第 6章 细胞的生命历程第 2 节 细胞的分化教材预览 问题探讨：思考：(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？提示：在成熟个体内，有一些细胞具有产生不同种类的新细胞的能力 导言多细胞生物从小长大，不仅有细胞数量的增加，还有细胞在结构和功能上的分化。即使 在成熟的个体中，也有一些细胞具有产生不同种类的新细胞的能力。思考：什么是细胞分化？ 提示：体内有很多种细胞，肌肉细胞，神经细胞，血细胞，上皮细胞等，它们的形态结构 都不同，但是都由同一受精卵产生的。1. 细胞分化及其意义(1) 细胞分化的定义：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态， 上发生稳定性差异的过程。；思考：你能举出细胞分化的其他实例吗？ 提示：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；皮肤再生等都包涵着细胞的分化。(2) 细胞分化的特点：持久性，普遍性(3) 细胞分化的结果：增加细胞的，产生出不同形态、结构、功能的细胞，不同类型的细胞构成不同的组织和器官(4) 细胞分化的意义：个体发育的基础；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。(5) 细胞分化的实质：基因选择性表达的结果。 思考：受精卵在发育成生物体的过程中，如果指进行细胞分化可以吗？为什么？ 提示：不可以，在发育过程中没有细胞分化就不能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，生物体就不能正常发育。2. 细胞的全能型(1) 细胞全能性的概念：是指的细胞，仍然具有的潜能；在植物方面，高度分化的仍具有全能型，而在动物方面，高度分化的具有全能性，随着的不断提高，细胞发育潜能逐渐变窄。(2) 基础：细胞中有发育成生物体所需要的遗传信息。(3) 表现条件：一是离体；二是一定的 ；三是适宜的外界条件。(4) 动物细胞和植物细胞全能性的差异：分化的动物细胞只有具有全能性，在一定的条件下经过培养只能形成细胞群;而植物细胞在一定的条件下经过培养可以形成植 物体。思考：动物的体细胞核为什么具有全能性？ 提示：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，并且并没 有因细胞分化而失去基因，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。3.干细胞 干细胞的定义：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。 资料收集和分析：思考：干细胞可以分为哪几类？提示：按分化潜能的大小，干细胞基本上可分为3种类型：全能干细胞，它具有形成完整 个体的分化潜能。胚胎干细胞就属于此类；多能干细胞，它具有分化出多种细胞组织的潜能， 但却失去了发育成完整个体的能力；专能干细胞，只能向一种类型或密切相关的两种类型的细 胞分化。问题探讨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? 提示：健康人不会产生新的细胞补充到血液中去。2.骨髓与血细胞的形成有什么关系？ 提示：骨髓中的造血干细胞能不断通过增殖和分化产生不同类型的血细胞 本节聚焦 了解细胞分化的定义和意义，细胞全能性的概念学习过程一 细胞分化及其意义DIn VitroTotipotentFertilization CellsBlastocystFetus思考：（1）受精卵是如何通过细胞分化发育成不同类型的组织、器官，乃至整个生物体的？提示：受精卵通过有丝分裂首先形成许多相同的细胞，继而通过分化导致化学成分的不同通过继续分化出现形态结构和生理功能上的不同。（2）分化和分裂有何关系？提示：细胞分裂细胞分化结果数量增多，产生相同的细胞细胞形态、结构、生理功 能发生稳定性变化，且这 种变化是不可逆转的特点从受精卵开始，有些 部位的细胞终生保 持分裂能力，有的细 胞发育到一定的时 期就停止分裂发生于整个生命进程中： 胚胎早期开始出现细胞 分化，是一种持久性的变 化，在胚胎期达到最大 限度部位局部普遍意义保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性没有细胞分化，生物体就不能进行正常的发育联系细胞分化不是单个细胞的少数变化，细胞必须经过细胞分裂达到一定数目才可以分化，也就是细胞分 化是以细胞分裂为基础的；两者相伴相随，常常是边 分裂边分化，随着细胞分化，细胞的分裂能力逐渐下 降，最后高度分化的细胞失去分裂能力(3) 你还能举出细胞分化的其他实例吗？ 提示：由骨髓造血干细胞分化成不通类型的血细胞等 例题 1关于细胞分化的叙述，下列错误的一项是 ()。A. 细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中B. 细胞分化在胚胎时期达到最大限度C. 随着细胞分化的进行，细胞中遗传物质种类会发生变化D. 高度分化的动物细胞核保持着全能性 解析 细胞分化的实质是遗传物质中基因的选择性表达细胞中遗传物质的种粪和数量并未 发生改变，仍保持其全能性答案 C例题 2 下列有关细胞分化的叙述不正确的是 ()。A. 细胞分化不使细胞数目增加B. 分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，源于细胞内化学物质的改变C. 细胞分化的前途在胚胎发育的早期就已决定，不能逆转D. 动物不具有发育成完整新个体潜能的体细胞 解析 细胞的分化是相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上产生稳定性差异的过程， 它只能使细胞呈现出不同的形态、结构，或音表现出不同的生理功能 而不会使细胞增殖。由于 细胞的生命活动都有其特定的物质基础，细胞在形态、结构和生理功能上的差异肯定与细胞内的 化学物质组成有关，如红细胞内主要合成血红蛋白，心肌细胞内合成肌动蛋白和肌球蛋白；红细 胞和心肌细胞都起源于中胚层，但是二者的稳定性差异是不可逆转的，因此细胞分化的前途在胚 胎发育的早期就已决定，不能逆转。由于体细胞都有一整套和受精卵相同的染色体，携带有本物 种相同的 DNA 分子，因此，分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能。只是高度分化的动物细胞 的全能性受到限制而已，早期的胚胎细胞仍具全能性。 答案 D 二、细胞的全能性 资料分析 20 世纪 50 年代初期，美国的科学家发现将胡萝卜根中的细胞取出，放在液体培养基 中培养，单个的细胞就会分裂并分化，最后形成植株。这种植株定植在土壤中，生长正常，并能 开花结实。状体再分化理疮)愈伤组织.1胡萝卜根细胞分化成植株“化动物的体细胞不表现出全能性，其原因是受到了细胞内物质的限制。但细胞核则不同。细胞 核中有该物种的全套基因，.所以细胞核具有全能这方面的一个实例是用蛙做的实验：用紫外线将蛙卵中的核破坏，然后将蝌蚪肠细胞的细胞核移到该蛙卵中，结果有些卵发育成了正常的蝌蚪。（见下图）这是克隆动物的第一个实验。来自苏格兰黑面母羊的卵卵细胞像正篇合子来自白色芬兰母羊的孔腺细胞细的体入卵 腺中倍植核 乳胞双核去中8细胞胚置入另一头苏格兰代孕黑面母羊子宫产下的羊語 核DNA与白色 芬兰母羊相同蛙的核移植实验 多利羊的克隆多利（Dolly）羊的克隆成功也证明了细胞核的全能性。这个实验一共用了三只母羊。从第一 只母羊的乳房中取出乳腺细胞进行培养，同时从第二只母羊中取出卵细胞并移去其细胞核。然后 令培养的乳腺细胞核与无核的卵细胞融合，六天后融合的细胞形成了胚。将胚移入第三只母羊的 子宫中发育，最后生下了多利羊。多利羊与提供乳腺细胞核的“母亲”在外貌上和染色体组成上都 相同，而与另外两个“母亲”都不同。这是利用已分化细胞的细胞核克隆哺乳动物的第一例。思考：（1）为什么胡萝卜根的细胞能长成植株，而蝌蚪的肠细胞却不能？ 提示：高度分化的植物细胞全能型高于动物细胞。（2）多利羊的外貌为何只与第一只羊相同？ 提示：重组的卵中遗传物质来自于供核的羊。（3）动物的体细胞核为何具有全能性？ 提示：细胞核中含有全套的遗传物质。例题下图示某植株的形成层细胞，通过无菌操作，接入试管后，在一定条件下形成试管苗 的培育过程，已知该植株有 10 对染色体。（1）愈伤组织是形成层细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，在愈伤组织的培养过程中 必须从培养基中获得 和小分子有机物等营养物质。（2）试管苗的细胞核中有 个DNA分子。（3）该实验说明植物细胞具有 性。（4）该试管苗的形成经历了等几个过程。解析 本题考查全能性的概念及多细胞生物体的形成过程，同时还考查了对染色体成分的 掌握情况在了解上述知识后，可知正确答案是：（1）水、无机盐；（2）20； （3）全能；（4）细胞分裂一 细胞分化f组织器官的形成f新个体的形成。三干细胞 看课本中的图，思考：（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提示：人的骨髓中有许多造血干细胞，能够通过增殖分化，不断产生红细胞，白细胞和血 小板，补充到血液中去干细胞的定义：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。同步拓展分化成红细 胞的干细胞分化成淋巴细胞的干细胸 /骨備/胸膊红细胞B祸巴细胞巨噬细胞分化成吞噬 细胞的干细胞苴他的 吞噬细腕T淋巴细胞单核细胞细胞分化的实例造血干细胞的分化课后练习1.下列有关细胞分化的叙述，不正确的是A. 细胞的分化是指相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程B. 细胞分化是一个持久性的变化过程C. 在动物细胞内，细胞的分化是一个不可逆的过程D. 细胞分化是一个可逆的过程2在细胞有丝分裂末期形成的子细胞有的己失去了分裂能力，开始进行（）A 细胞分化B 细胞衰老C 细胞癌变D 细胞凋亡3与生物的发育相关的是（）A 细胞分化B 细胞衰老C 细胞癌变D 细胞凋亡4细胞分化不同于细胞增殖的主要特点是（）A 细胞数量增多B 细胞体积增大C 细胞的化学成分含量的变化D 能形成各种不同的细胞和组织5现代分子生物学的证据表明，细胞分化是（）A 基因选择性表达的结果B 基因不表达的结果C 细胞分裂的结果D 细胞癌变的结果6. 生物组织的形成过程依赖于 （）A 细胞衰老 B 细胞分化 C 细胞癌变 D 细胞生长7.1958 年，美国科学家通过培养一种什么植物的什么部位细胞，证明植物细胞具有全能性 A. 洋葱、鳞片叶肉细胞B. 胡萝卜、韧皮部细胞C. 水稻、叶肉细胞D. 小麦、茎的皮层细胞8. 细胞的全能性是指 （）A 具有细胞膜、细胞质、细胞核结构的完整细胞，能进行各种生理活动B 具有细胞膜、细胞质，无细胞核也能完成特定的生理活动C 生物体细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能D 具有该物种所特有的全套遗传物质的细胞9植物组织培养是指( )A 离体的植物器官或细胞培育成愈伤组织B 愈伤组织培育成植株C 离体细胞培养成植株D 愈伤组织形成高度液泡化的组织10.下图表示干细胞的三个发育途径。据图回答下列问题：I正孫谓广的细剧 分沿沟(1) 由a细胞形成的b细胞仍然保持着其特有的能力，a细胞到c细胞的过程是由控制的。(2) 若D细胞是胰腺细胞，则结构所起的作用是。(3) A细