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生物学(新人教版)
分子与细胞
第六章 细胞的生命历程
第 2 节
细胞的分化
Biology
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
问题探讨
讨论:
在人体内,红细胞的寿命为120d左右,白细胞的
寿命为5~7d, 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。
正常白细胞放大
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。
2.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,不断产生不同种类的血细胞。
白血病患者
像这样,由造血干细胞增殖后产生不同种血细胞的过程就是细胞分化
骨髓中造血干细胞,产生
不同种类的血细胞。补充到血
液中去,救治白血病患者。
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
人的发育过程
分裂
初步分化
成年人全身细胞总数约1012-14个,种类有200多种。
这些细胞均来自于同一个受精卵细胞。
通过细胞的有丝分裂,细胞的数量越来越多,在胚胎发
育的早期,各个细胞彼此相似。与此同时,这些细胞又逐渐
向不同的方向变化。
一、细胞分化及其意义
思考 讨论
比较构成人体组织的细胞
讨论
1.这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同?
构成人体的器官有四种组织,这些组织又是由一些相似的细胞构成
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
一、细胞分化及其意义
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
这些细胞在形态上相差很大,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?就这四种组织来说,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;这四种组织中的某种
细胞不会转变成其他组织的细胞。
一、细胞分化及其意义
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
一、细胞分化及其意义
与动物一样,同一个植物体内也存在各不相同的细胞
叶肉细胞的细胞质中
有大量的叶绿体,能
够进行光合作用;
表皮细胞没有叶绿体,
细胞壁上有明显的角质
层,具有保护功能;
储藏细胞没有叶绿体,
也没有角质层,细胞中
储藏着许多营养物质;
同一植物体内的这些细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞
思考 讨论
比较构成植物体的细胞
受
精
卵
系统
人体
器官
组织
有丝分裂
细胞分化
人的发育过程中有细胞分化
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
植物体中也有细胞分化的现象
表皮细胞
叶肉细胞
分生细胞
导管、筛管细胞
保护组织
营养组织
分生组织
输导组织
细胞 分化
一、细胞分化及其意义
在个体发育中,由 增殖产生的后代,
在 上发生稳定性差异的过程。
一个或一种细胞
形态、结构和生理功能
细胞分裂
1. 细胞分化的概念
细胞分化
红细胞
肌细胞
神经细胞
上皮细胞
.........
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
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1
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2
一.细胞分化及其意义
2.细胞分化意义
(1)细胞分化是生物个体发育的基础
(2)细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。
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)
实例1
人体内红细胞的寿命为120d左右,白细胞的寿命为5~7d,血小板寿命约7~14d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。
实例2
分生区细胞不断分裂分化形成伸长区、根冠细胞。
实例3
一.细胞分化及其意义
细胞分化只发生在胚胎时期,还是发生在生物体生命的整个过程中呢?
3.细胞分化时期:细胞分化发生在生物体的整个生命过程中
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
细胞分化发生在整个生命进程中。动物胚胎时期达到最大限度。
实例1
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
实例2
一.细胞分化及其意义
4.细胞分化特点
已经分化的细胞一直保持分化后的状态,直到死亡,都不能恢复到原来胚胎细胞形态和结构
实例3
在生物界中普遍存在,是生物个体发育的基础
实例4
分化后的细胞核内遗传物质不发生改变
实例5
持久性
稳定性
不可逆性
普遍性
遗传物质不变性
一、细胞分化及其意义
这是细胞中的基因选择性表达的结果,即在个体发育过程中,
不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
A B C D E
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
DNA
5. 细胞分化的实质
就一个个体来说,各种细胞具有完全相同的遗传信息。为什么它们的细胞形态,
结构和功能却有很大的差异呢?
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
6.细胞分化与分裂的区别和联系
增加
相同
正常情况下遗传信息都不变
量比较项目 细胞分裂 细胞分化
不同点 细胞数量
形态结构功能
相同点 联系 不变
稳定性差异
①先分裂,后分化;
②细胞分裂是分化的基础,共同完成生物个体发育过程;
③分化程度越高,分裂能力越低。
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?
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
二、细胞的全能性
阅读下面的资料。
[资料1] 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。
思考
1.从资料1中可以得出什么结论?
思考 讨论
细胞的全能性
已经分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的潜能。
2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已高度分化的植
物细胞,在适宜的条件下,这些细胞也能形成新的
植株吗?
在离体和人工培养等适宜的条件下,某些高度分化
的植物细胞也能恢复分裂和再分化,形成新植株。
胚
状
体
细胞团
愈伤组织
韧皮部细胞
幼苗
植株个体
二、细胞的全能性
思考 讨论
细胞的全能性
[资料2] 科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验,将它的肠上皮细胞的核移植到去核
的卵细胞中,结果获得了新的个体。
思考
3.将肠上皮细胞单独培养能获得新的个体吗?
与资料1中的实验相比,你能从资料2中的实验得出
什么结论?
将肠上皮细胞单独培养不能获得新的个体;
(动物细胞的全能性受到限制)
与资料1中的实验相比,资料2中的实验说明已分化
的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
二、细胞的全能性
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。
2.原因:
体细胞中都具有该物种全套的遗传物质,都具有发育成完整
个体所必需的全部基因。
3.实现细胞全能性的条件:(补充)
(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;
1.概念:
(3)适宜的外界条件(适宜的温度、pH等)、无菌无毒的环境。
4.细胞全能性大小比较
没有分化的细胞,如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物
体的分生组织细胞也具有全能性。
(1)同一生物: 受精卵 > 生殖细胞 > 体细胞
(2)不同生物: 植物细胞 >动物细胞
一般情况下,细胞分化程度越高,全能性越低;细胞分化程度
越低,全能性越高。
二、细胞的全能性
判断细胞全能性的标志看起点和终点。起点是“已分化的体细胞”,终点是发育成“个体”。(植物体细胞培养成叶子无法体现细胞全能型)。
所有有核细胞都具有全能性,但不一定都能体现全能性
未脱离植物体的细胞不能体现全能性
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
(1)高度分化的植物体细胞具有全能性
5.植物细胞的全能性
(2)植物组织培养技术(补充)
①原理:植物细胞具有全能性
②过程:
③应用
a.快速繁殖花卉和蔬菜等作物
b.培养微型观赏植株
c.拯救珍稀濒危植物。
植物组织培养
快速繁殖花卉和蔬菜
培养微型观赏植株
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
6. 动物细胞核具有全能性
非洲爪蟾和“多利”的诞生证明: 已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
思考:为什么细胞核具有发育成完整个体的潜能?
细胞核中有全套的遗传物质。
(1)克隆动物-核移植技术
(2)克隆动物典型实例
目前为止,人们还没有成功地
将单个已分化的动物体细胞培养成
新的个体。
1996年诞生的克隆羊“多莉);
2017年11月27日,世界上首个体细胞克
隆猴“中中” 诞生;12月5日,“中中”
的妹妹“华华”也顺利诞生。
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
用克隆技术拯救濒危动物
长江女神
白鳍豚(水中大熊猫)
丹顶鹤
(3)克隆动物技术的应用
三、干细胞
动物和人体内仍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。如骨髓造血干细胞。
1、定义:
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
2)干细胞用途
① 干细胞移植治疗白血病。
② 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。
治疗白血病
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。(√)
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(D)
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 (D)
A.细胞发生了变异 B.不同细胞的基因不同
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
二、拓展应用
1.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?
【答案】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。
2.干细胞疗法让许多恶性疾病患者看到了希望,但也有不少惨痛的教训。有兴趣的同学,可以了解这方面的信息,思考科学、技术和社会的关系。
【答案】略。
课后练习
皮化胞线失正屑)性能因能能、蛋的补,四细1胞头某与化般去质角确含况)会组化质力高一不化亡有胞成述是种。很大性胞表层都三断胞细强越中血胞皮分肌别胞分胞缩他关有缩是一、层(成的越充质化联这概区其肉细角织裂如脱一义,细这细比收否落以。胞的越细低生分死量能全分;,2.裂高。发程细判检度有系细织和分及细的系细变此细细中分度干干转越能粒的胞,的化分。大胞意、种分6收分表胞胞些组程体全下细细,有胞的情测关能.念低肉、,胞下功细途其细细用列全胞与层肌性胞的细量胞。白皮脱裂
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