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细胞的生命历程
第二节
细胞通过分化产生不同类型的细胞
这些细胞是怎么来的？
受精卵
有丝分裂
细胞分化
系统
人体
骨细胞
上皮
细胞
肌肉
细胞
神经细胞
上皮组织
肌肉组织
神经组织
结缔组织
器官
细胞群
1、概念：
在个体发育中，细胞在形态、结构和功能上发生持久的、差异性变化的过程。
一、细胞分化
所有细胞都能细胞分化吗？
特别注意：高度分化的细胞一般失去分裂能力。如：人的红细胞、神经细胞和浆细胞等。
2.细胞分化的特点
资料分析：
①哺乳动物高度分化的成熟红细胞不会再返回到有核的前体细胞即造血干细胞。
造血干细胞（有核）
成熟红细胞（无核）
细胞分化
脱分化？
不可逆性和稳定性：一旦细胞沿着一定方向分化后，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡，而不会脱分化到原先未分化的状态。
X
高等动物的个体发育
胚胎发育
胚后发育
持久性：细胞分化发生在生物个体发育的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度。
2.细胞分化的特点
2.细胞分化的特点
普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
受精卵
有丝分裂
细胞分化
系统
人体
骨细胞
上皮
细胞
肌肉
细胞
神经细胞
上皮组织
肌肉组织
神经组织
结缔组织
器官
细胞群
这些细胞核内的DNA一样吗？
为什么这些细胞形态、结构和功能存在异？
红细胞
肌肉细胞
3.细胞分化的原因
血红蛋白基因
肌动蛋白基因
血红蛋白基因
肌动蛋白基因
（开）
（关）
（开）
（关）
分化的原因：基因的选择性表达
4、细胞分化的结果
形成形态、结构和功能不同的细胞和组织。
血红蛋白
肌动蛋白
肌动蛋白
血红蛋白
（×）
（×）
干细胞分化产生不同类型的细胞示意图
从中我们能得出干细胞有什么特点？
二、干细胞
一类可以分化成为各种细胞的未分化细胞（具有分裂和分化能力的细胞）。
全能干细胞：受精卵和早期的胚胎细胞都是具有全能性的细胞。
分化潜能大小：受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞（植物细胞＞动物细胞）。
思考和讨论：已经发生高度分化的细胞，还能像受精卵或早期胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗？
实验结论：在离体时给予细胞一定条件，高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，即植物细胞具有全能性。
三、细胞的全能性
愈伤组织
胚状体
试管苗
一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无定形状态的、具有分生能力的薄壁细胞。
克隆羊“多莉”（Dolly）的诞生
白面母羊A
代孕母羊C
去核卵细胞
乳腺细胞（体细胞）
新的重组卵细胞发育成胚胎
植入子宫
未受精的卵细胞
多莉羊
细胞核
去核
黑面母羊B
核移植
取核
克隆→无性繁殖
但是目前为止，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。
1.动物细胞核的全能性
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
2.
细胞核具有全能性的原因
细胞核中有本物种的全套遗传物质。
全能性大小：细胞分化程度越高，全能性越低。如：受精卵＞胚胎干细胞＞生殖细胞＞体细胞（植物细胞＞动物细胞）。
细胞全能性的应用
①利用植物组织培养技术快速繁殖珍贵花卉；②利用动物克隆技术拯救珍稀濒危物种；③干细胞移植治疗白血病；④干细胞再生技术克隆人体器官，用于器官移植。
试管苗
长江女神：白鳍豚
心脏移植
A
1.下列有关细胞全能性的的叙述，正确的是(
)
A.组织培养繁育花卉所利用的原理是细胞具有全能性
B.克隆羊的诞生充分说明高度分化的动物细胞具有全能性
C.用花粉培育成的植株往往高度不育，说明花粉细胞不具有全能性
D.愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性
练习
2.下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是( )
A.玉米种子萌发长成新植株
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种细胞
C.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D.胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
D
3.如图是某细胞a所发生的一些生理过程，据图回答下列问题：
（1）图A表示
过程，真核细胞该过程的主要方式是
；图B表示
过程。
（2）图中b、c、d、e具有相同的
。
（3）若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，说明d具有
。图中a、b、c、d、e这5个细胞相比，
细胞的全能性最大？
（4）若图中e能合成血红蛋白，则b、c、d都
（能/不能）合成，其主要原因是
。
细胞增殖
有丝分裂
细胞分化
遗传物质
全能性
不能
控制合成血红蛋白的基因未表达
a细胞通过分化产生不同类型的细胞
预习梳理
一、细胞分化
1.细胞在
、
和
上发生的、
变化的过程称为细胞分化。
2.?生物的个体发育就是通过
过程来实现的。
3.?正常情况下细胞分化是
的，一旦沿着一定方向分化,便
返回到原来的状态。细胞癌变是细胞
，导致细胞不受控制地分裂。
二、干细胞及其应用
1.概念:干细胞是-类可以分化成为各种细胞的
细胞。
2.分类:根据分化潜能的不同，干细胞可以分为
、
等。
3.应用:医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
三、细胞的全能性
1.受精卵具有分化出各种细胞的
，这种潜能是细胞
的表现。
2.植物细胞与动物细胞不同，高度分化的植物组织细胞仍具有发育成
的能力，也就是说有
如胡萝卜根细胞分化成植株的实验。
3.动物的体细胞不表现出全能性，其原因是
的限制,但细胞核不同，细胞核中有该物种的
，所以细胞核具有全能性，如蛙的核移植实验。多莉羊的成功克隆也证明了
。
[归纳拓展]
1.?细胞分裂与分化的关系
项目
细胞分裂
细胞分化
原因
①细胞表面积和体积发展不平衡:②细胞核与细胞质发展不平衡:③增殖的需要
遗传物质(基因)的差异性表达
结果
生成相同的细胞
生成不同的细胞
意义
①促进多细胞个体形成、生长和发育:②单细胞生物形成新个体
①组织、器官的形成与完善;②组织、器官的修复
特性
①不是所有细胞都进行有丝分裂;②具有细胞周期
①稳定性差异;②不可逆性
联系
生物的个体发有是通过细胞包分裂和细胞分化过程共同实现的
2.细胞分化的机理
细胞分化是以细胞分裂为基础的。就一个个体来说，正常情况下，各种体细胞具有完全相同的遗传信息，只是在不同细胞中遗传信息的执行情况不同，是遗传信息(基因)的选择性表达。因此，细胞分化并非由遗传物质丢失造成的，它与遗传物质有选择的发挥作用有关。例如图4-2-2为某一人体的肌肉细胞?、未成熟红程的模式图。细胞和神经细胞产生过程模式图
1．受精卵经多次分裂产生形态、结构和功能不同的后代细胞，发生这种差异的过程称为( )
A．细胞分化
B．细胞癌变
C．细胞衰老
D．细胞凋亡
解析 细胞的后代在形态、结构、功能上发生差异的过程称为细胞分化。
答案 A
2．细胞分化的根本原因是( )
A．细胞核中基因发生突变
B．细胞中细胞器的种类发生改变
C．细胞核中基因的选择性表达
D．细胞中合成的蛋白质发生改变
解析 细胞分化是指在个体发育中，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，由于同一个生物体内不同的细胞都来自于同一个受精卵，所以不同细胞中遗传物质相同，但是不同的细胞表达的基因不同，所以不同的细胞形态结构和功能不同，即这是基因选择性表达的结果。
答案 C
【归纳拓展】
1.干细胞的特点:?一个显著特点是进行不对称分裂，就是干细胞经过次分裂所产生的两个细胞中，一个仍然?是干细胞,另一个经过多次分裂后，会变成各式各样的体细胞。
2.?干细胞的应用:
(1)千细胞移植治疗白血病。
(2)利用干细胞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等。
【归纳拓展】
细胞分化、细胞全能性及相互比较
细胞分化
细胞全能性
原理
细胞内遗传物质的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
特点
①稳定性②不可逆性
①高度分化的植物体细胞具有全能性，植物细胞在离体的情况下,在一定的外界条件下，才能表现其全能性: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。例如:动物克隆
结果
形成形态、结构、功能不同的细胞
形成新的个体
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改变:
②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小
注意:由体细胞发育成一个个体能证明体细胞的全能性.故判断体细胞是否具有全能性是看起点和终点，起点是“已分化的体细胞”，终点是发育成“个体”
[反馈评价]
1下列关于细胞分化和细胞全能性的叙述，正确的是
B
A.高度分化的动植物细胞仍具备全能性
B.细胞的分化程度与细胞的分裂能力呈负相关
C.多莉羊的成功证明了高度分化的动物细胞具有全能性
D,细胞的全能性是指已分化的细胞能恢复到分化前的状态
2下列哪种细胞的全能性最容易表达出来
B
A.青蛙的上皮细胞
B.?胡萝卜的韧皮部细胞
C.大白鼠的肝脏细胞
D.人皮肤生发层细胞
当堂自测
1．下列过程不属于细胞分化的是( )
A．B淋巴细胞形成浆细胞
B．胚胎干细胞形成神经细胞
C．质壁分离植物细胞的复原
D．蜥蜴断尾再生
答案 C
2．下列有关细胞分化的说法，错误的是( )
A．细胞分化与生物发育有密切关系
B．细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象
C．细胞分化仅发生在胚胎时期
D．细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程
解析 细胞分化是一种持久性的变化，它不仅发生在胚胎时期，也发生在生物体的其他生命过程中，只是在胚胎时期达到最大限度。
答案 C
3．正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞，在体外和某些因素的诱导下，却可以分化为神经细胞和肝细胞。其根本原因是这些造血干细胞( )
A．有旺盛的分裂能力
B．能合成神经细胞或肝细胞需要的蛋白质
C．还没有分化
D．具有与受精卵相同的全套遗传基因
解析 细胞具有全能性的原因是分化的细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质。
答案 D
4．通过特定方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述，正确的是( )
A．类胚胎干细胞能够分化成多种细胞
B．分化的体细胞丢失了某些基因
C．二者功能有差异，但形态没有差异
D．二者基因组成相同，且表达的基因相同
解析 干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。类胚胎干细胞与胚胎干细胞具有相似的特性，能够分化成多种细胞。
答案 A
5．下列有关干细胞和细胞全能性的叙述，正确的是( )
A．植物的成熟体细胞比动物的成熟体细胞更容易实现全能性
B．科学家们已经证实动物的成熟体细胞具有全能性
C．干细胞就是体外培养条件下容易实现全能性的细胞
D．在生物体内，细胞并没有表现出全能性的原因是细胞核遗传物质改变
解析 目前科学家们用细胞核移植的办法证明了动物细胞细胞核的全能性，而整个细胞的全能性还没有办法实现，所以植物成熟细胞的全能性要比动物细胞全能性更易表达。干细胞是有持续分裂、分化能力的细胞。生物体内的细胞由于发生了基因的选择性表达而不能体现全能性。答案 A
6．细胞正常分化的结果是( )
A．增加细胞蛋白质种类
B．赋予不同种类细胞特异的结构和功能
C．使细胞代谢增强
D．使细胞的全能性更易表现
解析 细胞分化是基因的选择性表达，使细胞具有特定的结构和功能，使细胞的种类增多。分化程度越高的细胞，全能性越不容易表现。
答案 B
7．有关细胞全能性的叙述，不正确的是( )
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高
B．由于分化，在生物体内细胞的全能性不能表达
C．与受精卵一样，卵细胞属于未分化的细胞，分裂能力强，全能性高
D．在一定条件下，离体培养的植物细胞能表现出全能性
解析 不同细胞的全能性不同。一般来说，分化程度越低的细胞，分裂能力越强，全能性越高。受精卵是未分化的细胞，在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高；但是卵细胞属于高度分化的细胞，也具有较强的全能性。
答案 C
8．人的造血干细胞能增殖、分化产生各种血细胞，此过程( )
A．体现了细胞的全能性
B．细胞的形态、结构和生理功能不变
C．细胞中基因选择性表达
D．细胞中不会出现染色体和纺锤体的变化
解析 细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整生物体的潜能，故该细胞分化未体现细胞的全能性，A错误；细胞分化过程中细胞的形态、结构和生理功能均发生改变，B错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，C正确；细胞增殖过程中会出现染色体和纺锤体的变化，D错误。
答案 C
[预习梳理]
一、1.形态
结构
功能
持久差异性
2.细胞的分化
3.不可逆
不会
异常分化
二、1.未分化
2.?全能干细胞
多能干细胞
三、1.潜能全能性
2.完整植株全能性
3.受到了细胞内物质
全部遗传物质
细胞核的全能性
