细胞的分化 【知识精讲+备课精研+高效课堂】 高一生物上学期 （人教版2019必修1）

第6章细胞的生命历程第2节细胞的分化第2节

细胞的分化学习目标0102细胞分化：①实例；②概念；③意义；④特点；⑤实质（原因）⑥细胞分裂与分化的关系干细胞：①概念；②种类；③细胞分化与细胞全能性的比较03细胞的全能性：①实例；②概念；③原因；④应用导入：鸡蛋孵化的过程多细胞生物体从小到大，不仅有细胞_____的增加，还有细胞在_____和_____上的分化。即使在成熟的个体中，仍有一些细胞具有不同种类的新细胞的能力。数量结构功能过渡问题探讨在人体内，红细胞的寿命为120d左右，白细胞的寿命为5~7d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。白血病患者的血液中出现大量的异常白细胞，而正常的血细胞明显减少。通过骨髓移植可以有效地治疗白血病。讨论：1.为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡而减少？2.骨髓与血细胞的形成有什么关系？正常白细胞（放大2000倍）健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。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。有丝分裂细胞分化红细胞血小板白细胞骨髓中的造血干细胞细胞分化①实例：动物这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同？骨骼肌细胞软骨细胞神经细胞上皮细胞上皮细胞骨骼肌细胞软骨细胞神经细胞形态扁平、立方、柱状圆柱形，细长椭圆形星形、锥形、梨形、圆形结构排列紧密，间质少有横纹，多核细胞间质发达有轴突、树突功能保护、吸收等收缩支持感受刺激，传导冲动这些细胞在形态上相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都是由细胞膜、细胞质、细胞核组成的。细胞分化①实例：动物这些细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞，正常情况下，它们还能恢复成早期胚胎细胞吗？一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？细胞分化✖不可

细胞分化①实例：植物光合作用保护功能储藏营养物质叶肉细胞

表皮细胞（无叶绿体）储藏细胞没有叶绿体，没有角质层细胞壁上形成角质层有叶绿体同一植物体的这些细胞都来自一群彼此相似的早期胚细胞。细胞分化②概念③意义概念：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。如果没有细胞分化的发生，生物体会变成什么样子呢？意义：①

细胞分化是生物个体发育的基础。②

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。分析以下现象或实例体现了细胞分化的什么特点，并连线。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。细胞分化发生在整个生命进程，胚胎时期达到最大限度。分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。普遍性稳定性持久性不可逆性人、动物、植物、细菌、真菌等生物个体发育过程中都存在着细胞分化细胞分化④特点特点①持久性：发生在整个生命进程中。②稳定性（不可逆性）：一般情况，分化了的细胞将一直保持分化后的状态直到死亡。③普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。④遗传信息（基因）不变性：一般情况下，分化后的细胞，细胞内的遗传信息不发生改变。细胞分化④特点在某些条件下，分化了的细胞也不稳定，可逆性变化到未分化状态，这一过程称为去分化。细胞分化⑤实质（原因）在同一生物体内，细胞分化所形成的不同组织细胞含有的遗传信息（基因）相同吗？基因结论卵清蛋白基因唾液淀粉酶基因胰岛素基因分化后的体细胞遗传信息不变输卵管细胞+++唾液腺细胞+++胰岛B细胞+++注：“+”表示有，“－”表示无表2人体内几种体细胞含有的基因为什么不同组织细胞功能不同呢（完成不同的生命活动）？注：“+”表示有，“－”表示无表3人体内几种体细胞的基因表达基因蛋白质卵清蛋白基因唾液淀粉酶基因胰岛素基因卵清蛋白唾液淀粉酶胰岛素输卵管细胞++++－－唾液腺细胞+++－+－胰岛B细胞+++－－+细胞分化⑤实质（原因）实质（原因）：血红蛋白基因开启肌动蛋白基因关闭红细胞合成血红蛋白（不合成肌动蛋白）血红蛋白基因关闭肌动蛋白基因开启肌细胞合成肌动蛋白（不合成血红蛋白）是基因选择性表达的结果，即个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的执行情况不同。细胞分化⑤实质（原因）细胞分化⑤实质（原因）“基因的选择性表达”不同细胞中有没有表达相同的基因？管家基因：是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对维持细胞基本生命活动所必需的。如呼吸酶基因、核糖体蛋白基因等。奢侈基因：组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。如胰岛素基因、血红蛋白基因等。细胞分化是奢侈基因的选择性表达。课中必练×××1、同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含的基因不同（）2、蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因选择性表达的结果（）3、同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这就是基因的选择性表达的结果（）4.下列关于细胞分化的描述，正确的是()A．细胞的高度分化改变了物种的遗传信息B．可以通过检测细胞中呼吸酶基因是否表达，来确定细胞是否分化C．一个人肝细胞和肌细胞结构和功能不同的根本原因是基因的选择性表达D．神经细胞特有的基因决定了神经递质的精准释放位置c课中必练5.分别用β­珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针，与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交，结果见表(注：“＋”表示阳性，“－”表示阴性)。下列叙述不正确的是(

)探针细胞总RNAβ­珠蛋白基因卵清蛋白基因丙酮酸激酶基因成红细胞＋－＋输卵管细胞－＋＋胰岛细胞－－＋A．在成红细胞中，β­珠蛋白基因处于活动状态，卵清蛋白基因处于关闭状态B．输卵管细胞的基因组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达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要D．上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关B细胞分裂与细胞分化的关系细胞分裂细胞分化不同点细胞数量形态结构功能相同点联系增加相同不变差异染色体和遗传信息都不变①先分裂，后分化；②细胞分裂是分化的基础，共同完成生物个体发育过程；③分化程度越高，分裂能力越低过渡疑问：如果给予一定的条件，这些组织和器官中高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗?细胞的全能性①实例1：植物组织培养资料一：1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部的一些细胞，放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株。高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。讨论：1.从资料一中可以得到什么结论？2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他高度分化的植物细胞，在适宜条件下，这些细胞也能形成新的植株吗？能细胞的全能性①实例1：植物组织培养植物细胞全能性表现的必要条件：（1）离体（必要条件）；（2）一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）和植物激素；（3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等）、无菌无毒的环境。（1）高度分化的植物体细胞具有全能性（2）植物组织培养技术①原理：植物细胞具有全能性②过程：植物细胞全能性细胞的全能性①实例2：非洲爪蟾核移植

资料二：科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。讨论：从资料二中可以得到什么结论？已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。

到目前为止,人们还没有功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。细胞的全能性②概念；③原因；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。体细胞中都具有该物种全套的遗传物质，都具有发育成完整个体所必需的全部基因。细胞全能性原因：细胞全能性：细胞的全能性④应用1植物组织培养——快速繁殖花卉、蔬菜2拯救珍稀、濒危物种长江女神白鳍豚百合花杜鹃丹顶鹤干细胞可以用于治疗血液系统疾病体外培养组织或器官,通过移植治疗疾病3医疗治病干细胞人和动物体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。概念：种类（按分化潜能的大小）按来源分（发育时期）成体干细胞按分化潜能分多能干细胞（）

（如神经干细胞）胚胎干细胞如受精卵如造血干细胞胚胎干细胞专能干细胞

全能干细胞（）干细胞植物细胞的全能性>动物细胞全能性受精卵>生殖细胞(精卵细胞)>体细胞分裂能力、分化能力、分化程度、全能性大小的比较受精卵胚胎干细胞多能干细胞专能干细胞体细胞分裂能力、分化能力、全能性逐渐减弱；分化程度逐渐增强细胞分化与细胞全能性的比较项目细胞的分化细胞的全能性原理特点结果细胞内基因选择性表达细胞含有本物种全套遗传物质①持久性②稳定性③不可逆性④普遍性①高度分化的植物细胞具有全能性②已分化的动物体细胞全能性受到限制，但细胞核仍具有全能性形成形态、结构、功能不同的细胞产生完整有机体或分化成其他各种细胞大小比较关系体细胞>生殖细胞>受精卵动物细胞>植物细胞等受精卵>生殖细胞>体细胞植物细胞>动物细胞等①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质；②一般地，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。课堂小结课后练习一、概念检测1.判断下列有关细胞分化与细胞全能性关系的表述是否正确。(1)受精卵没有分化，所以没有全能性。（×）(2)细胞的分化程度越高，表现出来的全能性就越弱。（√）2.将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是（D）A.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况不同B.“胰岛样”细胞与胰岛B细胞基因组成不同，基因表达情况相同C.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞基因组成相同，基因表达情况也相同D.骨髓干细胞与胰岛B细胞的基因组成相同，基因表达情况不同3.在一个多细胞的生物体内，存在着各种在形态、结构和生理功能上具有差异的细胞，这是因为（D）A.细胞发生了变异

B.不同细胞的基因不同C.某些细胞失去了全能性

D.不同细胞中的基因选择性地表达二、拓展应用1.植物组织培养的产业化发展十分迅猛，许多企业运用植物组织培养技术大规模生产蔬菜、瓜果和花卉的组培苗，获得可观的经济效益。同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗有什么优势呢？你将来愿意从事这方面的工作吗？【答案】同传统的生产方式相比,用组织培养技术生产植物幼苗的优势是：快速、大量繁殖，不受季节影响，同时还能保持植物的优良品质。2.干细胞疗法让许多恶性疾病患者看到了希望，但也有不少惨痛的教训。有兴趣的同学，可以了解这方面的信息，思考科学、技术和社会的关系。【答案】略。课中必练A.a过程表示干细胞能自我更新B.b、c过程表示干细胞具有分化能力C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同D.b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用1、动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞