【新教材】人教版（2019）高中生物必修一6.2 细胞的分化 课件32张

第6章 细胞的生命历程
第2节　细胞的分化
课标要求
核心素养
1.掌握细胞分化的概念、实质及特点。
2.理解细胞全能性的概念、原因。
3.能够举例说明细胞全能性的应用。
1.明确细胞生命历程，形成科学生命观念
2.对比分析细胞分化、全能性，明确相互关系,形成科学思维方式。
3.通过对事实资料的分析和讨论，提高学生解决问题的科学探究能力。
4.社会责任：了解干细胞移植和细胞全能性的应用，关注健康的生活方式。
受精卵
细胞群
①
上皮细胞
骨骼肌细胞
......
神经细胞
②
①和②分别通过什么过程实现的？两者有何区别？
一、细胞分化
成年人全身细胞总数约1012个，细胞种类有200多种。这么多种类细胞都来自1个受精卵细胞。
组织
器官
系统
①细胞分裂：指细胞增殖过程，使细胞数目增多。
②细胞分化？
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的稳定差异过程。
结果：使细胞种类增加
（阅读教材P119）
（产生了形态、结构、功能不同的细胞）
不同类型的细胞构成不同的器官和组织
叶肉细胞
分生细胞
导管筛管
表皮细胞
分生组织
营养组织
输导组织
保护组织
营养器官
生殖器官
茎
果实
根
叶
花
种子
天竺葵
2、细胞分化的意义
请同学们带着以下问题认真阅读教材P119相关文字，然后分组讨论以下问题。（时间3分钟）
1、细胞分化有何意义？
2、单细胞生物有细胞分化吗？它有什么特点？
3、细胞分化的实质是什么？如何理解？
4、如何从细胞水平和分子水平判断一个细胞是否分化？
(1)个体发育的基础,能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。
(2)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
的效率和组织器官的修复。
资料分析：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。
3、细胞分化的特点
持久性
稳定性
普遍性
2、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，而不会变成其他类型的细胞。
3、人体不同类型细胞之间的差异是稳定不变的，都不能恢复到原来胚胎细胞的形态和结构。
稳定性
不可逆性
1、细胞分化发生在整个生命进程中。
持久性
下列事实分别说明了细胞分化的什么特点？
练习：
4、细胞分化的实质（机理）
表达？
选择性？
思考：就同一个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息，
但形态、结构和功能却又差异很大，这是怎么回事呢？
基因选择性表达 a、时间：同一细胞在不同的发育时期基因表达不同。
b、空间：机体不同位置的细胞基因表达不同。
基因？
合成胰岛素
开启某些基因(如胰岛素合成基因开启）
关闭某些基因（如肌动蛋白基因关闭）
心肌细胞
细胞分化成
细胞分化成
胰岛B细胞
合成肌动蛋白
开启另一些基因（如肌动蛋白基因开启）
关闭另一些基因
（如胰岛素合成基因关闭）
胚胎细胞
细胞产生了不同种类的蛋白质
肌动蛋白基因
胰岛素基因
受精卵
肌细胞
胰岛B细胞
DNA
胰岛素基因
肌动蛋白基因
胰岛素基因
肌动蛋白基因
表达
不表达
表达
不表达
肌动蛋白
胰岛素
细胞分化原因：
直接原因：
合成了具有特定结构和功能的蛋白质
根本原因
/实质：
遗传物质有选择性地发挥作用！
（即基因的选择性表达）
思考：对于人未成熟的红细胞和胰岛B细胞，下列哪些基因
一定能表达，哪些基因不会表达？
⑴细胞呼吸酶基因， ⑵血红蛋白基因、
⑶核糖体相关酶的基因 ⑷胰岛素基因
管家基因
未成熟的红细胞
胰岛B细胞
奢侈基因
细胞分化
不变
遗传物质DNA
细胞的数目
改变
RNA和蛋白质
细胞器的种类和数目
细胞的形态、结构和功能，即细胞的种类
小结
细胞分化与细胞分裂的比较
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。一般来说，分化程度越高，分裂能力就越低
一般来说，细胞分化是不可逆的。但是在离体和人工培养等条件下，某些高度分化的细胞也能恢复分裂和再分化。
二、分化后的细胞仍然具有全能性
导入：
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。
已分化细胞
恢复有丝分裂
愈伤组织
再分化
胚状体
有丝分裂
和
再
分化
试管苗
完整个体
外植体
二、细胞的全能性
1.概念：细胞的全能性是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。
起点
终点（标志）
思考1：
从遗传的角度来分析,为什么受精卵能够发育成一个完整的个体？
因为受精卵含有该物种发育成为完整个体必需的全套遗传信息
（或全套基因）
思考2：
已经高度分化的动物细胞是否也能发育成为一个完整的个体呢？
[查阅资料]:植物细胞培养取得成功后，科学家试着用动物
细胞进行培养，预计能够将一个动物培养成一
个完整的动物体，但是无一例成功。
绵羊“多利” 整个克隆过程如下：
母羊A
乳腺细胞
（体细胞）
无法发育成多利
植入代孕母羊C子宫内
这说明什么呢？
高度分化的动物细胞没有表现出全能性
取核
母羊B
未受精的卵细胞
去核
新的细胞
（重组细胞）
母绵羊C子宫内
“多利”
这说明什么呢？
现今只证明已分化的动物体细胞细胞核具有全能性。
2017年，中国科学家成功突破了克隆灵长类动物的世界难题，首次利用体细胞核移植技术培育出两只克隆猴。
2、细胞全能性大小的比较：
在①受精卵、②生殖细胞、③高度分化的动物细胞中，全能性最大的是____,最小的是____。
细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞分化程度越高，全能性越____；分化程度越低，全能性越___。
另外，植物细胞全能性____动物细胞。
①
③
低
高
高于
细胞分化不会导致遗传物质的改变，已分化的细胞仍具有全能性。一般来说，分化程度越高，分裂能力越弱，全能性越难以实现；分化程度越低，分裂能力越强，全能性越容易实现。
易错提醒：
一粒种子萌发为幼苗，并长成完整植株是否体现了细胞的全能性呢？
这个过程没有体现细胞的全能性。
种子是植物的幼体，而不是一个细胞。种子发育成植株是个体正常发育的过程。
3、细胞全能性与细胞分化的比较
项目
细胞分化
细胞全能性
原理
细胞内基因的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
结果
形成形态、结构、生理功能不同的细胞
形成新的个体或其他各种细胞
大小
比较
细胞分化程度有高低之分：体细胞>生殖细胞>受精卵
细胞全能性有大小之分：受精卵>生殖细胞>体细胞(植物细胞>动物细胞)
关系
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞仍具有全能性；
②一般说来，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高
植物组织培养实验室
4、细胞全能性的应用
（1）利用植物组织培养技术快速繁殖花卉、蔬菜等
蝴蝶兰的大规模生产
4、细胞全能性的应用
（2）拯救珍稀、濒危动植物
长江女神白鳍豚
丹顶鹤
天然抗癌植物-红豆杉
降“三高”药用植物-金花茶
4、细胞全能性的应用
（3）干细胞再生技术克隆人体器官，用于器官移植。
心脏移植
肾脏移植
白血病 ,俗称“血癌” ,是一种恶性程度极高的血液病 。患者的血液中出现大量异常的白细胞，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。此外用化疗、放疗等方法也可以遏制病变的白细胞 ,延长病人的生命。
为什么骨髓移植可以治疗白血病呢?
骨髓中有造血干细胞,可以产生新的血细胞.
三、干细胞的研究及应用
[问题导入]:你知道什么是白血病吗?
三、干细胞的研究及应用
1.概念：动物和人体内仍保留着少数具有__________能力的细胞，
这些细胞叫做干细胞。
提醒：干细胞通过细胞分裂增加细胞数目，一部分会
发生分化，一部分保持分裂能力，用于自我更新；
更新
分裂和分化
2.分类：
（据分化潜能）
全能干细胞：能分化成各种细胞，如胚胎干细胞；
多能干细胞：能分化成多种细胞，如造血干细胞；
专能干细胞：只能向特定某一种类型细胞分化，如神经干细胞；
注：根据干细胞的来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。
3、应用：
在细胞修复、发育生物学、药物学、器官移植等领域有广阔的应用前景、为白血病、癌症、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
干细胞分裂能力强，分化潜能也强
干细胞研究的应用实例
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；
??
?
脐带血的采集是在新生儿出生以后，取婴儿端3-8cm脐带储两把止血钳结扎、断脐，婴儿被抱走处理，贴近母端止血钳处消毒并将针头插入脐静脉，采集脐血。
脐带血采集
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
材料1：中国每年约有几十万患者因器官功能衰竭等待着器官移植，但每年器官移植手术仅为1万余例，众多病人仍在苦苦等待。好的消息是：中国器官捐献年度统计，2011捐献者人数132人，捐献器官数量374个；而2014年捐献者人数达到1699人，捐献器官数量4548个。截至2015年9月20日全国累计完成器官捐献4548例，得到有效救治的器官衰竭患者12793名。
材料2：目前，人类已经可以通过一定的技术手段，将干细胞定向诱导成不同的器官。
你能从细胞全能性的角度来设计一个利用病人自己体细胞来获得没有免疫排斥的移植器官的途径吗？
【学以致用】
造血干细胞移植微视频（上课时可选用）
1、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、紫色糯性玉米种子培育成植株，这体现了植物种子具有全能性
B
配子也具有形成完整个体所需的全套基因
在特定时间和空间条件下选择性表达的结果
种子发育成植株是个体正常发育的过程
2、细胞分化过程中不会出现的是（ ）
A.细胞形态结构改变 B.细胞器种类和数量改变
C.蛋白质种类和数量的改变 D.细胞核遗传物质的改变
D
3、填空：
⑴同一个体的不同体细胞的形态、结构和生理功能不同的直接原因是 ，根本原因是不同的细胞 不同。
（2）细胞分裂增加细胞数量属于细胞“量变”，而 增加细胞种类，属于细胞“质变”
所含蛋白质种类有所不同
表达的基因
细胞分化
2、下图是将某植物的韧皮部的一些细胞
培养成新植株的过程，请据图回答
(1)[4]是由[3]中单个细胞经过
形成细胞团，再进
一步发育成[5] 。
(2)这一事实说明高度分化的植物细胞仍保持着 ，即 。
(3)据此实验可以推断，高度分化的动物细胞，也可能培养成与该动物类似的个体，原因是 。
细胞（有丝）分裂
胚状体
细胞全能性
已经分化的植物细胞，仍具有发育成完整个体的潜能
动物细胞核内含有保持本物种遗传所需要的全套遗传物质
问题探讨?P118
1．提示：健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
2．提示：骨髓中的造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同类型的血细胞。
思考·讨论?P118
1.提示：




2.提示：不能；不会。因为细胞分化具有不可逆性。
细胞
形态、结构
功能
上皮细胞
排列紧密、细胞间质少
保护、吸收、分泌、排泄等
骨骼肌细胞
梭形、多核
进行收缩、舒张，产生运动
软骨细胞
体积小，椭圆形
合成和分泌基质与纤维
神经细胞
由细胞体和突起构成
接受刺激、传导冲动
思考·讨论?P120
1．提示：由资料1可知，适宜条件下，植物细胞可以发育成完整的植物体。
2．提示：理论上也是可以的，但高度分化的细胞表现出全能性难度较大。
3．提示：不能。由资料2可知，已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
练习与应用?P122
一、概念检测
1．(1)×　提示：受精卵具有全能性。 (2)√　 2.D　3.D
二、拓展应用
1．提示：通过植物组织培养技术繁殖花卉，保证花木的优良品质不变，并且繁殖得快。
2．提示：干细胞移植治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞或组织，从而达到治愈的目的。