1、第 2 节 细胞的分化 学习目标 1说明细胞分化的概念和意义。(重点) 2说明细胞全能性的概念及实例。(重点、难点) 3进行有关干细胞的研究进展与人类健康的资料搜集和分析。 , 知识结构 细胞的分化及其意义 1细胞分化的概念 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细胞分化的特点 特 点 解 释 持久性 发生在生物体的整个生命进程中，分化程度在胚胎时期达到最大 不可逆性 分化了的细胞，不会再演变成原始的细胞，将一直保持分化后的状态，直到死亡 普遍性 在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础 稳定性 分化后的细胞内遗传物质不发生改变 3.
2、细胞分化的过程 4细胞分化的实质 就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同细胞中遗传信息的执行情况 不同，控制合成的蛋白质不同。细胞分化的实质就是基因的选择性表达，如图 621 所示。 (1)从起源上看，甲、乙两种细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂增殖而来的，根据有丝分 裂的特征，染色体经复制后平均分配到两个子细胞中去，所以甲、乙中遗传信息是一样的。 (2)从发育过程上看，不同细胞中处于活动状态的基因不同，于是就产生了与不同细胞功能 相适应的蛋白质。 5细胞分化的结果 形成形态、结构和功能都有很大差异的组织和器官。 6细胞分化的意义 细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体
3、发育的基础。多细胞生物体在生长 发育过程中，如果仅仅有细胞的增殖，而没有细胞的分化，就不可能形成具有特定形态、结构 和功能的组织和器官，生物体就不可能正常发育。细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门 化，有利于提高各种生理功能的效率。 细胞分裂、分化与个体发育的关系 (1)细胞分裂使细胞数目增多，但细胞类型不变，是个体生长的基础，细胞分化使细胞类型 增多，但细胞数目不变，是个体发育的基础，生物体的生长发育是它们共同作用的结果。 (2)细胞分化只是改变了细胞的形态、结构和生理功能，并未改变细胞内的遗传物质。 教材第 117118 页参考答案 问题探讨 1健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去
4、。 2骨髓中的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。 旁栏思考题 细胞分化的实例：如根尖的分生区细胞不断分裂、分化，形成成熟区的输导组织细胞、薄 壁组织细胞、根毛细胞等；胚珠发育成种子；子房发育成果实；受精卵发育成蝌蚪，再发育成 青蛙；骨髓造血；皮肤再生等都包含着细胞的分化。 【例 1】 下列关于细胞分化的说法中，错误的是( ) A细胞分化与生物个体发育有密切关系 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：细胞分化是发育的主要过程，因此，细胞分化与生物个体发育有密切关系，是生物 界普遍
5、存在的一种生命现象。D 项是细胞分化的概念的表述。细胞分化是一种持久性的变化， 发生在生物体的整个生命过程中，且在胚胎时期达到最大限度。 答案：C 点拨：细胞分化的实质是基因的差异性表达或顺序表达，即特定的基因在特定的时间内， 在特定的组织中表达的结果。受精卵发育为新个体，是受一系列基因调控的，这些基因在细胞 中选择性表达，使细胞表现出不同的形态、结构和生理功能。 细胞的全能性 1概念 已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。植物细胞具有全能性，动物细胞的细胞核 也具有全能性。 2.原因 体细胞一般都是由受精卵通过有丝分裂增殖而来的。一般已分化的细胞都有一套和受精卵 相同的遗传物质，携带有发
6、育成完整个体必需的全部基因。因此，分化的细胞仍具有发育成完 整新个体的潜能。 (1)细胞的全能性是一种发育成完整个体的潜在能力，理论上讲，每一个细胞都具有这种潜 能。 (2)由于细胞的分化程度不同，不同细胞的这种潜能表现难易程度不同。 3.细胞全能性表达的条件 全 能 性 表 达 的 条 件 离 体 状 态一 定 的 营 养 物 质 和 激 素 适 宜 的 外 界 条 件 ) 4.植物细胞的全能性 (1)高度分化的植物体细胞具有全能性 美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞离体培养，最后发育成完整的植株，这充分说明 高度分化的植物组织细胞仍具有发育成完整植株的能力，也就是说仍具有全能性。 (2)
7、植物组织培养技术 原理：植物细胞具有全能性。 过程：离体的植物器官组织或细胞 愈伤组织 根、芽 植物体(如图 脱 分 化 植 物 激 素 再 分 化 622 所示)。 图 622 (1)离体的植物组织、器官必须先经过消毒处理，整个过程必须在无菌条件下进行。 (2)脱分化是使已经分化的、失去了分裂能力的细胞重新获得分化能力，但不能使其变回到 分化前的那种细胞，因此脱分化不是细胞分化具有可逆性的表现。 (3)培养液中必须保证营养物质的全面和必要激素在不同阶段的浓度控制，否则不利于脱分 化和再分化的进行。 (3)植物细胞全能性的应用 快速、大量繁殖一些有价值的苗木、花卉、药材和濒危植物；培育无病毒植
8、株；大规模地 生产药物、食品、杀虫剂；制作人工种子等。 5.动物细胞的全能性 (1)动物已分化的体细胞的全能性受限制，但细胞核仍具有全能性，如动物克隆技术。动物 的体细胞不能表现全能性，其原因是受到了细胞内物质的限制。但细胞核则不同，细胞核内有 该物种的全套基因，所以动物的细胞核具有全能性。 (2)实例：如图 623 所示表示克隆羊多利的产生。 (3)应用：克隆技术可以应用于珍稀动物的保护；医学上组织器官的体外培养，扩增可 以用于手术移植；骨髓中造血干细胞的体外培养和定向分化可以挽救许多病人的生命。 细胞全能性大小的差异 (1)植物细胞的全能性易于表达，而动物细胞的全能性虽受到极大限制，但动物
9、细胞核的全 能性仍可以表达。 (2)随着细胞分化程度的不断提高，细胞的全能性逐渐变小，细胞的分化程度：体细胞生 殖细胞受精卵。 (3)细胞的全能性与细胞的分裂能力呈正相关，即分裂能力越强，全能性越大。细胞的全能 性：受精卵生殖细胞体细胞。 6.干细胞研究 (1)概念：干细胞是动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞。机体的各种细胞、组织和器 官都是由干细胞分化发育而来的。 (2)类型 全能干细胞：可以发育成完整的个体，如胚胎干细胞； 多能干细胞：具有分化出多种组织细胞的潜能，如骨髓造血干细胞； 专能干细胞：由多能干细胞分化而来，只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞。 细胞分化与细胞的全能性 细胞
10、分化 细胞全能性 原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质 特点 （1）持久性：细胞分化贯穿于生物体 整个生命过程中，在胚胎时期达到最 大限度 (2)稳定性和不可逆性：一般来说，分 化了的细胞遗传物质不变，将一直保 持分化后的状态，直到死亡 (3)普遍性：生物界中普遍存在，是生 物个体发育的基础 (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，在一定的营养物质、 激素和其他适宜的外界条件下， 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，动物克隆技术 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
11、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变化 (2)细胞的分化程度越高，具有的全能性越小 教材第 119120 页参考答案 旁栏思考题 动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，细胞分化潜能变窄，这是指 整体细胞而言。可是细胞核则不 同，它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因，并没有因细胞分化而失去某些基因。因 此，高度分化的细胞核仍然具有全能性。这可以从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到 证实。 资料搜集和分析 1在个体发育过程中，通常把那些具有自我复制能力，并能在一定条件下分化形成一种以 上类型细胞
12、的多能细胞称为干细胞。干细胞有很多种类型，大体上可分为成体干细胞和胚胎干 细胞。 2研究干细胞的意义：干细胞的研究为替换病变的组织和器官、某些癌症和遗传病的治疗 带来了新的希望。如骨髓移植和脐带血干细胞移植等。 【例 2】 有关细胞全能性的理解，正确的是( ) A从理论上讲，生物体的每一个细胞都具有全能性 B未脱离植株的幼叶，在适当的情况下能表现出全能性 C在个体发育的不同时期，由于细胞内基因发生变化，导致细胞不能表现出全能性 D脱离了植株的芽，一定能表现出全能性 解析：细胞全能性的表现条件是：离体状态、一定的营养物质和激素以及适宜的外界条件， 因此 B、D 项错误。细胞具有全能性的原因是已分化的细胞具有一套和受精卵相同的染色体，携 带相同的 DNA 分子，因此，从理论上讲，生物体的每一个细胞都具有全能性，A 项正确，C 项错 误。 答案：A 点拨：细胞全能性不仅强调具有全部的遗传信息(遗传物质)，还强调有发育成完整个体的 潜能。
