第6章細(xì)胞的生命歷程第2節(jié)細(xì)胞的分化學(xué)習(xí)目標(biāo)1.說明細(xì)胞分化的概念、特點，闡明細(xì)胞分化的意義和原因。

2.舉例說明細(xì)胞全能性的概念，比較不同細(xì)胞全能性的大小。

3.進(jìn)行有關(guān)細(xì)胞研究進(jìn)展與人類健康的資料搜集和分析。成年人全身細(xì)胞總數(shù)約1012個。細(xì)胞種類有200多種。這么多種類細(xì)胞均來自一個受精卵。一

、細(xì)胞分化Q0O細(xì)胞分化有絲分裂受精卵皮膚細(xì)胞白細(xì)胞

紅細(xì)胞

腺細(xì)胞

神經(jīng)細(xì)胞結(jié)締組織細(xì)胞骨細(xì)胞肌肉細(xì)胞卵細(xì)胞精子個體發(fā)育過程中一個或一種細(xì)胞(增殖產(chǎn)生的后代)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異一

、細(xì)胞分化

教材P118時期起點變化1.細(xì)胞分化的概念細(xì)胞分化一

、細(xì)胞分化

想一想2.細(xì)胞分化的特點以下實例可說明細(xì)胞分化具有什么特點?①細(xì)胞分化在多細(xì)胞生物體內(nèi)普遍存在，且貫穿于整個生命進(jìn)②黑色素細(xì)胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素；離體培養(yǎng)的

上皮細(xì)胞，始終保持為上皮細(xì)胞，而不會變成其他類型的細(xì)胞。一

穩(wěn)定性③造血干細(xì)胞→原紅細(xì)胞→早幼紅細(xì)胞→中幼紅細(xì)胞→晚幼紅細(xì)胞程中，在胚胎時期達(dá)到最大限度?！墒旒t細(xì)胞→

死亡一普遍性和持久性一不可逆性紅細(xì)胞

柱狀上皮細(xì)胞骨骼肌細(xì)胞卵細(xì)胞胰島B細(xì)胞用結(jié)構(gòu)決定功能的觀點解釋以下細(xì)胞在人體中的作用ANATOMY

OF

HUMAN

CELLS神經(jīng)細(xì)胞精子一

、細(xì)胞分化柵欄組織保衛(wèi)細(xì)胞

維管束

鞘細(xì)胞海綿組織氣孔維區(qū)

管區(qū)

束一3.細(xì)胞分化的意義①

生物個體發(fā)育_

的基礎(chǔ)

依靠細(xì)胞的分裂和分化共同實現(xiàn)②使多細(xì)胞生物體中細(xì)胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高一

、細(xì)胞分化各種生理功能

的效率肌細(xì)胞和胰島B細(xì)胞的差異主要是通過細(xì)胞內(nèi)哪種物質(zhì)直接體現(xiàn)出來的?肌細(xì)胞中合成肌動蛋白，不合成胰島素；胰島B細(xì)胞中合成胰島素，不合成肌動蛋白一

、細(xì)胞分化胰島B細(xì)胞骨骼肌細(xì)胞肌動蛋白基因控制

合成肌動蛋白DNA控制

合成蛋白質(zhì)胰島素基因控制

合成胰島素一

、細(xì)胞分化血紅蛋白

呼吸酶B

C

D

E肌動蛋白

呼吸酶C

D

E

一

、細(xì)胞分化A

CB

DE

受精卵4.細(xì)胞分化的原因呼吸酶E胰島素A

B

C

D胰島B細(xì)胞骨骼肌細(xì)胞紅細(xì)胞基因奢侈基因選擇性表達(dá)的結(jié)果管家基因所有細(xì)胞均表達(dá)，維持生命活動所必需的奢侈基因指不同類型細(xì)胞中特異性表達(dá)的基

因，其產(chǎn)物賦予各種類型細(xì)胞特異

的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與功能。一

、細(xì)胞分化4.細(xì)胞分化的原因核糖體蛋白基因呼吸酶基因肌動蛋白基因胰島素基因血紅蛋白基因一

、細(xì)胞分化4.細(xì)胞分化的原因細(xì)胞分化有絲

分一

、細(xì)胞分化細(xì)胞分化過程的理解①細(xì)胞水平：細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生改變②亞顯微結(jié)構(gòu)水平：細(xì)胞器的數(shù)目及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能發(fā)生改變③分子水平：蛋白質(zhì)角度：蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變基因角度：

基因選擇性表達(dá)，即遺傳信息的執(zhí)行情況不同，這是細(xì)胞分化的根本原因。項目細(xì)胞分裂細(xì)胞分化不

同

點細(xì)胞數(shù)量增加不變形態(tài)結(jié)構(gòu)功能相同差異相同點染色體和遺傳信息都不變聯(lián)系先分裂，后分化，細(xì)胞分裂是分化的基礎(chǔ)，共同完成生物個體發(fā)育過程。隨著分化程度的提高，細(xì)胞分裂能力逐漸下降，細(xì)胞分化能力也逐漸下降一

、細(xì)胞分化課堂練習(xí)【資料】1902年，植物學(xué)家哈伯蘭特(G.Haberlandt)預(yù)言從一個高度分化的植物體細(xì)胞可以得到人工培養(yǎng)的胚，甚至培育出一個完整植株。他預(yù)言的理論基礎(chǔ)是什么?二、細(xì)胞的全能性二、細(xì)胞的全能性概

念

：已

經(jīng)

分

化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個體潛能。已分化的細(xì)胞仍然具有全能性的原因是什么?提示具有全能性的原因是分化的細(xì)胞含有發(fā)育為完整個體的全套基因。1、植物細(xì)胞的全能性植物組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)分化的細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分

化細(xì)胞的過程。5植物激素、無3機鹽和糖類等

愈傷

—→胚

狀

體

一

有根、莖、韌皮部細(xì)胞

脫分化

組織

再分化

葉的試管苗植物細(xì)胞全能性的表達(dá)需要哪些條件?提示(1)離體(外植體);(2)一定的營養(yǎng)物質(zhì)(無機鹽、維生素、氨基酸等);(3)激素：其中生長素與細(xì)胞分裂素對植物細(xì)胞全能性表達(dá)至關(guān)重要；(4)適宜的條件(適宜的溫度、pH

等)?？?/p>

隆

羊

—

—

多

利提取細(xì)胞核植入代孕母羊子宮內(nèi)新的細(xì)胞蘇格蘭黑

面母綿羊B

子

宮

內(nèi)無法發(fā)育成多利去核卵細(xì)胞這說明什么呢?高度分化的動物細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性蘇格蘭黑

面母綿羊A“多利”芬蘭白面母綿羊乳腺細(xì)胞

(體細(xì)胞)未受精的卵細(xì)胞二、細(xì)胞的全能性2、動物細(xì)胞核的全能性①實驗過程乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核十

克隆羊多利去核的卵細(xì)胞②結(jié)論：已分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性。但是到目前為止，人們還沒有成功地將單個

已分化的動物體細(xì)胞培養(yǎng)成新的個體。典型例題：下列發(fā)生了細(xì)胞分化且能體現(xiàn)體細(xì)胞全能性的生物學(xué)過程是(

C

)玉米種子本身已經(jīng)是一個個體(胚胎),發(fā)育成新植株反映了胚后發(fā)育的過程A.

玉米種子萌發(fā)長成新植株沒有發(fā)育成個體，只能體現(xiàn)多能性B.

小鼠骨髓造血干細(xì)胞形成各種血細(xì)胞C.胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株沒有發(fā)育成個體，只能體現(xiàn)多能性D.

壁虎斷尾后重新長出尾巴課堂練習(xí)三

、干細(xì)胞3.

干細(xì)胞(1)特點

①具有分

裂

和分化能力②在動物和人

體內(nèi)

，數(shù)量很少在我們體內(nèi)，紅細(xì)胞的壽命為120d左右，白細(xì)胞的壽命為5-7d。這些血細(xì)胞

都是失去分裂能力的細(xì)胞。那么在我們體內(nèi)的血細(xì)胞數(shù)量會不會減少?不會。骨髓中的造血干細(xì)胞通過增殖和分化，不斷產(chǎn)生不同種類的血細(xì)胞。根據(jù)干細(xì)胞分化潛能不同可分為

全能干細(xì)胞

、多能

干

細(xì)

胞

、單能干細(xì)胞。分化程度越低的細(xì)胞，全能性就越

強_;高度分化的生殖細(xì)胞也具有較強的全能性；植物細(xì)胞>動物細(xì)胞

在植物體內(nèi)，你能舉出干細(xì)胞的實例嗎?分化程度低，全能性高早期胚

受精卵

-

-

-

-

→胎細(xì)胞?相關(guān)信息教材P119受精卵和早期胚胎細(xì)胞都是具

有全能性的細(xì)胞。分化程度高，全能性低紅細(xì)胞:

血小板白細(xì)胞三

、干細(xì)胞

(2)全能性大小比較細(xì)胞

A骨髓中的B細(xì)胞

c分化保持分裂能力造血干細(xì)胞(3)干細(xì)胞的用途：√干細(xì)胞移植治療白血病√經(jīng)核移植技術(shù)

得到胚胎干細(xì)胞，再經(jīng)過體外定向

誘導(dǎo)分化_

出組織

和器官，并最終通過組織和器官移植。去核的受體

卵母細(xì)胞核移植胚胎干細(xì)胞心肌細(xì)胞

神

經(jīng)細(xì)

胞

肝

細(xì)

胞病人取體

細(xì)胞胰島細(xì)胞

血

細(xì)

胞免疫匹配的移植2012年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予了英國科學(xué)家格登和日本科學(xué)家山中伸彌，獲獎理由：發(fā)現(xiàn)成熟細(xì)胞可重新寫成多功能細(xì)胞The

Nobel

Prize

in

Physiology

or

Medicine2012Finding

the

maturereset

buttoncell's

Disease

in

a

dishrdon:Makingafroga

dds將小鼠已分化的成纖維細(xì)胞生成誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(

iPSc

)Induction

of

Pluripotent

Stem

Cellsfrom

Mouse

EmbryonicandAdultFibroblastCulturesby

Defined

FactorsKazutoshi

Takahashi1and

Shinya

Yamanaka1·2,'Department

of

Stem

Cell

Biology,Institute

for

Frontier

Medical

Sciences,Kyoto

University,Kyoto606-8507,Japan2CREST,Japan

Science

and

Technology

Agency,Kawaguchi332-0012,Japan'Contact:yamanaka@trontier.kyoto-u.a