第四单元第3讲细胞分化与细胞的全能性高三生物一轮复习知识清单

考点一细胞分化与细胞的全能性人的发育过程：受精卵（个体发育的起点）→200多种细胞→组织【如人体器官的四种组织：结缔组织、肌肉组织、上皮组织、神经组织】【植物的五大基本：保护组织、输导组织、营养组织、机械组织、分生组织】→器官→系统【如人体的八大系统】→人（1014个细胞）受精卵通过有丝分裂使细胞数量增加，通过细胞分化使细胞种类增多。1．细胞分化（1）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。【细胞数目不变，种类增加】起点：一个或一种细胞结果：形成形态、结构和生理功能不同的细胞【或形成不同的组织和器官】时间：发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度（2）特点：①普遍性：多细胞生物普遍具有。细胞分化是生物个体发育的基础。【并不是各种生物都有细胞分化现象，单细胞生物和简单多细胞生物（没有组织、器官）无细胞分化，多细胞生物或真核生物有细胞分化。分化越复杂的生物越高等】②持久性【稳定性、不可逆性】：细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。贯穿于生物体整个生命进程中。胚胎时达最大限度。【一般来说，细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。注意：离体条件下可逆】（3）实质(如图所示)：（分子水平）细胞中基因的选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同，即。【特定的基因（奢侈基因）在一定时间、空间表达）】同一个生物体中，各种各样的细胞遗传信息是完全相同的，【因为这些细胞都是受精卵通过有丝分裂产生的】但形态、结构和功能却有很大的差异。【因为细胞产生了不同种类的蛋白质】=1\*ROMANI、掌握细胞分化的三个关键点(1)细胞分化的标志①分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。②细胞水平：形成不同种类的细胞。(2)分化细胞表达的基因①管家基因：所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。②奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因。(3)细胞分化的“变”与“不变”①不变：DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。②改变：mRNA、蛋白质的种类【不完全相同】，细胞的形态、结构和生理功能即细胞的种类，细胞器的种类和数量。=2\*ROMANII、澄清三个易错易混点①分化的细胞不一定不再进行分裂，如B淋巴细胞等，接受抗原刺激后仍可再分裂。②分化程度高的细胞其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，细胞分化程度越低，全能性越高，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。③分化一般不会改变遗传物质。细胞分化是基因选择性表达的结果，一般不会导致遗传物质改变。已分化的细胞一般都含有保持该物种遗传所需要的全套遗传物质，因而都具有全能性。=3\*ROMANIII、细胞分裂与分化的区别分裂：细胞数目增多，产生相同的细胞【是量的变化】分化：细胞种类增多，细胞形态、结构、功能发生变化【是质的变化】联系：细胞分裂是细胞分化的基础，常常边分裂边分化，随着细胞分化，细胞分裂能力逐渐下降，高度分化的细胞失去分裂能力。（4）意义：①生物个体发育的基础②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思考：给予一定的条件，已经发生高度分化的细胞,还能像早期胚胎细胞那样,再分化成其他细胞吗?2．细胞的全能性（1）概念：指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。P121受精卵（未分化）和动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞都具有全能性。【理论上所有活细胞都有全能性，除无细胞核的细胞】表达的标志：细胞发育成完整有机体或分化成其他各种细胞表达的原因：（高度分化的）细胞含有形成完整个体所需的全套遗传物质（或基因）。（2）细胞全能性大小比较：1）植物细胞>动物细胞2）受精卵＞生殖细胞（卵子＞精子）＞体细胞(分化程度越高,全能性越低，注意：生殖细胞分化程度高，全能性也高)3）分裂能力越强,全能性越高（如分生区细胞>成熟区细胞）4）幼嫩的细胞>衰老的细胞（3）动植物细胞全能性及应用=1\*ROMANI、植物组织培养（无性繁殖）理论基础：：植物细胞的全能性。P1201958年，美国，斯图尔德植物组织培养概念：在无菌和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。条件：1.离体条件2.一定的营养物质（如水、无机盐、糖类等）3、激素，主要是生长素和细胞分裂素4.适宜的环境（如pH、温度、光照等）。要求全程无菌操作：避免杂菌在上面迅速生长消耗营养，且有些杂菌的代谢产物会危害培养物的生长。细胞分裂素=生长素：促进愈伤组织形成生长细胞分裂素＞生长素：诱导芽的形成（先）细胞分裂素＜生长素：诱导根的形成（后）（记忆方法：生根分芽中愈伤）过程：离体的植物器官、组织或细胞【外植体】→愈伤组织→胚状体（或丛芽）→植物体脱分化：让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞，【无光条件】进而形成愈伤组织的过程。【在有光时，往往容易形成维管组织，而不易形成愈伤组织。】再分化：愈伤组织在一定的培养条件下，分化出幼芽和根，进而形成完整小植株的过程。愈伤组织：（在植物创伤部位帮助伤口愈合）细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。无特定结构和功能，不能进行光合作用，异养需氧型，具全能性。胚状体：指愈伤组织经再分化后形成的具有类似胚芽、胚轴、胚根的结构，能进一步发育成完整植株。与杂交育种相比，植物组织培养的优点：繁殖植物不受季节的限制；植物组织培养可缩短育种年限；对于靠种子进行繁殖的农作物，可节约种子成本；解决有些植物产种少，繁殖率低的难题。=2\*ROMANII、动物克隆（无性繁殖）：动物细胞核移植技术→动物细胞核具有全能性P120非洲爪蟾的核移植实验：肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中1996年，克隆羊“多莉”的诞生2017年，我国，世界首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”，体细胞核移植到去核的卵细胞中证明:已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。【但是目前为止,人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。动物细胞理论上都有全能性】思考：为什么已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性？原因：已分化的动物体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质（少数遗传物质存在于线粒体的DNA中）卵细胞去核，提供细胞质【原因：卵细胞体积大，营养物质丰富，进行核移植时便于操作，卵细胞的细胞质中可能存在有利于细胞核全能性表达出来的某种物质】注意:种子发育成植株，壁虎断尾重生，都没体现细胞的全能性。3．干细胞（“干”，起源的意思）(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。注意：并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。(2)类型项目胚胎干细胞（ES或EK细胞）成体干细胞（分多能干细胞和专能干细胞）来源来自早期胚胎或原始性腺组织来自各种各样的组织功能可以分化成各种组织和器官具有发育的全能性具有分化成特定功能细胞的能力举例来自囊胚的内细胞团细胞或胎儿的生殖腺细胞骨髓造血干细胞、神经干细胞（3）了解：①胚胎干细胞：形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显。在饲养层细胞上或添加抑制因子的培养液上能维持不分化的状态。培养液中加入分化诱导因子可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。②造血干细胞：可分化成红细胞、各类白细胞以及血小板。主要存在于骨髓、外周血、脐带血、胎盘组织中。临床治疗中，骨髓移植就是利用造血干细胞的替换来治疗血液系统疾病。③神经干细胞可用于治疗脑瘫等。=4\*GB3④白血病又称“血癌”：是一类由骨髓造血干细胞恶性增殖引起的疾病。人体正常红细胞寿命120d左右，白细胞寿命为5~7d，都是失去分裂能力的细胞。白血病患者