细胞分化和全能性

1、四、细胞分化与四、细胞分化与植物细胞全能性植物细胞全能性生物学语言说这是一个怎样的个体？生物学语言说这是一个怎样的个体？多细胞生物体多细胞生物体这个新生命发育的起点是什么？这个新生命发育的起点是什么？受精卵受精卵（受精卵）是如何发育（受精卵）是如何发育成一个成一个生物体呢生物体呢？动物细胞动物细胞有丝分裂有丝分裂仅有细胞的增殖，受精卵能形成仅有细胞的增殖，受精卵能形成许多不同类型的细胞，进而发育许多不同类型的细胞，进而发育成多细胞生物体吗？成多细胞生物体吗？受精卵受精卵有丝有丝分裂分裂细胞细胞分化分化系系统统人人体体骨细胞骨细胞上皮上皮细胞细胞肌肉肌肉 细胞细胞神经神经细胞细胞上皮组织上皮组织

2、肌肉组织肌肉组织神经组织神经组织结缔组织结缔组织器器官官v主要作用是收缩主要作用是收缩v保护作用保护作用v感受刺激和感受刺激和v传导兴奋传导兴奋v维持骨形成、维持骨形成、v调节骨代谢调节骨代谢（一）、细胞分化（一）、细胞分化v 概念概念: 2.发生时间：发生时间： 发生在生物体整个生命进程中发生在生物体整个生命进程中,但在胚胎时期达到最大限度但在胚胎时期达到最大限度 同一来源的细胞逐渐发生同一来源的细胞逐渐发生形态结构、形态结构、生理功能和蛋白质合成生理功能和蛋白质合成上的差异，上的差异，这个过程称为细胞分化。这个过程称为细胞分化。v化学组成上：各种细胞能合成各自特有的化学组成上：各种细胞能合

3、成各自特有的专一性蛋白质专一性蛋白质红细胞红细胞血红蛋白血红蛋白肌肉细胞肌肉细胞肌动蛋白、肌球蛋白肌动蛋白、肌球蛋白胰岛胰岛B B细胞细胞-胰岛素胰岛素v1 1、图中的图中的1 31 3过程中发过程中发生的主要变化是什么？生的主要变化是什么？ v2 2、图中的图中的3 53 5过程发过程发生的主要变化是什么？生的主要变化是什么？ v3 3、图中图中1 21 2、1 41 4v过程中发生的主要变化是什过程中发生的主要变化是什么？么？ v观察思考：观察思考：v细胞分裂细胞分裂v细胞生长细胞生长v细胞分化细胞分化 黑色素细胞在体外培养黑色素细胞在体外培养3030多代后仍能合成黑色多代后仍能合成黑色素

4、；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，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。而不会变成其他类型的细胞。 分化终端的细胞不再分裂，如人成熟的红细胞分化终端的细胞不再分裂，如人成熟的红细胞进入血液循环后，生活进入血液循环后，生活120120天左右即死亡。天左右即死亡。3. 特征特征细胞分化发生在整个生命进程中。细胞分化发生在整个生命进程中。v正常细胞正常细胞v癌癌细胞细胞v细胞的畸形分化与癌细胞的产生有直接关系细胞的畸形分化与癌细胞的产生有直接关系胰岛素胰岛素胰高血糖素胰高血糖素胰岛素基因胰岛素基因 表达表达胰高血糖素基因胰高血糖素基因 表达表达胰岛胰岛B细胞细

5、胞胰岛胰岛A细胞细胞1.1.细胞分化是否意味着细胞中遗传物质发生细胞分化是否意味着细胞中遗传物质发生改变？为什么改变？为什么? ? 2.2.同样来自一个受精卵同样来自一个受精卵, ,且每个细胞都携带且每个细胞都携带有相同的遗传信息有相同的遗传信息, ,为什么还会出现差异为什么还会出现差异? ?基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果v4 4、细胞分化的实质、细胞分化的实质vEvDvCvAvBvEvDvCvAvBvEvDvCvAvBv基因基因v胰岛胰岛B B细胞细胞-胰岛素胰岛素v胰岛胰岛A A细胞细胞-胰高血糖素胰高血糖素vDNA 遗传信息的执行情况不同遗传信息的执行情况不同v基因的选择性表达

6、基因的选择性表达细胞分化细胞分化 各各种种组组织织2 受精卵发育过程中，如果没有细胞分化，其结果受精卵发育过程中，如果没有细胞分化，其结果会怎样？细胞分化是不是人类特有呢？会怎样？细胞分化是不是人类特有呢？受精卵受精卵 多次多次有丝分裂有丝分裂许许多多细细胞胞继续分裂继续分裂增加体细胞数量增加体细胞数量器器官官系系统统高高等等动动物物体体绿色开花植物体绿色开花植物体形成形成1 同一生物不同种类的体细胞内同一生物不同种类的体细胞内DNA、mRNA、蛋、蛋白质种类是否相同白质种类是否相同 ?DNA相同、相同、mRNA不同、蛋白质种类不同不同、蛋白质种类不同v 细胞分化是个体发育的基础。细胞分化是个

7、体发育的基础。 是生物界中普遍存在的生命现象，是生物界中普遍存在的生命现象， 不是人类所特有的现象。不是人类所特有的现象。 细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，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。有利于提高各种生理功能的效率。 v意义意义细胞分裂细胞分裂细胞分化细胞分化不不同同点点细胞细胞数量数量形态形态结构结构功能功能相相同同点点联联系系增加增加相同相同不变不变差异差异遗传信息都不变遗传信息都不变共同完成生物个体发育过程共同完成生物个体发育过程植物器官切片图植物器官切片图天竺葵天竺葵筛管筛管导管导管根冠根冠分生区分生区伸长区伸长区成熟区成熟区(根毛

8、区根毛区)根尖根尖保卫细胞保卫细胞气气孔孔这些形态结构和这些形态结构和功能不同的细胞功能不同的细胞还有可能发育成还有可能发育成完整个体吗？完整个体吗？二、细胞的全能性二、细胞的全能性1、 概念概念 单个细胞经细胞分裂和分化后仍单个细胞经细胞分裂和分化后仍具有形成完整具有形成完整生物体生物体的潜能。的潜能。2 、细胞具有全能性的原因：、细胞具有全能性的原因： 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套全套遗传物质遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的都有发育成为完整个体所必需的全部基全部基因因，从理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具从理论上讲，生物体的

9、每一个活细胞都应该具有全能性。有全能性。v19581958年，美国年，美国科学家斯蒂瓦特科学家斯蒂瓦特在离体条件下在离体条件下用用胡萝卜韧皮部细胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出胞成功地培育出了一棵完整的植了一棵完整的植株。株。v实验证明：高度分化的植实验证明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完物细胞仍然具有发育成完整植株的整植株的潜能潜能，即，即植物细植物细胞具有全能性胞具有全能性。v 三、植物组织培养三、植物组织培养矮牵牛茎尖离体培养矮牵牛茎尖离体培养v 牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖微型月季茎段离体培养微型月季茎段离体培养花烛叶片离体快速繁殖花烛叶片离体快速繁殖v

10、植物的组织培养是如何进行的呢？植物的组织培养是如何进行的呢？什么是植物组织培养？什么是植物组织培养？植物组织培养的过程怎样？植物组织培养的过程怎样？植物组织培养需要哪些条件？植物组织培养需要哪些条件？为什么利用植物体的部分组织就能培育成为什么利用植物体的部分组织就能培育成 一个完整的植物体呢？一个完整的植物体呢？三、植物组织培养三、植物组织培养-离体培养离体培养(3)理论基础理论基础：(1)过程：过程：植物细胞的全能性。植物细胞的全能性。一团没有特定结构和一团没有特定结构和功能的分生状态的细功能的分生状态的细胞胞离体的器官离体的器官组织或细胞组织或细胞愈伤组织愈伤组织根、芽根、芽植物体植物体脱

11、分化脱分化再分化再分化(2)条件：条件：细胞离体、无菌条件、控制温度、细胞离体、无菌条件、控制温度、PHPH、光照等、合、光照等、合适的人工培养基（水、无机盐、糖类、维生素、植适的人工培养基（水、无机盐、糖类、维生素、植物激素等）物激素等）植物组织培养属于哪种生殖方式？植物组织培养属于哪种生殖方式？植物组织培养的优点？植物组织培养的优点？ 繁殖繁殖速度快速度快 繁殖后代整齐一致，能保持原有品种的优繁殖后代整齐一致，能保持原有品种的优良性状良性状 可获得无毒苗可获得无毒苗 可进行工厂化生产可进行工厂化生产 经济效益高经济效益高四、应用四、应用v红豆杉又名紫杉，属世界珍稀濒危物种，是红豆杉又名紫杉

12、，属世界珍稀濒危物种，是我国一级保护树种，素有我国一级保护树种，素有“植物黄金植物黄金”之称，之称，它的提取物它的提取物“紫杉醇紫杉醇”是人类生命的第一杀手是人类生命的第一杀手“癌症癌症”的克星，红豆杉又是生产抗癌药物的克星，红豆杉又是生产抗癌药物“紫紫杉醇杉醇”的唯一原料。因此，高效抗癌药物紫杉的唯一原料。因此，高效抗癌药物紫杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉醇，虽然能造福人类，但却为濒危的红豆杉带来一场灭顶之灾。带来一场灭顶之灾。 v今天我们有没有办法来拯救红豆杉，同时又今天我们有没有办法来拯救红豆杉，同时又能大量生产紫杉醇挽救癌症患者呢？能大量生产紫杉醇挽救癌症患者呢？v植物组织培

13、养在生产上的应用植物组织培养在生产上的应用 试管苗的快速繁殖试管苗的快速繁殖 无病毒植物的培育无病毒植物的培育 提取原料提取原料 人工种子人工种子 转基因植物的培育转基因植物的培育例例1、细胞分化是生物界普遍存在的、细胞分化是生物界普遍存在的一一 种生命现象，下列不正确的是种生命现象，下列不正确的是A分化发生在生物体的整个生分化发生在生物体的整个生 命进命进程中程中B分化是基因在特定的时间和空间分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果条件下选择性表达的结果C未离体的体细胞不会表现出全能未离体的体细胞不会表现出全能性性D分化过程中遗传物质发生了改变分化过程中遗传物质发生了改变D例例2、

14、人体神经细胞与肝、人体神经细胞与肝 细胞的形态细胞的形态结构和功能不同，结构和功能不同， 其根本原因是其根本原因是 A 这两种细胞的这两种细胞的DNA碱基排列顺序碱基排列顺序不同不同 B 这两种细胞的核糖体不同这两种细胞的核糖体不同 C 这两种细胞的转运这两种细胞的转运RNA不同不同 D 这两种细胞的信使这两种细胞的信使RNA不同不同D例例3、人胰岛细胞能产生胰岛素但不能、人胰岛细胞能产生胰岛素但不能 产生血红蛋白，据此推测胰岛细产生血红蛋白，据此推测胰岛细 胞中胞中 A 只有胰岛素基因只有胰岛素基因 B 比人受精卵的基因要少比人受精卵的基因要少 C 既有胰岛素基因也有血红蛋既有胰岛素基因也有

15、血红蛋 白基因和其它基因白基因和其它基因 D 有胰岛素基因和其它基因，有胰岛素基因和其它基因， 但没有血红蛋白基因但没有血红蛋白基因C1、下列关于细胞分化叙述正确的是、下列关于细胞分化叙述正确的是 （ ） A 同一生物个体不同的细胞中同一生物个体不同的细胞中DNA、mRNA、蛋、蛋 白质的种类和数量互不相同白质的种类和数量互不相同 B 分化是细胞中遗传物质改变的结果分化是细胞中遗传物质改变的结果 C 胡萝卜叶肉细胞再分化形成的愈伤组织具有全胡萝卜叶肉细胞再分化形成的愈伤组织具有全 能性能性 D 分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性 表达的结果表达的结

16、果D2、有人把分化细胞中表达的基因形象地分为、有人把分化细胞中表达的基因形象地分为“管家基管家基 因因”和和“奢侈基因奢侈基因”。 管家基因在所有细胞中表达，管家基因在所有细胞中表达， 是维持细胞基本生命活动所必需的，而奢侈基因只是维持细胞基本生命活动所必需的，而奢侈基因只 在特定组织细胞中表达。下列属于在特定组织细胞中表达。下列属于“奢侈基因奢侈基因”表达表达 产物的是产物的是 （ ） A ATP水解酶水解酶 B DNA聚合酶聚合酶 C 膜蛋白膜蛋白 D 血红蛋白血红蛋白D4、将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件、将胡萝卜韧皮部细胞培养成幼苗时，下列条件 中不需要的是中不需要的是 （ ）

17、 A 具有完整细胞核的细胞具有完整细胞核的细胞 B 一定的营养物质和植物激素一定的营养物质和植物激素 C 离体状态离体状态 D 导入指示基因导入指示基因3、下列关于植物细胞全能性的叙述正确的是、下列关于植物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植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需 的全部基因的全部基因 B 高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可 能表现出全能性能表现出全能性 C 蚕豆叶肉细胞脱分化形成的愈伤组织细胞没有全能性蚕豆叶肉细胞脱分化形成的愈伤组织细胞没有全能性 D 植物体内某些体细胞没有表现

18、出全能性，其原因是所植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所 含基因不同含基因不同BD动物细胞有全能性吗？动物细胞有全能性吗？v格登的实验格登的实验非洲爪蟾非洲爪蟾未受精卵未受精卵无核的卵无核的卵蝌蚪肠上蝌蚪肠上皮细胞核皮细胞核杂合细胞杂合细胞正常成蛙正常成蛙细胞核移植 v格登的实验第一次证明动物的体细胞核具有全能性四、克隆技术四、克隆技术属于无性繁殖，是通常说的属于无性繁殖，是通常说的“克克隆技术隆技术”多莉羊的多莉羊的培育培育1.1.细胞核移植操作过程细胞核移植操作过程A A 个 体 的个 体 的体细胞核体细胞核B B个体卵个体卵细胞细胞去掉细去掉细胞核胞核移植移植新的新的细胞细胞早期早期胚胎胚胎培培养养C C个体个体子宫子宫胚胎移植胚胎移植新个新个体体v新个体的遗传物质：供体的核新个体的遗传物质：供体的核遗传物质受体的质遗传物遗传物质受体的质遗传物v新个体的表现性状：主要与供新个体的表现性状：主要与供核的个体相同。核的个体相同。v2.2.克隆技术的克隆技术的应用应用vA.A.繁育优良品繁育优良品种生物体种生物体vB.B.挽救濒危生挽救濒危生物物vC.C.医学上克隆医学上克隆器官