第六章

細胞的生命歷程第2節(jié)細胞的分化問題探討（課本P118）討論1:像人這樣的多細胞生物，如果在生長發(fā)育過程中只有細胞分裂，能否由一個受精卵發(fā)育成一個完整個體？成年人細胞總數約1012-14個，種類有200多種。有四大組織、八大系統(tǒng)。這些細胞均來自于同一個受精卵。在人體內，紅細胞的壽命為12d左右。白細胞的壽命約為5~7d。這些血細胞都是失去分裂能力的細胞。白血病患者的血液中出現大量的異常白細胞。而正常的血細胞明顯減少。通過骨髓移植可以有效的治療白血病。討論2:為什么健康人的血細胞數量不會隨著血細胞的死亡而減少？健康人會不斷產生新的血細胞，補充到血液中去。討論3:骨髓與血細胞的形成有什么關系？骨髓中造血干細胞能夠通過增殖和分化，不斷產生不同種類的血細胞。問題探討（課本P118）一、細胞分化及意義比較構成人體組織的細胞

思考·討論上皮細胞骨骼肌細胞軟骨細胞神經細胞上皮細胞骨骼肌細胞軟骨細胞神經細胞形態(tài)扁平、立方、柱狀圓柱形，細長橢圓形星形、錐形、梨形、圓形結構排列緊密，間質少有橫紋，多核細胞間質發(fā)達有軸突、樹突功能保護、吸收等收縮支持感受刺激，傳導沖動討論1：這些細胞在形態(tài)、結構和功能上有什么不同？一、細胞分化及意義比較構成人體組織的細胞

思考·討論上皮細胞骨骼肌細胞軟骨細胞神經細胞討論2:這些細胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的細胞，正常情況下，它們還能恢復成早期胚胎細胞嗎？就這四種組織來說，一種組織的細胞會不會轉變成其他組織的細胞？在正常情況下，它們是不能恢復成早期胚胎細胞的；這四種組織中的某種細胞不會被轉變成其他組織的細胞。

比較植物組織細胞光合作用保護功能儲藏營養(yǎng)物質葉肉細胞

表皮細胞（無葉綠體）儲藏細胞沒有葉綠體，沒有角質層細胞壁上形成角質層有葉綠體同一植物體的這些細胞都來自一群彼此相似的早期胚胎細胞。一、細胞分化及意義思考·討論

在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。一、細胞分化及意義1.概念：干細胞紅細胞神經元脂肪細胞心肌細胞小腸上皮細胞軟骨細胞上皮細胞受精卵細胞分裂細胞分化分化的對象：產生形態(tài)、結構、功能不同的細胞。一個或一種細胞。分化的結果：一、細胞分化及意義細胞分化過程細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。動物胚胎時期達到最大限度。離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞已經分化的細胞一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡，都不能恢復到原來胚胎細胞形態(tài)和結構在生物界中普遍存在，是生物個體發(fā)育的基礎分化后的細胞核內遺傳物質不發(fā)生改變例1例2例3例4例5持久性穩(wěn)定性不可逆性普遍性遺傳物質不變性一、細胞分化及意義2.特點：一、細胞分化及意義細胞總DNA蛋白質呼吸酶基因β-珠蛋白基因抗體基因呼吸酶β-珠蛋白抗體肌細胞++++--紅細胞+++++-漿細胞++++-+資料分析：科學家利用技術檢測到來自同一哺乳動物的紅細胞和肌細胞及漿細胞內含有的基因和蛋白質的情況如下表所示：注：“＋”表示有，“－”表示無。問題1:三種細胞的DNA相同嗎？蛋白質相同嗎？為什么？DNA相同，因為都是由同一個受精卵分裂形成的；蛋白質不同一、細胞分化及意義細胞總DNA蛋白質呼吸酶基因β-珠蛋白基因抗體基因呼吸酶β-珠蛋白抗體肌細胞++++--紅細胞+++++-漿細胞++++-+資料分析：科學家利用技術檢測到來自同一哺乳動物的紅細胞和肌細胞及漿細胞內含有的基因和蛋白質的情況如下表所示：注：“＋”表示有，“－”表示無。問題2:檢測到細胞內含有呼吸酶，能說明細胞發(fā)生了分化嗎？不能，呼吸酶基因在所有的細胞中均表達，是維持生命活動所必需的。一、細胞分化及意義細胞總DNA蛋白質呼吸酶基因β-珠蛋白基因抗體基因呼吸酶β-珠蛋白抗體肌細胞++++--紅細胞+++++-漿細胞++++-+注：“＋”表示有，“－”表示無。問題3:上述三種細胞基因的開啟或關閉情況如何？幾乎所有細胞中均表達的基因：如ATP合成酶基因、細胞呼吸酶基因等。不同類型細胞中特異性表達的基因：如胰島素基因、β-珠蛋白基因等。管家基因奢侈基因一、細胞分化及意義3.細胞分化的實質：ABCDEABCDE基因ABCDEABCDEABCDEABCDE實質(根本原因):蛋白質種類的不同基因的選擇性表達直接原因:一、細胞分化及意義4.細胞分化的意義：a.形成具有特定形態(tài)、結構和功能的組織和器官，是個體發(fā)育的基礎。b.使多細胞生物體中的細胞趨于專門化，有利于提高各種生理功能的效率。細胞分化的“變”與“不變”不完全相同分子水平細胞水平一、細胞分化及意義5.細胞分裂與細胞分化的比較：項目細胞分裂細胞分化發(fā)生時間從受精卵開始發(fā)生在整個生命進程中原因細胞增殖需要基因的選擇性表達結果細胞數目增多細胞種類增多意義保持了親、子代間遺傳的穩(wěn)定性保證了生物體的正常發(fā)育聯系細胞分裂是細胞分化的基礎，兩者往往是相伴相隨的，隨分化程度加大，分裂能力逐漸下降課堂練習1．分別用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶（與細胞呼吸相關的酶）基因的片段為探針，與雞的成紅細胞、輸卵管細胞和胰島細胞中提取的總RNA進行分子雜交，結果見下表（注：“＋”表示陽性，“－”表示陰性）。下列敘述不正確的是（）細胞總RNA探針β-珠蛋白基因卵清蛋白基因丙酮酸激酶基因成紅細胞＋－＋輸卵管細胞－＋＋胰島細胞－－＋A．在成紅細胞中，β-珠蛋白基因處于活動狀態(tài)，卵清蛋白基因處于關閉狀態(tài)B．輸卵管細胞的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達產物對維持雞細胞的基本生命活動很重要D．上述不同類型細胞的生理功能差異與基因的選擇性表達有關B2．形態(tài)結構各異，執(zhí)行不同功能的多種細胞構成了一個生命有機體。如圖所示為來自同一個人的4種細胞，下列敘述正確的是

（）A．因為來自同一人體，所以各細胞中的蛋白質種類均相同B．因為各細胞中攜帶的基因不同，所以形態(tài)、結構和功能不同C．雖然各細胞大小不同，但細胞中含量最多的化合物相同D．各細胞的生理功能不同，細胞核中的遺傳物質也不同C課堂練習受精卵細胞分化組織細胞？如果給予一定的條件，這些組織和器官中高度分化的細胞，能不能像早期胚胎那樣，再分化成其它細胞呢？受精卵能發(fā)育成一個完整的個體。分化后的細胞有著與受精卵相同的遺傳物質，它有形成完整個體的可能嗎？思考·討論資料1

1958年美國科學家斯圖爾德（F.C.Steward）等利用胡蘿卜韌皮部的細胞，放入含有植物激素、營養(yǎng)物質的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結果這些細胞旺盛地分裂和生長，形成一個細胞團塊（愈傷組織），繼而分化出根、莖和葉，移栽到花盆后，長成了一株新的植株。韌皮部細胞細胞團根或芽幼苗胡蘿卜植株

胡蘿卜組織培養(yǎng)示意圖1.從資料1中可以得出什么結論？2.如果將胡蘿卜韌皮部細胞換成其他已高度分化的細胞，在適宜條件下也能發(fā)育形成新植株嗎？已經分化的細胞在離體培養(yǎng)下能夠形成完整的植物體。能。思考·討論不能。目前為止，人們還沒有成功的將已經分化的動物體細胞培養(yǎng)成新個體。資料2科學家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做實驗，將它的腸上皮細胞的核移植到去核的卵細胞中，結果獲得了新的個體。非洲爪蟾的核移植示意圖思考·討論3.將上皮細胞單獨培養(yǎng)能形成新個體嗎？漢水丑生侯偉作品克隆羊“多莉”4.從資料2、以及克隆羊的誕生可以得出什么結論？已分化的動物細胞的細胞核仍具有形成完整個體的能力。卵細胞乳腺細胞去核細胞核核移植代孕母羊多莉紫外線蛙卵細胞核蝌蚪的腸上皮細胞去核細胞核核移植8細胞胚蝌蚪思考·討論二、細胞的全能性細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。細胞內含有該生物物種的全套遺傳物質未分化的細胞，如受精卵、動物和人的早期胚胎細胞、植物體的分生組織細胞也具有全能性。注意：種子發(fā)育成個體不能體現全能性。雌蜂未受精的卵細胞發(fā)育成雄蜂證明了動物生殖細胞

具有全能性。（

）√1.概念：2.原因：愈傷組織胚狀體韌皮部細胞植物激素糖類、無機鹽有根、莖、葉的試管苗（1）離體（必要條件）；（2）一定的營養(yǎng)物質（無機鹽、糖類等）和植物激素；（3）適宜的外界條件（適宜的溫度、pH等）。3.植物細胞全能性表達的條件：二、細胞的全能性（1）植物細胞>動物細胞（動物細胞只有細胞核表現出了全能性）（2）幼嫩細胞>衰老細胞（3）受精卵＞生殖細胞(精子、卵細胞)＞體細胞（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，分裂能力越強，全能性越高。4.細胞全能性大小比較5.細胞全能性與細胞分裂、分化的關系分化程度高的細胞全能性一定低。（

）如生殖細胞由性原細胞分化而來，屬于高度分化的細胞，但全能性依然很高?！炼?、細胞的全能性6.運用：01.快速繁殖花卉、蔬菜等02.拯救珍稀、瀕危動植物03.克隆人體器官，

用于器官移植長江女神白鰭豚百合花杜鵑心臟移植腎臟移植二、細胞的全能性細胞分化細胞全能性原理細胞內基因選擇性表達含有本物種全套遺傳物質特點①持久性；②穩(wěn)定性（不可逆性）③普遍性；④不變性①高度分化的植物體細胞具有全能性②動物已分化的體細胞全能性受限制，但細胞核仍具有全能性。結果形成形態(tài)、結構、功能不同的細胞形成完整有機體或其他細胞大小比較細胞分化程度有高低之分，如體細胞>生殖細胞>受精卵細胞全能性有大小之分，如受精卵>生殖細胞>體細胞關系①兩者的遺傳物質都不發(fā)生變化②細胞的分化程度越高，具有的全能性越小專能干細胞（

）①按分化潛能分多能干細胞（

）神經干細胞造血干細胞全能干細胞（

）受精卵三、干細胞的特點及應用動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞。未分化的細胞分化程度低的細胞并非所有干細胞都要發(fā)生分化。干細胞分裂后一部分細胞發(fā)生分化，成為具有特定功能的組織細胞；還有一部分保持分裂能力，用于干細胞本身的自我更新。1.概念：2.類型：項目胚胎干細胞成體干細胞來源來自各式各樣的組織功能可以分化成

組織和器官具有分化成

細胞的能力舉例桑葚胚的細胞骨髓造血干細胞、神經干細胞早期胚胎各種特定功能②按來源分（發(fā)育時期）三、干細胞的特點及應用2.類型：慢性粒細胞白血病

俗稱血癌，是各路苦情劇中常用橋段，這當然不是指血液變成了白色，白血病是一種造血干細胞惡性克隆性疾病?；颊唧w內的血液、骨骼和各種組織器官中，都存在著大量形態(tài)異常的白細胞，這些細胞鳩占鵲巢，讓身體失去造血的機能。我國是白血病的高發(fā)國家，每10萬人中有4-6人患有白血病，其中40%是兒童，白血病的發(fā)病率在各類腫瘤中占據第六位。(1)干細胞移植治療白血病；三、干細胞的特點及應用3.運用：(2)在體外培養(yǎng)出組織和器官，并最終通過組織和器官移植實現對臨床疾病的治療。新聞背景：英國足球名星--貝克漢姆儲存了來自他剛出生時留下的臍帶血干細胞，以便萬一他在賽場上重要器官受傷，則可以接受干細胞移植手術治療；臍帶血里頭含有大量的干細胞，稱為臍帶干細胞，為胎兒制造血液和免疫細胞的主要來源。臍帶干細胞三、干細胞的特點及應用3.運用：(2)在體外培養(yǎng)出組織和器官，并最終通過組織和器官移植實現對臨床疾病的治療。日本東京大學和京都大學的科學家研究出人耳鼠，就是在老鼠背上種植出人耳，他們稱要將這項技術用于人體。三、干細胞的特點及應用3.運用：如何從根源上解決器官移植缺口大及免疫排斥的問題？未來，一切皆有可能。三、干細胞的特點及應用3.運用：

拓展延伸骨髓移植的方法治療白血病利用胚胎干細胞修復病人損傷組織

干細胞領域依然面臨著很多問題，也存在很多爭議，有興趣的同學可以查閱相關資料，了解干細胞的研究進展，思考科學、技術和社會的關系。1．關于細胞全能性的理解，不確切的是

（）A．動物細胞培養(yǎng)獲得大量骨髓瘤細胞，證明了動物體細胞也具有全能性B．細胞內含有個體發(fā)育所需的全部基因是細胞具有全能性的內在因素C．經植物組織培養(yǎng)得到的試管苗，是植物細胞在一定條件下表現全能性的結果D．大量的科學事實證明，高度分化的植物體細胞仍具有全能性A課堂練習2．2022年，某雜志在線報道了某大學的研究成果——用小分子化學物質誘導人成體細胞轉變?yōu)槎酀撃芨杉毎?CiPSC)。用CiPSC制備的胰島細胞能安全有效地降低糖尿病猴的血糖，凸顯CiPSC在治療疾病上的廣闊前景。下列敘述錯誤的是(

)A．CiPSC具有正常的細胞周期B．CiPSC的分化程度低于胰島細胞C．小分子化學物質通過改變體細胞的遺傳物質獲得了CiPSCD．與體內已高度分化的體細胞相比，CiPSC的全能性更