新课导入新课导入组组成成人人体体细细胞胞的的种种类类有有200多多种种产产生生兴兴奋奋传传导导兴兴奋奋神经细胞神经细胞运运输输氧氧气气红细胞红细胞收收缩缩舒舒张张产产生生运运动动肌肉细胞肌肉细胞保保护护分分泌泌等等上皮细胞上皮细胞受精卵受精卵 成年人全身细胞总数约成年人全身细胞总数约 1012个。个。细胞种类细胞种类有有200多种。这么多种类细胞均来自一个多种。这么多种类细胞均来自一个受精卵受精卵。有丝分裂有丝分裂分化分化根冠根冠分生区分生区伸长区伸长区成熟区成熟区 ( (根毛区根毛区) )植物器官切片图植物器官切片图天竺葵天竺葵根尖根尖保卫保卫细胞细胞气气孔孔筛管筛管导管导管功能：光合作用功能：光合作用功能：保护功能功能：保护功能 功能：贮藏营养物质功能：贮藏营养物质总结：同一植物体的这些细胞也都来自一群彼此总结：同一植物体的这些细胞也都来自一群彼此 相似的早期胚细胞。相似的早期胚细胞。叶肉细胞叶肉细胞表皮细胞表皮细胞贮藏细胞贮藏细胞第第2 2节节 细胞的分化细胞的分化一、细胞分化一、细胞分化二、细胞的全能性二、细胞的全能性 1 1、分化的定义：、分化的定义：、分化的定义：、分化的定义： 在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。结构和功能上发生稳定性差异的过程。一、细胞分化一、细胞分化 分化的结果：分化的结果：产生形态、结构、功能差异产生形态、结构、功能差异 的细胞。的细胞。分化的对象：分化的对象：相同细胞相同细胞 例如：在动物胚胎发育过程中，红细胞和心例如：在动物胚胎发育过程中，红细胞和心肌细胞都是来自中胚层。但是，后来红细胞能够肌细胞都是来自中胚层。但是，后来红细胞能够合成血红蛋白，而心肌细胞则能够合成肌动蛋白合成血红蛋白，而心肌细胞则能够合成肌动蛋白和肌球蛋白。这两种细胞的稳定性差异是不可逆和肌球蛋白。这两种细胞的稳定性差异是不可逆转的。转的。什么是稳定性差异？什么是稳定性差异？什么是稳定性差异？什么是稳定性差异？2 2、细胞分化的特点：、细胞分化的特点：、细胞分化的特点：、细胞分化的特点： 持久性：持久性：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，胚胎胚胎( (动物）时期达到最大限度。动物）时期达到最大限度。 稳定性和不可逆性：稳定性和不可逆性：一般来说分化了的细一般来说分化了的细胞将一直保持分化后的状态直到死亡。胞将一直保持分化后的状态直到死亡。 2. 黑色素细胞在体外培养黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成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。细胞，而不会变成其他类型的细胞。 稳定性稳定性稳定性稳定性不可逆性不可逆性不可逆性不可逆性 1. 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。持久性持久性持久性持久性下列事实说明了细胞分化的哪一特征？下列事实说明了细胞分化的哪一特征？下列事实说明了细胞分化的哪一特征？下列事实说明了细胞分化的哪一特征？ 3. 造血干细胞造血干细胞 原红细胞原红细胞 早幼红细胞早幼红细胞 中中幼红细胞幼红细胞 晚幼红细胞晚幼红细胞 成熟红细胞成熟红细胞 死亡死亡3 3、细胞分化的实质：、细胞分化的实质：、细胞分化的实质：、细胞分化的实质： 不同细胞中遗传信息的执行情况不同，是不同细胞中遗传信息的执行情况不同，是基基基基因的因的因的因的“ “选择性选择性选择性选择性” ”表达。表达。表达。表达。 分化是以分裂为基础的。就一个个体来说，分化是以分裂为基础的。就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息。只是在不同各种细胞具有完全相同的遗传信息。只是在不同细胞中遗传信息的执行情况不同。细胞中遗传信息的执行情况不同。红细胞红细胞合成血红蛋白合成血红蛋白血红蛋白基因开启血红蛋白基因开启肌动蛋白基因关闭肌动蛋白基因关闭肌肉细胞肌肉细胞合成肌动蛋白合成肌动蛋白肌动蛋白基因开启肌动蛋白基因开启血红蛋白基因关闭血红蛋白基因关闭4 4、细胞分化的意义、细胞分化的意义、细胞分化的意义、细胞分化的意义 1. 是个体发育的基础。能是个体发育的基础。能形成具有特定形形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。态、结构和功能的组织和器官。 2. 使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有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和组织器官的修复。利于提高各种生理功能的效率和组织器官的修复。细胞分化细胞分化有丝分裂有丝分裂小肠上小肠上皮细胞皮细胞血红血红细胞细胞神经神经细胞细胞比较细胞分裂与细胞分化比较细胞分裂与细胞分化比较细胞分裂与细胞分化比较细胞分裂与细胞分化比比较较数量增多，数量增多，种类增多。种类增多。受受精精卵卵结果：结果：结果：结果：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比较细胞分裂和分化比较细胞分裂和分化比较细胞分裂和分化比较细胞分裂和分化细胞细胞变化变化 发生发生时间时间 在个体发在个体发育中意义育中意义 数量增多数量增多 细胞分裂细胞分裂 细胞分化细胞分化 细胞形态、结细胞形态、结构、功能发生稳定性差构、功能发生稳定性差异，且这种差异不可逆异，且这种差异不可逆转转 从受精卵从受精卵开始，有些细胞保开始，有些细胞保持持终生终生分裂能力，分裂能力，有些有些细胞发育到一细胞发育到一定时期定时期停止分裂停止分裂 发生在整个发生在整个生命进程中，生命进程中，胚胎胚胎时期时期达到最大限度达到最大限度 保持亲保持亲代和子代之间遗代和子代之间遗传稳定性传稳定性 没有细胞分没有细胞分化，生物体不能进行化，生物体不能进行正常发育正常发育 既然细胞分化具有稳定性、持久性、不可逆既然细胞分化具有稳定性、持久性、不可逆性，那么已经发生高度分化的细胞，还能像早期性，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胚胎细胞那样，再分化成其它细胞吗? ?思考：思考：二、细胞的全能性二、细胞的全能性 1 1、定义：、定义：、定义：、定义：细胞的全能性是指细胞的全能性是指已经分化已经分化的细的细胞胞, ,仍然具有发育成完整个体的仍然具有发育成完整个体的潜能潜能。 为什么任意一个体细胞会具有发为什么任意一个体细胞会具有发育成完整个体的潜能？育成完整个体的潜能？ 体细胞内含有本生物物种全套的遗传信息！体细胞内含有本生物物种全套的遗传信息！想一想想一想 1958年，美国科学家斯年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完整的成功地培育出了一棵完整的植株植株。 实验证明：高度分化的实验证明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完植物细胞仍然具有发育成完整植株的整植株的潜能潜能，即即植物细胞植物细胞具有全能性具有全能性。2 2、高度分化的植物细胞具有全能性、高度分化的植物细胞具有全能性、高度分化的植物细胞具有全能性、高度分化的植物细胞具有全能性植物组织培养植物组织培养植物组织培养植物组织培养离体的植物器官、组织或细胞离体的植物器官、组织或细胞 脱分化脱分化（又叫去分化）（又叫去分化）愈伤组织愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡（排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞）化的呈无定形状态的薄壁细胞） 再分化再分化根或芽等器官根或芽等器官植物体植物体 脱分化又称去分化。是指分化细胞失去特有的脱分化又称去分化。是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。在动结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。在动物中物中, , 去分化细胞具有胚胎间质细胞的功能。在植去分化细胞具有胚胎间质细胞的功能。在植物中物中, , 去分化细胞成为薄壁细胞去分化细胞成为薄壁细胞, , 称为称为愈伤组织愈伤组织。 已经脱分化的细胞在一定条件下，又可经过已经脱分化的细胞在一定条件下，又可经过愈伤组织或胚状体，再分化出根和芽，形成完整愈伤组织或胚状体，再分化出根和芽，形成完整植株，这一过程叫作再分化。植株，这一过程叫作再分化。 再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发再分化形成的试管苗，移栽到地里，可以发育成完整的植物体。育成完整的植物体。 脱分化：脱分化：再分化：再分化：脱分化条件：脱分化条件：离体、适宜条件离体、适宜条件愈伤组织愈伤组织 排列疏松无规则排列疏松无规则 高度液泡化高度液泡化 薄壁细胞薄壁细胞 试管植物试管植物 植物组织培养技术的应用植物组织培养技术的应用植物组织培养技术的应用植物组织培养技术的应用快速繁殖快速繁殖培育无病毒植物培育无病毒植物生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等生产药物、食品添加剂、香料、色素和杀虫剂等制作人工种子制作人工种子转基因植物的培育转基因植物的培育 用植物组织培养的方法，诱导离体的植物组用植物组织培养的方法，诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状结构，包裹上人织形成具有生根发芽能力的胚状结构，包裹上人造种皮，制成人工种子，可以解决有些作物品种造种皮，制成人工种子，可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。 “ “多利多利”的诞生证的诞生证明明: :已分化的已分化的动物体细动物体细胞的胞的细胞核细胞核具有全能性。具有全能性。 但是目前为止但是目前为止, ,人人们们还没有成功地还没有成功地将单将单个已分化的动物体细个已分化的动物体细胞培养成新的个体。胞培养成新的个体。 为什么细胞核具有为什么细胞核具有发育成完整个体的潜发育成完整个体的潜能？能？3 3、动物细胞的细胞核具有全能性、动物细胞的细胞核具有全能性、动物细胞的细胞核具有全能性、动物细胞的细胞核具有全能性克隆羊克隆羊克隆羊克隆羊“ “多莉多莉多莉多莉” ”的诞生的诞生的诞生的诞生母绵羊母绵羊A母绵羊母绵羊B 乳腺细胞乳腺细胞（体细胞）（体细胞） 未受精的未受精的卵细胞卵细胞 去核卵细胞去核卵细胞细胞融合细胞融合提取细胞核提取细胞核 新的卵细胞新的卵细胞 发育成胚胎发育成胚胎胚胎移植胚胎移植母绵羊母绵羊C的的子宫子宫“多莉多莉”动、植物细胞全能性的应用：动、植物细胞全能性的应用：动、植物细胞全能性的应用：动、植物细胞全能性的应用：1. 快速繁殖花卉、蔬菜快速繁殖花卉、蔬菜香雪兰香雪兰观音莲观音莲2. 拯救珍稀、濒危动植物拯救珍稀、濒危动植物长江女神长江女神 白鳍豚白鳍豚珙桐珙桐华南虎华南虎3. 克隆人体器官，用于器官移植克隆人体器官，用于器官移植心脏移植心脏移植肾脏移植肾脏移植4. 干细胞干细胞 概念：概念：概念：概念： 动物和人体内仍保留着少数动物和人体内仍保留着少数具有具有分裂分裂和分化能力的细胞，和分化能力的细胞， 这些细胞叫做干细胞。这些细胞叫做干细胞。骨髓中造血干细胞分化的各种血细胞骨髓中造血干细胞分化的各种血细胞 造造血血干干细细胞胞红红细细胞胞血血小小板板白细胞白细胞骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞干细胞分裂的特点干细胞分裂的特点干细胞分裂的特点干细胞分裂的特点 干细胞的一干细胞的一干细胞的一干细胞的一个显著特点是进个显著特点是进个显著特点是进个显著特点是进行行行行不对称分裂不对称分裂不对称分裂不对称分裂，即干细胞经过一即干细胞经过一即干细胞经过一即干细胞经过一次分裂所产生的次分裂所产生的次分裂所产生的次分裂所产生的两个细胞中，一两个细胞中，一两个细胞中，一两个细胞中，一个仍然是个仍然是个仍然是个仍然是干细胞干细胞干细胞干细胞，另一个则经过多另一个则经过多另一个则经过多另一个则经过多次分裂后，会变次分裂后，会变次分裂后，会变次分裂后，会变成许多各式各样成许多各式各样成许多各式各样成许多各式各样的的的的体细胞。体细胞。体细胞。体细胞。干细胞分类干细胞分类干细胞分类干细胞分类干细胞干细胞分化潜能的大小分化潜能的大小来源来源胚胎干细胞胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞全能干细胞：如受精卵全能干细胞：如受精卵多能干细胞：如骨髓造血干细胞多能干细胞：如骨髓造血干细胞专能干细胞：如肠上皮干细胞专能干细胞：如肠上皮干细胞课堂小结课堂小结细胞分化细胞分化及其意义及其意义细胞的全细胞的全能性能性概念概念概念概念细胞分化的特点细胞分化的特点细胞分化的实质细胞分化的实质细胞分化的意义细胞分化的意义高度分化的植物细胞具有全能性高度分化的植物细胞具有全能性动物细胞的细胞核具有全能性动物细胞的细胞核具有全能性干细胞干细胞细细胞胞分分化化 （2009 上海）如图所示的细胞类型转换过上海）如图所示的细胞类型转换过程称为（程称为（ ） A. 细胞融合细胞融合 B. 细胞生长细胞生长 C. 细胞分裂细胞分裂 D. 细胞分化细胞分化 D高考链接高考链接 解析：解析：该图反应了细胞功能逐渐特化该图反应了细胞功能逐渐特化的过程，是细胞分化的过程。的过程，是细胞分化的过程。全能干细胞全能干细胞骨髓干细胞骨髓干细胞 未成熟红细胞未成熟红细胞 红细胞红细胞 （2007 重庆）下列有关细胞分化的叙述，正确重庆）下列有关细胞分化的叙述，正确的是（的是（ ） A.原肠胚的形成与囊胚细胞的分裂和分化直接原肠胚的形成与囊胚细胞的分裂和分化直接有关有关 B.红细胞的形成与基因表达有关而与细胞分化红细胞的形成与基因表达有关而与细胞分化无关无关 C.胡萝卜叶肉细胞脱分化形成愈伤组织后不具胡萝卜叶肉细胞脱分化形成愈伤组织后不具全能性全能性 D.癌细胞的产生与细胞的畸形分化无直接关系癌细胞的产生与细胞的畸形分化无直接关系A 解析：解析：生物体发育的过程就是细胞增殖生物体发育的过程就是细胞增殖和分化的过程。细胞分化的实质就是基因的和分化的过程。细胞分化的实质就是基因的选择性表达，在生物体内细胞的分化一般是选择性表达，在生物体内细胞的分化一般是不可逆的，只有在离体的情况下，给予一定不可逆的，只有在离体的情况下，给予一定的营养物质和适宜的条件，分化的细胞才能的营养物质和适宜的条件，分化的细胞才能脱分化形成愈伤组织，愈伤组织可经过再分脱分化形成愈伤组织，愈伤组织可经过再分化形成形成完整的植物体，体现了植物细胞化形成形成完整的植物体，体现了植物细胞的全能性。癌细胞是由于原癌基因被激活，的全能性。癌细胞是由于原癌基因被激活，不能正常分化，表现为细胞无限增殖的细胞。不能正常分化，表现为细胞无限增殖的细胞。当受精卵分裂发育成为囊胚细胞时开始出现当受精卵分裂发育成为囊胚细胞时开始出现分化。此时出现内细胞团，继续发育至原肠分化。此时出现内细胞团，继续发育至原肠胚时，内细胞团又发育为内、中、外三胚层。胚时，内细胞团又发育为内、中、外三胚层。课堂练习课堂练习1. 下列对细胞分化的叙述正确的是下列对细胞分化的叙述正确的是 （ ）A. 细胞分化是遗传物质改变的结果细胞分化是遗传物质改变的结果B. 细胞分化发生在从受精卵到胚胎形成的过程细胞分化发生在从受精卵到胚胎形成的过程C. 细胞分化也可实现细胞数量的增加细胞分化也可实现细胞数量的增加D. 细胞分化是由细胞内的遗传物质调控的细胞分化是由细胞内的遗传物质调控的D 2. 下列关于细胞分化的说法错误的是（）下列关于细胞分化的说法错误的是（） A. 细胞分化与生物发育密切相关细胞分化与生物发育密切相关 B. 细胞分化是细胞形态、结构和功能上发生细胞分化是细胞形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程稳定性差异的过程 C. 细胞分化仅发生在胚胎期细胞分化仅发生在胚胎期 D. 细胞分化是生物界的一种普遍现象细胞分化是生物界的一种普遍现象C3. 细胞分化过程中细胞分化过程中,遗传物质将（遗传物质将（ ）A. 发生改变发生改变 B. 部分改变部分改变 C. 不改变不改变 D. 是随机的是随机的4. 组织培养和克隆技术的应用原理是（组织培养和克隆技术的应用原理是（ ）A. 所有细胞都具有分化能力所有细胞都具有分化能力 B. 所有细胞都具有分裂能力所有细胞都具有分裂能力 C. 所有细胞的细胞核都具有全能性所有细胞的细胞核都具有全能性 D. 所有细胞都具有全能性所有细胞都具有全能性CC 5. 人胰岛人胰岛B细胞能产生胰岛素，但不能产生细胞能产生胰岛素，但不能产生红细胞中的血红蛋白，根据此推测人胰岛红细胞中的血红蛋白，根据此推测人胰岛B细胞细胞中（中（ ） A. 只有合成胰岛素的基因只有合成胰岛素的基因 B. 在细胞分化过程中，基因的数目发生了在细胞分化过程中，基因的数目发生了变化变化 C. 既有合成胰岛素的基因也有合成血红蛋既有合成胰岛素的基因也有合成血红蛋白的基因，但不同细胞遗传信息的执行情况不白的基因，但不同细胞遗传信息的执行情况不同同 D. 只有合成胰岛素的基因和其他基因，但只有合成胰岛素的基因和其他基因，但没有合成血红蛋白的基因没有合成血红蛋白的基因C 7. 花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人工的方法培育成植株。这成果利用了细胞的（工的方法培育成植株。这成果利用了细胞的（ ） A. 应激性应激性B. 全能性全能性C. 变异性变异性D. 适应性适应性B6. 细胞分化发生在个体发育的（细胞分化发生在个体发育的（ ） A.整个生命过程中整个生命过程中 B. 胚胎时期胚胎时期 B.C. 受精卵分裂时期受精卵分裂时期 D. 性成熟时期性成熟时期A 9. 下列实例中能体现细胞全能性的是（下列实例中能体现细胞全能性的是（ ） 用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株的植株 植物用种子进行繁殖植物用种子进行繁殖 用烟草组织培养的单个细胞培育出了可育的用烟草组织培养的单个细胞培育出了可育的完整植株完整植株 A. B. C. D. B8. 细胞分化的结果是（细胞分化的结果是（ ） A. 细胞数目增加细胞数目增加 B. 形成组织形成组织 C. 生长生长 D. 细胞衰老细胞衰老B 10. 科学家用甲母羊乳腺细胞的细胞核与乙母羊科学家用甲母羊乳腺细胞的细胞核与乙母羊卵细胞的细胞质重组成一个细胞，成功培养了卵细胞的细胞质重组成一个细胞，成功培养了“多多莉莉”羊。下列关于此实验的说法错误的是羊。下列关于此实验的说法错误的是 （ ） A. 高度分化的细胞仍然保持全能性高度分化的细胞仍然保持全能性 B. 重组细胞的细胞核内含有保持物种遗传性所重组细胞的细胞核内含有保持物种遗传性所需要的全部遗传物质需要的全部遗传物质 C. 在理论上，可以运用上述方法来拯救濒危物在理论上，可以运用上述方法来拯救濒危物种种 D. 运用上述方法，科学家已经可以用单个细胞运用上述方法，科学家已经可以用单个细胞来培养新的动物体来培养新的动物体D 细胞全能性大小的比较：细胞全能性大小的比较： 在在受精卵、受精卵、生殖细胞、生殖细胞、高度分化的动高度分化的动物细胞中，全能性最大的是物细胞中，全能性最大的是_,最小的是最小的是_。 细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞分化程度越细胞分化程度越高高，全能性越，全能性越_；分化程度越；分化程度越低低，全能性越，全能性越_。 另外，植物细胞全能性另外，植物细胞全能性_动物细胞！动物细胞！低低高高高于高于习题答案习题答案基础题基础题 1.数目增多，染色体数目，稳定性差异。数目增多，染色体数目，稳定性差异。 2.C。拓展题拓展题 1.提示：提示：通过植物组织培养技术繁殖花卉，保通过植物组织培养技术繁殖花卉，保证花木的优良品质不变，并且繁殖得快；通过体细证花木的优良品质不变，并且繁殖得快；通过体细胞克隆哺乳动物；干细胞移植治疗白血病；利用干胞克隆哺乳动物；干细胞移植治疗白血病；利用干细胞技术解决器官移植缺少供体器官的难题等。细胞技术解决器官移植缺少供体器官的难题等。 2.提示：提示：动物细胞特别是高等动物细胞随着胚动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育，细胞分化潜能变窄。肌细胞是已分化的胎的发育，细胞分化潜能变窄。肌细胞是已分化的细胞，它通常不能转化为其他类型的细胞，因而不细胞，它通常不能转化为其他类型的细胞，因而不能用肌细胞代替干细胞培育组织和器官。能用肌细胞代替干细胞培育组织和器官。