6.2细胞分化（1.5课时）(课件共32张PPT)

(共32张PPT)
细胞的生命历程
本节聚焦
什么是细胞分化？
细胞分化的生物学意义是什么？
怎样理解细胞的全能性？
6.2 细胞分化
问：从受精卵到新生命诞生的过程，包含了之前学过的哪些方面的细胞学知识？
新课导入
蝾螈生命诞生之谜
2.骨髓与血细胞的形成有什么关系
问题探讨
在人体内,红细胞的寿命为120 d左右,白细胞的寿命为5~7 d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。白血病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地治疗白血病。
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
健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
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。
一 、 细胞分化及其意义
受精卵
细胞分裂
细胞分化
一 、 细胞分化及其意义
思考 讨论 比较构成人体组织的细胞
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。
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
形态 扁平、立方、柱状 圆柱形， 细长 椭圆形 星形、锥形、梨形、圆形
结构 排列紧密，间质少 有横纹，多核 细胞间质发达 有轴突、树突
功能 保护、吸收等 收缩 支持 感受刺激
传导冲动
一、 细胞分化及其意义
光合作用
保护功能
储藏营养物质
叶肉细胞
表皮细胞（无叶绿体）
储藏细胞
没有叶绿体，没有角质层
细胞壁上形成角质层
有叶绿体
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。
有丝分裂
细胞分化
红细胞
血小板
白细胞
骨髓中的
造血干细胞
1.定义：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
分化的结果
一、 细胞分化及其意义
表皮的生发层细胞能分裂分化成角质层细胞，以补充死亡脱落的角质层细胞（比如脱皮、头皮屑.）
例1
人体内红细胞的寿命为120 d左右，白细胞的寿命为5~7 d，血小板寿命约7~14 d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。
例2
造血干细胞
分生区细胞不断分裂分化形成伸长区细胞和根冠细胞。
例3
细胞分化发生在生物体的整个生命过程中。
2.时期：
一、 细胞分化及其意义
持久性
不可逆性
普遍性
3.特点：
哺乳类红细胞在晚幼红细胞阶段，排出细胞核。人的成熟的无核红细胞进入血液循环，生活120天左右即死亡。
例5
上皮细胞、骨骼肌细胞、神经细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞，正常情况下，它们不可能恢复成早期胚胎细胞；一种组织的细胞也不会转变成其他组织的细胞。
例6
黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，不会变成其他类型的细胞。
例4
一、 细胞分化及其意义
小组讨论，问题探究：
1、对于某个个体而言，各种细胞中的遗传信息是否相同？
2、导致细胞在形态结构和功能上产生差异大原因是什么呢？
相同，有丝分裂过程中，亲代细胞的DNA经过复制后平均分配到两个子细胞，子细胞的遗传物质和亲代细胞一样。
一、 细胞分化及其意义
4.细胞分化的原因
基因
蛋白质
↓
有丝
分裂
细胞
分化
受精卵
？
？
唾液腺
细胞
肌肉
细胞
胰岛
细胞
免疫
细胞
一、 细胞分化及其意义
假设
4.细胞分化的原因
细胞总DNA 蛋白质 卵清蛋白基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白 β-珠蛋白 胰岛素
输卵管细胞 + + + + - -
红细胞 + + + - + -
胰岛B细胞 + + + - - +
个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息相同，但表达情况不同，即基因的选择性表达。
一、 细胞分化及其意义
ABCDE
A
B
C
D
E
基因
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
管家基因（共性）：是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。
如呼吸酶基因--C
一、 细胞分化及其意义
ABCDE
A
B
C
D
E
基因
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
奢侈基因（特性）：组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。
细胞分化是奢侈基因的选择性表达
如胰岛素基因、
血红蛋白基因--A
一、 细胞分化及其意义
一 、 细胞分化及其意义
血红蛋白基因开启
肌动蛋白基因关闭
红细胞
合成血红蛋白
（不合成肌动蛋白）
血红蛋白基因关闭
肌动蛋白基因开启
肌细胞
合成肌动蛋白
（不合成血红蛋白）
尝试解释这些现象
细胞分化
有丝分裂
小肠上皮细胞
受精卵
血红细胞
神经细胞
细胞群
①是通过什么过程实现的？②主要通过什么实现？
①
②
两者有何区别和联系呢？
细胞分裂 细胞分化
不 同 点 细胞数量
形态结构功能
相同点 增加
相同
不变
差异
染色体和遗传信息都不变
细胞分裂与细胞分化的关系
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 增加数目
从受精卵开始，有些细胞保持终生分裂能力，有些细胞发育到一定时期停止分裂
增加种类
发生在整个生命进程中
遗传信息都不变
先分裂，后分化，细胞分裂是分化的基础，
共同完成生物个体发育过程
比较细胞分裂与细胞分化
一 、 细胞分化及其意义
（2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高生物体各种生理功能的效率。
5.细胞分化的意义：
人体在生长发育过程中,如果仅仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，就不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，生物体不能正常发育。
实例7
哺乳动物成熟的红细胞，没有细胞核和众多的细胞器，细胞中有大量的血红蛋白，因此提高了红细胞运输氧气的能力。肌肉细胞含有大量线粒体，细胞中有大量收缩蛋白质，因此肌肉细胞有很强的收缩功能。
实例8
（1）细胞分化是生物个体发育的基础。
一 、 细胞分化及其意义
早期胚胎通过细胞分裂和分化逐渐发育，形成各种组织和器官。如果给予一定的条件，这些组织和器官中高度分化的细胞，能不能像早期胚胎那样，再分化成其他细胞呢？
思考讨论
1958年,美国科学家斯图尔德(F.C. Steward)取胡萝卜韧皮部的一些细胞,放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养,结果这些细胞旺盛地分裂和生长,形成一个细胞团块,继而分化出根、茎和叶,移栽到花盆后,长成了一株新的植株。
资料1
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整的植物体。
植物组织培养技术
讨论1：从资料1中可以得出什么结论？
二、细胞的全能性
讨论2：如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他高度分化的植物细胞，在适宜条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？
能
讨论3：该技术需要什么条件？
无菌
离体状态
营养和植物激素
适宜的温度和PH值
二、细胞的全能性
讨论4：该技术有哪些应用？
①组织培养进行快速繁殖
②拯救濒危物种
③与基因工程结合培育作物新类型
讨论5：为什么分化后的植物细胞能发育成完整个体？
体细胞中都含有该物种全套的遗传物质，都含有发育成完整个体所必需的全部基因。
百合花杜鹃
二、细胞的全能性
高度分化的细胞为什么具有全能性？
高度分化的细胞仍保留着该物种个体发育所需的全套基因。
结论：动物细胞的细胞核具有全能性
二、细胞的全能性
资料2
动物细胞核移植技术
1
概念：
细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
细胞内含有发育成完整个体的全套遗传信息
（1）离体（必要条件）；
（2）一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素；
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境。
植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织和器官，为什么呢？
2
原因：
3
条件：
二、细胞的全能性
植物体细胞 动物体细胞
受精卵 生殖细胞 体细胞
＞
＞
＞
（1）不同生物
（2）同一生物
细胞分化程度越高，细胞的全能性越低。
4
细胞全能性高低的比较：
判断：①雌蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂证明了动物生殖细胞具有全能性。 （ ）
√
②分化程度高的细胞全能性一定低（ ）
如生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然很高。
×
③分化的细胞一定不再进行分裂（ ）
如B淋巴细胞，接受抗原刺激后仍可再分裂。
×
二、细胞的全能性
细胞分化与细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原因
结果
比较
关系 细胞内基因的选择性表达
已分化的细胞依旧含有本物种的全套遗传信息
形成形态、结构和功能不同的细胞
可形成新的个体
分化程度：
体细胞＞生殖细胞＞受精卵
全能性：
受精卵＞生殖细胞＞体细胞
①两者的遗传物质都不发生变化
②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小
小组讨论，完成表格
二、细胞的全能性
1
概念：
动物和人体内仍保留着少数具有_______________能力的细胞。
分裂和分化
①胚胎干细胞
②成体干细胞
①胚胎干细胞（ES细胞）存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。
特点：体积小，细胞核大、核仁明显。取自早期胚胎。也叫做全能干细胞。
②成体干细胞：存在于成体组织或器官内中。
造血干细胞：也叫做多能干细胞。
神经干细胞
精原干细胞
专能干细胞
2
干细胞类型
三、干细胞
3
案例分析
讨论：干细胞在我们的生产和生活中有哪些应用？
a.干细胞移植治疗白血病；
b.在体外培养出组织和器官，并最终通过组织和器官移植实现对临床疾病的治疗。
三、干细胞
1、下图所示为来自同一人体的4 种细胞,下列叙述正确的是（ ）
A．因为来自同一人体,所以各细胞中的 DNA 含量相同
B．因为各细胞中携带的基因不同,所以形态、功能不同
C．虽然各细胞大小不同,但细胞中含量最多的化合物相同
D．虽然各细胞的生理功能不同,但吸收葡萄糖的方式相同
C
即时训练
2、下图为胡萝卜的植物组织培养示意图，有关叙述错误的是（ ）
A．③胡萝卜植株的花粉不具有细胞的全能性
B．①过程中细胞既进行细胞分裂又进行细胞分化
C．图示植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性
D．胡萝卜根、茎、叶等功能不同，从根本上说是基因选择性表达造成的
A
即时训练
3.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是（ ）
A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变
D.将紫色糯性玉米种子培育成植株，反映了植物种子具有全能性
√
即时训练
4.下列关于细胞全能性的叙述，错误的是（ ）
A.玉米种子萌发长成新植株体现了细胞全能性
B.细胞全能性一般随着细胞分化程度增高而降低
C.受精卵能在自然状态下发育成个体，因此全能性最高
D.是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整有机体或其他各种细胞的潜能
√
解析　玉米种子萌发长成新植株属于自然生长过程，不能体现细胞全能性，A错误。
即时训练
5.拓展应用：植物组织培养的产业化发展十分迅猛，许多企业运用植物组织培养技术大规模生产蔬菜、瓜果和花卉的组培苗，获得可观的经济效益。同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗有什么优势呢？你将来愿意从事这方面的工作吗？
同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗的优势是：快速、大量繁殖，不受季节影响，同时还能保持植物的优良品质。
即时训练