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细胞分化


第八届“全国中小学信息技术创新与实践活动” 之“优秀课件评选” 参赛课 件

第六章 细胞的生命历程
第2节 细胞的分化

人教版 生物 必修1 高一第一学期第六章 第二节
南昌市第十六中:黄敏

受精作用

人体胚胎发育过程


受精卵仅仅通过有丝分裂,能形成人 体的200多种细胞吗?

一、分化的概念
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。
红细胞 肌肉细胞

有丝分裂

分化

骨细胞

受精卵

神经细胞

细胞分化只发生在胚胎时期,还 是发生在生物体生命的整个过程 中呢?你能举例说明吗?

例一:
红 细 胞 血 小 板

骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞

造 血 干 细 胞

白细胞

例二:

表皮的生发层细胞能分裂 分化成角质层细胞,以补 充死亡脱落的角质层细胞

例三: 表皮细胞
(已分化细胞或高度分化 的细胞)

例四:

叶肉细胞

受精卵

分裂,分化

(未分化细胞)

贮藏细胞

(低 度分 化的 细胞)

导管、筛管

分生区细胞不断分裂分 化形成伸长区细胞和根 冠细胞

一、细胞分化
1、特点:

(1)持久性 贯穿在生物体整个个体发育过程中。 (胚胎时期达到最大限度)
(2)稳定性、不可逆性 分化了的细胞将一直保持分化后 的状态,直到死亡。(如红细胞不 能逆分化成造血干细胞)

一、细胞分化

2、机理: 不同的细胞中遗传信息的执行情况不同。 (基因选择性表达的结果)
胚 胎 细 胞
开启某些基因(如胰岛素合成基因开启) 大量合成 关闭某些基因(如肌动蛋白基因关闭) 胰岛素 开启另一些基因(如肌动蛋白基因开启) 分化成

胰岛B 细胞 心肌 细胞

大量合成肌 (如胰岛素合成基因关闭) 关闭另一些基因 动蛋白

分化成

注:分化不会改变细胞的遗传物质

一、细胞分化
3、意义:

(1)是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:
已经高度分化的细胞,能否像 早期胚胎细胞那样,分化成一个完 整的个体呢?

肌细胞

植物组织培养

含有植物激 素、无机盐、 糖类等的培 养液中
愈伤组织 胡萝卜的根部

* 1958年斯图尔德 [美] 实验

二、细胞的全能性
高度分化的植物细胞,为什么能发育成完 整植株呢? 植物细胞具有全能性

概念:已经分化的细胞,仍然具有发育 成完整个体的潜能。

二、细胞的全能性
1、表现的必要条件:

(1)脱离母体 (2)给予适宜的营养和外界条件
2、原因:

细胞核内含有保持物种遗传性所需要 全套遗传物质。 (如胡萝卜韧皮部细 胞核中遗传物质与受精卵完全相同)

思考:
已经高度分化的动物细胞 是否也具有全能性呢?

“多利”与它的代育母 亲

绵羊“多利” 整个克隆过程如下: 苏格兰黑面母
芬兰白面 母绵羊 绵羊A

乳腺细胞 (体细胞)

未受精的 卵细胞

这说明什么呢?
提取细胞核
植入代孕母羊子宫内

高度分化的动物细胞 新的细胞 没有表现出全能性
面母绵羊 C子宫内

去核卵细胞

无法发育成多利 苏格兰黑

该实验证明了 什么呢?

现今只证明已分化的动物体细胞 “多利” 细胞核具有全能性。

克隆牛(1998年 日本)

克隆猪(2000年 美国)

克隆猕猴 (2000年 美国)

克隆鼠(2002年

美国)

小结:
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。

细胞分化

2、特点: (1)持久性 (2)稳定性、不可逆性 (3)遗传物质没有改变 3、机理: 基因的选择性表达

4、意义: 生物个体发育的基础 1、概念: 已经分化的细胞,仍然具有 发育成完整个体的潜能。

细胞全能性

2、表现条件:(1)脱离母体 (2)给予适宜的营养和外界条件 3、原因: 细胞核内含有保持物种遗传性所需要全套遗传物质。 4、动植物细胞 全能性: 植物细胞具有全能性 动物细胞核具有全能性

思考并讨论: 细胞分裂
细胞 变化 发生 时间
在个体 发育中 的意义 数量增多
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。 保持了亲代和子代之 间遗传性状的稳定性。

细胞分化
细胞形态、结构、生理功能 发生稳定性差异,且这种变 异是不可逆转的

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。

没有细胞分化,生物体就 不能进行正常的发育。

课堂巩固

1、下列关于细胞分化的说法错误的是 ( C ) A、细胞分化与生物发育有密切关系 B、细胞分化是一种普遍存在的生命现象 C、细胞分化仅发生在胚胎时期
D、一般条件下细胞分化是不可逆的

课堂巩固
2、下列实例中能体现细胞全能性是( ) (1)用悬浮液培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植 株 (2)用烟草组织培养出可育的完整植株把分裂 (3)旺盛的花药细胞用人工的方法培育成植株

D

A、(1)(2) B、(2)(3) C、(1)(3) D、(1)(2)(3)

课堂巩固 3、人胰岛细胞能产生胰岛素,但不能 产生血红蛋白,胰岛细胞( ) A、只有胰岛素基因

C

B、比人的受精卵基因要少 C、既有胰岛素基因,也有血红蛋白基因 和其它基因 D、有胰岛素基因和其它基因,但没有血 红蛋白基因

课堂巩固 4、动物体内各种类型的细胞中具有最高 全能性的细胞是( C )

A、体细胞
B、生殖细胞 C、受精卵 D、肝细胞

课堂巩固 5、下列关于细胞分裂和细胞分化的叙述, 错误的是( D ) A、生物体的生长发育是细胞分裂和细胞 分化的结果 B、生物体通过细胞分化,细胞之间逐渐 发生了稳定性的差异 C、细胞分裂是细胞分化的基础 D、细胞分化过程中细胞的遗传物质发生 了改变

课堂巩固
6.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称 为干细胞。对下图的相关叙述中,错误的是 ( ) 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



? 白血病 ,俗称“血癌” ,是一种恶性程度极高的血液病 。 患者的血液中出现大量异常的白细胞,而正常的血细胞 明显减少。通过骨髓移植可以有效的治疗白血病。此外 用化疗、放疗等方法也可以遏制病变的白细胞 ,延长病人 的生命。

问题探讨:
? 1、为什么健康人的血细胞数量不会随着 血细胞的死亡减少? 会通过细胞分裂产生新的血细胞来补充 ? 2、骨髓与血细胞的形成有什么关系? 骨髓中的造血干细胞通过增殖和分化, 不断的产生不同种类的血细胞。

干细胞
动物和人体内保留的 具有分裂和分化能力的 少数细胞。如人骨髓中的造血干细胞。 干细胞的用途: ?干细胞移植治疗白血病 ?在体外培养出组织和器官,并最终通过组 织和器官移植实现对临床疾病的治疗。

干细胞在医学上的应用
骨骼 骨髓间质干细胞是具有自我更新能力并可以分化成为成骨细胞的一 种干细胞. 多项基于动物骨髓的研究和一些初步的临床数据显示了它们在重 建骨骼方面的贡献. 在整形外科方面,一些创伤引起的,由癌症引起的或感 染引起的骨细胞的损失,在进行手术弥补人造关节会引起一些不便. 而进行 干细胞的自体移植正可以解决这方面的问题.

神经学 就像可以移植死人身上的器官一样,研究人员发现,成年人的干细胞也可以 移植。从死者脑部取出的成人干细胞能够分化成很重要的神经细胞,然而他 们到底能不能正常工作还是一个未知数。
脱发 毛发囊泡也具有干细胞,2004年11月,一些研究人员预言说,这些 毛囊干细胞的研究可以导致4-5年内脱发可以通过毛发克隆技术被治愈。预 计这种治疗将在最开始从现存毛囊中取出干细胞,在培养基中繁殖然后将新 的毛囊移植到头皮当中。后期的治疗可能可以简单的向毛囊干细胞发出信号 从而向附近那些因年长而萎缩的毛囊细胞发出化学信号,使它们再生健康的 头发。


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