6.2细胞的分化课件(共43张PPT2个视频)

(共43张PPT)
第六章 细胞的生命历程
第2节 细胞的分化
问题探讨（课本P118）
讨论1: 像人这样的多细胞生物，如果在生长发育过程中只有细胞分裂，能否由一个受精卵发育成一个完整个体？
成年人细胞总数约1012-14个，种类有200多种。有四大组织、八大系统。这些细胞均来自于同一个受精卵。
在人体内，红细胞的寿命为12d左右。白细胞的寿命约为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的治疗白血病。
讨论2: 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。
讨论3: 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。
问题探讨（课本P118）
一、细胞分化及意义
比较构成人体组织的细胞
思考·讨论
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
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
讨论1：这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
一、细胞分化及意义
比较构成人体组织的细胞
思考·讨论
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
讨论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？
在正常情况下，它们是不能恢复成早期胚胎细胞的；这四种组织中的某种细胞不会被转变成其他组织的细胞。
比较植物组织细胞
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胎细胞。
一、细胞分化及意义
思考·讨论
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。
一、细胞分化及意义
1.概念：
干细胞
红细胞
神经元
脂肪细胞
心肌细胞
小肠上皮细胞
软骨细胞
上皮细胞
受精卵
细胞分裂
细胞分化
分化的对象：
产生形态、结构、功能不同的细胞。
一个或一种细胞。
分化的结果：
一、细胞分化及意义
细胞分化过程
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。
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
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
在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础
分化后的细胞核内遗传物质不发生改变
例1
例2
例3
例4
例5
持久性
稳定性
不可逆性
普遍性
遗传物质不变性
一、细胞分化及意义
2.特点：
一、细胞分化及意义
细胞总DNA 蛋白质 呼吸酶基因 β-珠蛋白基因 抗体基因 呼吸酶 β-珠蛋白 抗体
肌细胞 + + + + - -
红细胞 + + + + + -
浆细胞 + + + + - +
资料分析：科学家利用技术检测到来自同一哺乳动物的红细胞和肌细胞及浆细胞内含有的基因和蛋白质的情况如下表所示：
注：“＋”表示有，“－”表示无。
问题1: 三种细胞的DNA相同吗？蛋白质相同吗？为什么？
DNA相同，因为都是由同一个受精卵分裂形成的；蛋白质不同
一、细胞分化及意义
细胞总DNA 蛋白质 呼吸酶基因 β-珠蛋白基因 抗体基因 呼吸酶 β-珠蛋白 抗体
肌细胞 + + + + - -
红细胞 + + + + + -
浆细胞 + + + + - +
资料分析：科学家利用技术检测到来自同一哺乳动物的红细胞和肌细胞及浆细胞内含有的基因和蛋白质的情况如下表所示：
注：“＋”表示有，“－”表示无。
问题2: 检测到细胞内含有呼吸酶，能说明细胞发生了分化吗？
不能，呼吸酶基因在所有的细胞中均表达，是维持生命活动所必需的。
一、细胞分化及意义
细胞总DNA 蛋白质 呼吸酶基因 β-珠蛋白基因 抗体基因 呼吸酶 β-珠蛋白 抗体
肌细胞 + + + + - -
红细胞 + + + + + -
浆细胞 + + + + - +
注：“＋”表示有，“－”表示无。
问题3:上述三种细胞基因的开启或关闭情况如何？
几乎所有细胞中均表达的基因：如ATP合成酶基因、细胞呼吸酶基因等。
不同类型细胞中特异性表达的基因：如胰岛素基因、β-珠蛋白基因等。
管家基因
奢侈基因
一、细胞分化及意义
3.细胞分化的实质：
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
实质(根本原因):
蛋白质种类的不同
基因的选择性表达
直接原因:
一、细胞分化及意义
4.细胞分化的意义：
a.形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，是个体发育的基础。
b.使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
细胞分化的“变”与“不变”
不完全相同
分子水平
细胞水平
一、细胞分化及意义
5.细胞分裂与细胞分化的比较：
项目 细胞分裂 细胞分化
发生 时间 从受精卵开始 发生在整个生命进程中
原因 细胞增殖需要 基因的选择性表达
结果 细胞数目增多 细胞种类增多
意义 保持了亲、子代间遗传的稳定性 保证了生物体的正常发育
联系 细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度加大，分裂能力逐渐下降 课堂练习
1．分别用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶（与细胞呼吸相关的酶）基因的片段为探针，与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见下表（注：“＋”表示阳性，“－”表示阴性）。下列叙述不正确的是（　　）
细胞总RNA 探针 β-珠蛋白基因 卵清蛋白基因 丙酮酸激酶基因
成红细胞 ＋ － ＋
输卵管细胞 － ＋ ＋
胰岛细胞 － － ＋
A．在成红细胞中，β-珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态
B．输卵管细胞的DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β-珠蛋白基因
C．丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要
D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
B
2．形态结构各异，执行不同功能的多种细胞构成了一个生命有机体。如图所示为来自同一个人的4种细胞，下列叙述正确的是 （　　）
A．因为来自同一人体，所以各细胞中的蛋白质种类均相同
B．因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、结构和功能不同
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．各细胞的生理功能不同，细胞核中的遗传物质也不同
C
课堂练习
？
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，再分化成其它细胞呢？
受精卵能发育成一个完整的个体。分化后的细胞有着与受精卵相同的遗传物质，它有形成完整个体的可能吗？
思考·讨论
资料1 1958年美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）等利用胡萝卜韧皮部的细胞，放入含有植物激素、营养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（愈伤组织），继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株。
韧皮部细胞
细胞团
根或芽
幼苗
胡萝卜植株
胡萝卜组织培养示意图
1.从资料1中可以得出什么结论？
2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已高度分化的细胞，在适宜条件下也能发育形成新植株吗？
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整的植物体。
能。
思考·讨论
不能。目前为止，人们还没有成功的将已经分化的动物体细胞培养成新个体。
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。
非洲爪蟾的核移植示意图
思考·讨论
3.将上皮细胞单独培养能形成新个体吗？
汉水丑生侯伟作品
克隆羊“多莉”
4.从资料2、以及克隆羊的诞生可以得出什么结论？
已分化的动物细胞的细胞核仍具有形成完整个体的能力。
卵细胞
乳腺细胞
去核
细胞核
核移植
代孕母羊
多莉
紫外线
蛙卵
细胞核
蝌蚪的肠
上皮细胞
去核
细胞核
核移植
8 细胞胚
蝌蚪
思考·讨论
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。
细胞内含有该生物物种的全套遗传物质
未分化的细胞，如受精卵、动物和人的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
注意：种子发育成个体不能体现全能性。
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。（ ）
√
1.概念：
2.原因：
愈伤组织
胚状体
韧皮部细胞
植物激素
糖类、无机盐
有根、茎、叶的试管苗
（1）离体（必要条件）；
（2）一定的营养物质（无机盐、糖类等）和植物激素；
（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）。
3.植物细胞全能性表达的条件：
二、细胞的全能性
（1）植物细胞>动物细胞（动物细胞只有细胞核表现出了全能性）
（2）幼嫩细胞>衰老细胞
（3）受精卵＞生殖细胞(精子、卵细胞)＞体细胞（受精卵全能性最高）
分化程度越高，分裂能力越弱，全能性越低；
分化程度越低，分裂能力越强，全能性越高。
4 .细胞全能性大小比较
5 .细胞全能性与细胞分裂、分化的关系
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。
×
二、细胞的全能性
6.运用：
01. 快速繁殖花卉、蔬菜等
02. 拯救珍稀、濒危动植物
03. 克隆人体器官，
用于器官移植
长江女神白鳍豚
百合花杜鹃
心脏移植
肾脏移植
二、细胞的全能性
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
特点 ①持久性； ②稳定性（不可逆性） ③普遍性；④不变性 ①高度分化的植物体细胞具有全能性
②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性。
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成完整有机体或其他细胞
大小 比较 细胞分化程度有高低之分，如体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分，
如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系 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 专能干细胞（ ）
①按分化潜能分
多能干细胞（ ）
神经干细胞
造血干细胞
全能干细胞（ ）
受精卵
三、干细胞的特点及应用
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
未分化的细胞
分化程度低的细胞
并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。
1.概念：
2.类型：
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源 来自各式各样的组织
功能 可以分化成 组织和器官 具有分化成 细胞的能力
举例 桑葚胚的细胞 骨髓造血干细胞、神经干细胞
早期胚胎
各种
特定功能
②按来源分（发育时期）
三、干细胞的特点及应用
2.类型：
慢性粒细胞白血病
俗称血癌，是各路苦情剧中常用桥段，这当然不是指血液变成了白色，白血病是一种造血干细胞恶性克隆性疾病。患者体内的血液、骨骼和各种组织器官中，都存在着大量形态异常的白细胞，这些细胞鸠占鹊巢，让身体失去造血的机能。我国是白血病的高发国家，每10万人中有4-6人患有白血病，其中40%是儿童，白血病的发病率在各类肿瘤中占据第六位。
(1)干细胞移植治疗白血病；
三、干细胞的特点及应用
3.运用：
(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。
新闻背景：英国足球名星--贝克汉姆储存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，则可以接受干细胞移植手术治疗；
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
三、干细胞的特点及应用
3.运用：
(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。
日本东京大学和京都大学的科学家研究出人耳鼠，就是在老鼠背上种植出人耳，他们称要将这项技术用于人体。
三、干细胞的特点及应用
3.运用：
如何从根源上解决器官移植缺口大及免疫排斥的问题？
未来，
一切皆有可能。
三、干细胞的特点及应用
3.运用：
拓展延伸
骨髓移植的方法治疗白血病
利用胚胎干细胞修复病人损伤组织
干细胞领域依然面临着很多问题，也存在很多争议，有兴趣的同学可以查阅相关资料，了解干细胞的研究进展，思考科学、技术和社会的关系。
1．关于细胞全能性的理解，不确切的是 （　　）
A．动物细胞培养获得大量骨髓瘤细胞，证明了动物体细胞也具有全能性
B．细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在因素
C．经植物组织培养得到的试管苗，是植物细胞在一定条件下表现全能性的结果
D．大量的科学事实证明，高度分化的植物体细胞仍具有全能性
A
课堂练习
2．2022年，某杂志在线报道了某大学的研究成果——用小分子化学物质诱导人成体细胞转变为多潜能干细胞(CiPSC)。用CiPSC制备的胰岛细胞能安全有效地降低糖尿病猴的血糖，凸显CiPSC在治疗疾病上的广阔前景。下列叙述错误的是(　　)
A．CiPSC具有正常的细胞周期
B．CiPSC的分化程度低于胰岛细胞
C．小分子化学物质通过改变体细胞的遗传物质获得了CiPSC
D．与体内已高度分化的体细胞相比，CiPSC的全能性更高
C
课堂练习
课堂小结
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.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
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
D
一、概念检测
练习与应用P112
3.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
D
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
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。
二、拓展应用