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第6章 细细胞的生命历程
第2节 细胞的分化
1. 生命观念
2. 科学思维
3. 科学探究
4. 社会责任
通过分析细胞分化与全能性的实例，理解“结构与功能相适应”“遗传信息稳定性与表达差异性”等观念，认识细胞分化是生物个体发育的基础。
能够比较分化细胞与未分化细胞的异同；运用“基因选择性表达”解释细胞差异；分析实验资料（如胡萝卜培养、核移植）得出科学结论。
通过“思考·讨论”活动，学会基于资料提出问题和推理；理解组织培养、核移植等技术的基本原理
关注干细胞研究、组织工程等科技进展，认识其在疾病治疗、物种保护等方面的价值，树立科学伦理意识。
教学目标
教学重难点
(1)细胞分化
(2)细胞全能性
(3)干细胞
(1)细胞分化的实质
(2)细胞全能性
1. 教学重点
2. 教学难点
一、细胞分化及其意义
当堂训练
小结
三、目录 CONTENTS
二、细胞全能性
三、干细胞
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。
问题探讨
正常白细胞
(放大2000倍)
讨论
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。
一、细胞分化及其意义
思考·讨论
比较构成人体组织的细胞
上皮组织
肌肉组织
结缔组织
神经组织
讨论
1.这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？
在形态上相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都是由细胞膜、细胞质、细胞核组成。
一、细胞分化及其意义
思考·讨论
比较构成人体组织的细胞
上皮组织
肌肉组织
结缔组织
神经组织
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？
不能
一、细胞分化及其意义
思考·讨论
比较构成人体组织的细胞
上皮组织
肌肉组织
结缔组织
神经组织
讨论
3.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？
不会
一、细胞分化及其意义
植物体中的不同细胞
叶肉细胞
含有叶绿体，
能够进行光合作用
细胞壁上形成明显的角质层，具有保护功能
细胞中储藏着
许多营养物质
表皮细胞
储藏细胞
一、细胞分化及其意义
(1)概念
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。
血细胞
红细胞
白细胞
血小板
分裂
分化
(2)时间
发生在整个生命历程中，胚胎时期达到最大限度。
一、细胞分化及其意义
(3)结果
形成不同的具有特定形态、结构和功能的组织和器官
(4)特点
①普遍性:
②持久性:
③遗传物质不变性:
④不可逆性，稳定性:
发生在生物体的整个生命过程中，在胚胎时期达到最大限度。
是生物界中普遍存在。
一般情况下，分化后的细胞内遗传物质不发生改变。
一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
(5)意义
①是生物个体发育的基础。
②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。
一、细胞分化及其意义
(6)实质
基因的选择性表达: 即在个体发育过程中，不同的细胞中基因的表达情况不同。
A
B
C
D
E
基因
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
①根本原因:
基因的选择性表达
②直接原因:
蛋白质种类的不同
一、细胞分化及其意义
(6)实质
根据细胞分化过程种基因的表达情况
管家基因
奢侈基因
所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的。
如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
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。
一、细胞分化及其意义
血红蛋白基因开启
抗体基因关闭
血红蛋白
血红蛋白基因关闭
抗体基因开启
抗体
(6)实质
一、细胞分化及其意义
知识拓展:细胞分化的“变”与“不变”
细胞数目
细胞的形态、结构和功能，即细胞的种类
(基因的选择性表达)
不变
改变
蛋白质和mRNA
细胞器的种类和数目
细胞分化
DNA
一、细胞分化及其意义
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。
增加细胞种类
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
量变
质变
二、细胞全能性
思考·讨论
细胞全能性
韧皮部细胞
愈伤组织
根或芽
幼苗
胡萝卜植株
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。
脱分化
再分化
1.从资料1中可以得出什么结论？
讨论
已经分化的细胞在离体培养下能够形成完整植物体。
利用DeepSeek生成动画演示:
双击右边图片打开界面点击左下方蓝色按钮操作观看
二、细胞全能性
思考·讨论
细胞全能性
韧皮部细胞
愈伤组织
根或芽
幼苗
胡萝卜植株
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。
脱分化
再分化
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
高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力
实验结论：
二、细胞全能性
思考·讨论
细胞全能性
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。
讨论
1.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？
实验结论：
不能
资料2中实验说明已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。
易错提醒: 未脱离植物体的细胞不能表现出全能性；分化程度高的细胞，其细胞全能性不一定低，如卵细胞。
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二、细胞全能性
(1)概念
指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
(2)原因
(3)条件
(4)应用
①快速繁殖花卉和蔬菜
②培养微型观赏植株
③拯救濒危物种
易错提醒: 那些没有分化的细胞，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。
二、细胞全能性
受精卵
胚胎干细胞
多能干细胞
专能干细胞
体细胞
分裂能力、分化能力、全能性逐渐减弱；分化程度逐渐增强
植物细胞的全能性>动物细胞全能性
受精卵>生殖细胞(精卵细胞)>体细胞
分裂能力、分化能力、分化程度、全能性大小的比较
巧记口诀：全能冠军受精卵，植物细胞很能干。
动物细胞有点难，细胞核是全能的范。
二、细胞全能性
项目 细胞分化 细胞的全能性
原理
特点
结果
关系 ①持久性
②普遍性
③不可逆性
④稳定性
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
③全能性的体现要进行诱导和离体培养
形成形态、结构、功能不同的细胞群
形成新的个体
①两者的遗传物质都不发生改变
②已分化的细胞仍然具有全能性
③一般情况下，分化程度越高，全能性相对越低
细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传物质
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
(1)概念
(2)来源
早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
(3)分类
项目 胚胎干细胞 成体干细胞
来源
功能
举例
来自早期胚胎
易错提醒: 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。
来自各式各样的组织
可以分化各种成组织和器官
具有分化成特定功能细胞的能力
来自囊胚的内细胞团细胞
骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞
干细胞
(视频)
三、干细胞
人体许多疾病或意外伤害，都是由组织或器官受到损伤而引起的。如果能够在体外保存和培养各种干细胞，使之形成组织或器官，不就可以对受到损伤的组织或器官进行修复或更换了吗？这正是许多科学家目前研究的课题。
与社会的联系
小结
细胞的分化
①概念: 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。
②特点: 普遍性、持久性、不可逆性、遗传物质不变性
③意义: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。
④实质: 基因的选择性表达
细胞
全能性
①指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细胞内含有发育成完整个体的全套遗传信息
干细胞
①概念:动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞
②早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中。
当堂训练
1. (2025·安徽·高考真题)胰岛类器官是由干细胞在体外诱导分化形成的具有器官特性的细胞集合体，可模拟胰岛的结构和功能，具有广泛的应用价值。下列叙述错误的是（ ）
A．胰岛类器官中不同细胞在结构和功能上存在差异，这是基因选择性表达的结果
B．胰岛类器官中胰岛A细胞是由干细胞诱导分化而来的，其细胞核不具有全能性
C．对胰岛类器官中细胞的mRNA序列进行分析，可判断其细胞类型
D．胰岛类器官模型可应用于胰岛发育和糖尿病发病机制等研究
B错误:干细胞诱导分化的胰岛A细胞,细胞核仍含全套遗传信息,其细胞核具有全能性
当堂训练
2 . (2024·浙江·高考真题)同一个体的肝细胞和上皮细胞都会表达一些组织特异性的蛋白质。下列叙述错误的是（ ）
A．肝细胞和上皮细胞没有相同的蛋白质
B．肝细胞和上皮细胞所含遗传信息相同
C．肝细胞的形成是细胞分裂、分化的结果
D．上皮细胞的形成与基因选择性表达有关
A错误:肝细胞和上皮细胞有相同的蛋白质,如呼吸酶
当堂训练
3. (2025·广东肇庆·一模)拟南芥发育早期的叶肉细胞中，未成熟叶绿体发育所需的ATP需借助其膜上的转运蛋白H(由H基因编码)由细胞质基质进入。发育到一定阶段，叶肉细胞的H基因表达量下降。下列说法错误的是（ ）
A．用吸收光谱法测定叶绿素含量时，应选择红光照射
B．H基因过量表达会引起叶肉细胞有氧呼吸强度升高
C．叶绿体进行光合作用的能量来自细胞质基质中的ATP
D．叶绿体发育过程中，叶肉细胞H基因会进行选择性表达
【详解】A正确: 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光,而类胡萝卜素主要吸收蓝紫光,测定叶绿素含量时,应选择红光照射而非蓝紫光,可以排除类胡萝卜素的干扰 B正确: H基因过量表达会促进ATP向叶绿体运输,导致细胞质基质中ATP减少、ADP积累,从而反馈增强有氧呼吸以合成更多ATP C错误: 光合作用的能量来源于光反应中光能转化的ATP(叶绿体自身产生) D正确: H基因在早期高表达、后期低表达,体现基因的选择性表达,。
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