高中生物细胞的分化

关于高中生物细胞的分化思考：成年人全身细胞总数约1012个。细胞种类有200多种。这么多种类细胞均来自一个受精卵。仅有细胞的增殖，受精卵能发育成多细胞生物体吗？受精卵组织器官细胞群有丝分裂细胞分化第2页,共32页，2024年2月25日，星期天一、细胞的分化（celldifferentiation）（1）细胞分化的概念：相同细胞→不同细胞在个体发育中，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而产生不同细胞类群的过程。细胞增殖细胞分化第3页,共32页，2024年2月25日，星期天第4页,共32页，2024年2月25日，星期天（2）细胞分化的特点①不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。如：如哺乳动物高度分化的成熟红细胞不会再返回到有核的前体细胞即造血干细胞。②持久性：细胞分化发生在个体发育的整个生命进程中，在胚胎时期达最大限度。③稳定性：如：黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；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。④不变性：在细胞分化过程中，遗传物质始终没有发生改变。第5页,共32页，2024年2月25日，星期天不同细胞中遗传信息相同，但其执行情况不同，是基因的“选择性”表达。（3）细胞分化的实质：基因的选择性表达基因在特定空间和时间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。第6页,共32页，2024年2月25日，星期天（4）细胞分化的意义①细胞分化是生物个体发育的基础，能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋于专门化,有利于提高各种生理功能的效率。个体发育：是指受精卵经过细胞分裂、组织分化和器官形成，直到发育成性成熟的个体。细胞→组织→器官→系统→个体。第7页,共32页，2024年2月25日，星期天表皮细胞叶肉细胞分生细胞导管、筛管保护组织营养组织分生组织输导组织第8页,共32页，2024年2月25日，星期天高等动物个体发育的阶段受精卵囊胚卵裂原肠胚幼体成体组织、器官分化系统形成胚的发育胚后发育三个胚层第9页,共32页，2024年2月25日，星期天第10页,共32页，2024年2月25日，星期天思考：既然细胞分化具有稳定性、持久性和不可逆性，那么已经发生高度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗?二、细胞的全能性（Totipotency）第11页,共32页，2024年2月25日，星期天美国科学家斯图尔德的实验1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完整的植株。实验证明：在离体时给予细胞一定条件，高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，即植物细胞具有全能性。第12页,共32页，2024年2月25日，星期天（1）细胞全能性的概念细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。例如：受精卵和早期的胚胎细胞都是具有全能性的细胞。

原因：生物体的每个体细胞都包含有该物种的全部遗传物质（全部基因）。高度分化的细胞含有保持物种发育所需要的全套基因。思考：为什么任意一个体细胞会具有发育成完整个体的潜能？第13页,共32页，2024年2月25日，星期天（2）植物组织培养技术原理：高度分化的植物细胞具有全能性。开花的胡萝卜外植体：胡萝卜的根部分离的根细胞一个细胞分裂形成的细胞团即愈伤组织胚状体试管苗外植体离体的组织或细胞愈伤组织脱分化植物激素、无机盐和糖类等胚状体再分化有根、茎、叶的试管苗第14页,共32页，2024年2月25日，星期天植物组织培养：是指在无菌和人工控制的环境条件下，利用适当的培养基，对离体的植物器官、组织及细胞进行培养，使其再生完整植株的技术。条件：①细胞或组织在离体的情况下；②无菌；③一定营养物质和激素；④适宜的外界环境。第15页,共32页，2024年2月25日，星期天第16页,共32页，2024年2月25日，星期天（3）动物克隆技术非洲爪蟾核移植实验：

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。第17页,共32页，2024年2月25日，星期天白面母羊A代孕母羊C去核卵细胞

乳腺细胞

（体细胞）

新的重组细胞体外培养一段时间后发育成胚胎植入子宫未受精的卵细胞

多莉羊结论：生物体性状的遗传主要是由细胞核控制的。高度分化的动物细胞的细胞核具有发育成完整个体的潜能。细胞核去核取核黑面母羊B核移植：电脉冲刺激克隆羊“多莉”（Dolly）的诞生妊娠、出生克隆羊“多莉”于1996年在英国出生。2003年02月14日死于肺炎。第18页,共32页，2024年2月25日，星期天动物细胞核的全能性“多莉”的诞生证明：已高度分化的动物体细胞的细胞核仍然具有全能性。细胞核含有本物种遗传所需的全套基因。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。第19页,共32页，2024年2月25日，星期天（4）细胞全能性大小的比较

细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞分化程度越高，全能性越低；分化程度越低，全能性越高。另外，植物细胞全能性高于动物细胞。受精卵＞胚胎细胞＞生殖细胞＞体细胞（植物细胞＞动物细胞）第20页,共32页，2024年2月25日，星期天（5）细胞全能性的应用①利用植物组织培养技术快速繁殖珍贵花卉。蝴蝶兰第21页,共32页，2024年2月25日，星期天②利用动物克隆技术拯珍稀濒危物种。③与基因工程结合培育作物新类型。长江女神：白鳍豚丹顶鹤水中大熊猫第22页,共32页，2024年2月25日，星期天三、干细胞（stemcell）（1）干细胞的定义：动物体内

动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞，它是一类具有自我更新和分化潜能的原始细胞，能够产生至少一种类型的、高度分化的子代细胞。如人骨髓中的造血干细胞。注：植物体内分生组织细胞（如根尖分生区细胞）也具有分裂和分化能力。思考：除受精卵外，植物体和人体内有没有具有分裂分化能力的细胞？第23页,共32页，2024年2月25日，星期天干细胞分化潜能的大小来源胚胎干细胞：来自囊胚内细胞团的细胞成体干细胞：又叫组织干细胞全能干细胞：如受精卵和胚胎干细胞多能干细胞：如骨髓造血干细胞专能干细胞：如肠上皮干细胞（2）干细胞的分类：成体干细胞：成年和未成年动物组织中的各种干细胞。如造血干细胞和神经干细胞等。第24页,共32页，2024年2月25日，星期天①全能干细胞：是从哺乳动物的早期胚胎中分离出来的，可分化成人体的各种细胞，构成人体的各种组织和器官，并最终发育成一个完整的个体。如：胚胎干细胞。②多能干细胞：胚胎干细胞进一步分化，可以形成各种组织干细胞，它具有形成一种器官的多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体。③专能干细胞：多能干细胞进一步分化成为专能干细胞，专能干细胞只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞专门分化成各类神经细胞，造血干细胞分化出各种血细胞。第25页,共32页，2024年2月25日，星期天（3）干细胞的用途：①干细胞移植治疗白血病：目前治疗白血病最有效的方法是骨髓移植。第26页,共32页，2024年2月25日，星期天第27页,共32页，2024年2月25日，星期天将正常人的骨髓移植到白血病患者体内，移植骨髓中含有造血干细胞，其为多能干细胞，故在患者体内其可通过增殖和分化不断产生多种血细胞，而能有效地治疗白血病。

造血干细胞红细胞血小板白细胞骨髓中有造血干细胞，可分化出各种血细胞第28页,共32页，2024年2月25日，星期天②克隆人体器官，用于器官移植。