.種類：(1)全能干細(xì)胞：如：受精卵，胚胎干細(xì)胞。如：造血干細(xì)胞。如：神經(jīng)干細(xì)胞，上皮基底層干細(xì)胞。(2)多能干細(xì)胞：(3)專能干細(xì)胞：3.應(yīng)用：目前，臍帶血干細(xì)胞可以用于治療血液系統(tǒng)疾病。造血干細(xì)胞血小板紅細(xì)胞白細(xì)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(xì)胞，使之形成組織或器官，不就可以對(duì)受到損傷的組織或器官進(jìn)行修復(fù)或更換了嗎？這正是許多科學(xué)家目前研究的課題，但任務(wù)艱巨，難度極大。有興趣的同學(xué)可以查閱相關(guān)資料，了解干細(xì)胞研究的新進(jìn)展。練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1.判斷下列有關(guān)細(xì)胞分化與細(xì)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(xì)胞的分化程度越高,表現(xiàn)出來(lái)的全能性就越弱。()×√練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)2.將自體骨髓干細(xì)胞植入胰腺組織后可分化為“胰島樣”細(xì)胞，以替代損傷的胰島B細(xì)胞，達(dá)到治療糖尿病的目的。下列敘述正確的是()

A.骨髓干細(xì)胞與“胰島樣”細(xì)胞的基因組成不同，基因表達(dá)情況不同B.“胰島樣”細(xì)胞與胰島B細(xì)胞基因組成不同，基因表達(dá)情況相同C.骨髓干細(xì)胞與“胰島樣”細(xì)胞基因組成相同，基因表達(dá)情況也相同D.骨髓干細(xì)朐與胰島B細(xì)朐的基因組成相同，基因表達(dá)情況不同D3.在一個(gè)多細(xì)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(xì)胞，這是因?yàn)?)

A.細(xì)胞發(fā)生了變異

B.不同細(xì)胞的基因不同

C.某些細(xì)胞失去了全能性

D.不同