細胞分化和全能性

1、四、細胞分化與四、細胞分化與植物細胞全能性植物細胞全能性生物學語言說這是一個怎樣的個體？生物學語言說這是一個怎樣的個體？多細胞生物體多細胞生物體這個新生命發(fā)育的起點是什么？這個新生命發(fā)育的起點是什么？受精卵受精卵（受精卵）是如何發(fā)育（受精卵）是如何發(fā)育成一個成一個生物體呢生物體呢？動物細胞動物細胞有絲分裂有絲分裂僅有細胞的增殖，受精卵能形成僅有細胞的增殖，受精卵能形成許多不同類型的細胞，進而發(fā)育許多不同類型的細胞，進而發(fā)育成多細胞生物體嗎？成多細胞生物體嗎？受精卵受精卵有絲有絲分裂分裂細胞細胞分化分化系系統(tǒng)統(tǒng)人人體體骨細胞骨細胞上皮上皮細胞細胞肌肉肌肉 細胞細胞神經(jīng)神經(jīng)細胞細胞上皮組織上皮組織

2、肌肉組織肌肉組織神經(jīng)組織神經(jīng)組織結(jié)締組織結(jié)締組織器器官官v主要作用是收縮主要作用是收縮v保護作用保護作用v感受刺激和感受刺激和v傳導興奮傳導興奮v維持骨形成、維持骨形成、v調(diào)節(jié)骨代謝調(diào)節(jié)骨代謝（一）、細胞分化（一）、細胞分化v 概念概念: 2.發(fā)生時間：發(fā)生時間： 發(fā)生在生物體整個生命進程中發(fā)生在生物體整個生命進程中,但在胚胎時期達到最大限度但在胚胎時期達到最大限度 同一來源的細胞逐漸發(fā)生同一來源的細胞逐漸發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)、形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和蛋白質(zhì)合成生理功能和蛋白質(zhì)合成上的差異，上的差異，這個過程稱為細胞分化。這個過程稱為細胞分化。v化學組成上：各種細胞能合成各自特有的化學組成上：各種細胞能合

3、成各自特有的專一性蛋白質(zhì)專一性蛋白質(zhì)紅細胞紅細胞血紅蛋白血紅蛋白肌肉細胞肌肉細胞肌動蛋白、肌球蛋白肌動蛋白、肌球蛋白胰島胰島B B細胞細胞-胰島素胰島素v1 1、圖中的圖中的1 31 3過程中發(fā)過程中發(fā)生的主要變化是什么？生的主要變化是什么？ v2 2、圖中的圖中的3 53 5過程發(fā)過程發(fā)生的主要變化是什么？生的主要變化是什么？ v3 3、圖中圖中1 21 2、1 41 4v過程中發(fā)生的主要變化是什過程中發(fā)生的主要變化是什么？么？ v觀察思考：觀察思考：v細胞分裂細胞分裂v細胞生長細胞生長v細胞分化細胞分化 黑色素細胞在體外培養(yǎng)黑色素細胞在體外培養(yǎng)3030多代后仍能合成黑色多代后仍能合成黑色素

4、；離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，素；離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。而不會變成其他類型的細胞。 分化終端的細胞不再分裂，如人成熟的紅細胞分化終端的細胞不再分裂，如人成熟的紅細胞進入血液循環(huán)后，生活進入血液循環(huán)后，生活120120天左右即死亡。天左右即死亡。3. 特征特征細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。v正常細胞正常細胞v癌癌細胞細胞v細胞的畸形分化與癌細胞的產(chǎn)生有直接關(guān)系細胞的畸形分化與癌細胞的產(chǎn)生有直接關(guān)系胰島素胰島素胰高血糖素胰高血糖素胰島素基因胰島素基因 表達表達胰高血糖素基因胰高血糖素基因 表達表達胰島胰島B細胞細

5、胞胰島胰島A細胞細胞1.1.細胞分化是否意味著細胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生細胞分化是否意味著細胞中遺傳物質(zhì)發(fā)生改變？為什么改變？為什么? ? 2.2.同樣來自一個受精卵同樣來自一個受精卵, ,且每個細胞都攜帶且每個細胞都攜帶有相同的遺傳信息有相同的遺傳信息, ,為什么還會出現(xiàn)差異為什么還會出現(xiàn)差異? ?基因選擇性表達的結(jié)果基因選擇性表達的結(jié)果v4 4、細胞分化的實質(zhì)、細胞分化的實質(zhì)vEvDvCvAvBvEvDvCvAvBvEvDvCvAvBv基因基因v胰島胰島B B細胞細胞-胰島素胰島素v胰島胰島A A細胞細胞-胰高血糖素胰高血糖素vDNA 遺傳信息的執(zhí)行情況不同遺傳信息的執(zhí)行情況不同v基因的選擇性表達

6、基因的選擇性表達細胞分化細胞分化 各各種種組組織織2 受精卵發(fā)育過程中，如果沒有細胞分化，其結(jié)果受精卵發(fā)育過程中，如果沒有細胞分化，其結(jié)果會怎樣？細胞分化是不是人類特有呢？會怎樣？細胞分化是不是人類特有呢？受精卵受精卵 多次多次有絲分裂有絲分裂許許多多細細胞胞繼續(xù)分裂繼續(xù)分裂增加體細胞數(shù)量增加體細胞數(shù)量器器官官系系統(tǒng)統(tǒng)高高等等動動物物體體綠色開花植物體綠色開花植物體形成形成1 同一生物不同種類的體細胞內(nèi)同一生物不同種類的體細胞內(nèi)DNA、mRNA、蛋、蛋白質(zhì)種類是否相同白質(zhì)種類是否相同 ?DNA相同、相同、mRNA不同、蛋白質(zhì)種類不同不同、蛋白質(zhì)種類不同v 細胞分化是個體發(fā)育的基礎。細胞分化是個

7、體發(fā)育的基礎。 是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象， 不是人類所特有的現(xiàn)象。不是人類所特有的現(xiàn)象。 細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)ｉT化，細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)ｉT化， 有利于提高各種生理功能的效率。有利于提高各種生理功能的效率。 v意義意義細胞分裂細胞分裂細胞分化細胞分化不不同同點點細胞細胞數(shù)量數(shù)量形態(tài)形態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)功能功能相相同同點點聯(lián)聯(lián)系系增加增加相同相同不變不變差異差異遺傳信息都不變遺傳信息都不變共同完成生物個體發(fā)育過程共同完成生物個體發(fā)育過程植物器官切片圖植物器官切片圖天竺葵天竺葵篩管篩管導管導管根冠根冠分生區(qū)分生區(qū)伸長區(qū)伸長區(qū)成熟區(qū)成熟區(qū)(根毛

8、區(qū)根毛區(qū))根尖根尖保衛(wèi)細胞保衛(wèi)細胞氣氣孔孔這些形態(tài)結(jié)構(gòu)和這些形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同的細胞功能不同的細胞還有可能發(fā)育成還有可能發(fā)育成完整個體嗎？完整個體嗎？二、細胞的全能性二、細胞的全能性1、 概念概念 單個細胞經(jīng)細胞分裂和分化后仍單個細胞經(jīng)細胞分裂和分化后仍具有形成完整具有形成完整生物體生物體的潛能。的潛能。2 、細胞具有全能性的原因：、細胞具有全能性的原因： 生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的生物體的每一個細胞都包含有該物種所特有的全套全套遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體所必需的都有發(fā)育成為完整個體所必需的全部基全部基因因，從理論上講，生物體的每一個活細胞都應該具從理論上講，生物體的

9、每一個活細胞都應該具有全能性。有全能性。v19581958年，美國年，美國科學家斯蒂瓦特科學家斯蒂瓦特在離體條件下在離體條件下用用胡蘿卜韌皮部細胡蘿卜韌皮部細胞成功地培育出胞成功地培育出了一棵完整的植了一棵完整的植株。株。v實驗證明：高度分化的植實驗證明：高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的整植株的潛能潛能，即，即植物細植物細胞具有全能性胞具有全能性。v 三、植物組織培養(yǎng)三、植物組織培養(yǎng)矮牽牛莖尖離體培養(yǎng)矮牽牛莖尖離體培養(yǎng)v 牡丹成熟胚的離體培養(yǎng)與快速繁殖牡丹成熟胚的離體培養(yǎng)與快速繁殖微型月季莖段離體培養(yǎng)微型月季莖段離體培養(yǎng)花燭葉片離體快速繁殖花燭葉片離體快速繁殖v

10、植物的組織培養(yǎng)是如何進行的呢？植物的組織培養(yǎng)是如何進行的呢？什么是植物組織培養(yǎng)？什么是植物組織培養(yǎng)？植物組織培養(yǎng)的過程怎樣？植物組織培養(yǎng)的過程怎樣？植物組織培養(yǎng)需要哪些條件？植物組織培養(yǎng)需要哪些條件？為什么利用植物體的部分組織就能培育成為什么利用植物體的部分組織就能培育成 一個完整的植物體呢？一個完整的植物體呢？三、植物組織培養(yǎng)三、植物組織培養(yǎng)-離體培養(yǎng)離體培養(yǎng)(3)理論基礎理論基礎：(1)過程：過程：植物細胞的全能性。植物細胞的全能性。一團沒有特定結(jié)構(gòu)和一團沒有特定結(jié)構(gòu)和功能的分生狀態(tài)的細功能的分生狀態(tài)的細胞胞離體的器官離體的器官組織或細胞組織或細胞愈傷組織愈傷組織根、芽根、芽植物體植物體脫

11、分化脫分化再分化再分化(2)條件：條件：細胞離體、無菌條件、控制溫度、細胞離體、無菌條件、控制溫度、PHPH、光照等、合、光照等、合適的人工培養(yǎng)基（水、無機鹽、糖類、維生素、植適的人工培養(yǎng)基（水、無機鹽、糖類、維生素、植物激素等）物激素等）植物組織培養(yǎng)屬于哪種生殖方式？植物組織培養(yǎng)屬于哪種生殖方式？植物組織培養(yǎng)的優(yōu)點？植物組織培養(yǎng)的優(yōu)點？ 繁殖繁殖速度快速度快 繁殖后代整齊一致，能保持原有品種的優(yōu)繁殖后代整齊一致，能保持原有品種的優(yōu)良性狀良性狀 可獲得無毒苗可獲得無毒苗 可進行工廠化生產(chǎn)可進行工廠化生產(chǎn) 經(jīng)濟效益高經(jīng)濟效益高四、應用四、應用v紅豆杉又名紫杉，屬世界珍稀瀕危物種，是紅豆杉又名紫杉

12、，屬世界珍稀瀕危物種，是我國一級保護樹種，素有我國一級保護樹種，素有“植物黃金植物黃金”之稱，之稱，它的提取物它的提取物“紫杉醇紫杉醇”是人類生命的第一殺手是人類生命的第一殺手“癌癥癌癥”的克星，紅豆杉又是生產(chǎn)抗癌藥物的克星，紅豆杉又是生產(chǎn)抗癌藥物“紫紫杉醇杉醇”的唯一原料。因此，高效抗癌藥物紫杉的唯一原料。因此，高效抗癌藥物紫杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉醇，雖然能造福人類，但卻為瀕危的紅豆杉帶來一場滅頂之災。帶來一場滅頂之災。 v今天我們有沒有辦法來拯救紅豆杉，同時又今天我們有沒有辦法來拯救紅豆杉，同時又能大量生產(chǎn)紫杉醇挽救癌癥患者呢？能大量生產(chǎn)紫杉醇挽救癌癥患者呢？v植物組織培

13、養(yǎng)在生產(chǎn)上的應用植物組織培養(yǎng)在生產(chǎn)上的應用 試管苗的快速繁殖試管苗的快速繁殖 無病毒植物的培育無病毒植物的培育 提取原料提取原料 人工種子人工種子 轉(zhuǎn)基因植物的培育轉(zhuǎn)基因植物的培育例例1、細胞分化是生物界普遍存在的、細胞分化是生物界普遍存在的一一 種生命現(xiàn)象，下列不正確的是種生命現(xiàn)象，下列不正確的是A分化發(fā)生在生物體的整個生分化發(fā)生在生物體的整個生 命進命進程中程中B分化是基因在特定的時間和空間分化是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果條件下選擇性表達的結(jié)果C未離體的體細胞不會表現(xiàn)出全能未離體的體細胞不會表現(xiàn)出全能性性D分化過程中遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變分化過程中遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變D例例2、

14、人體神經(jīng)細胞與肝、人體神經(jīng)細胞與肝 細胞的形態(tài)細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同，結(jié)構(gòu)和功能不同， 其根本原因是其根本原因是 A 這兩種細胞的這兩種細胞的DNA堿基排列順序堿基排列順序不同不同 B 這兩種細胞的核糖體不同這兩種細胞的核糖體不同 C 這兩種細胞的轉(zhuǎn)運這兩種細胞的轉(zhuǎn)運RNA不同不同 D 這兩種細胞的信使這兩種細胞的信使RNA不同不同D例例3、人胰島細胞能產(chǎn)生胰島素但不能、人胰島細胞能產(chǎn)生胰島素但不能 產(chǎn)生血紅蛋白，據(jù)此推測胰島細產(chǎn)生血紅蛋白，據(jù)此推測胰島細 胞中胞中 A 只有胰島素基因只有胰島素基因 B 比人受精卵的基因要少比人受精卵的基因要少 C 既有胰島素基因也有血紅蛋既有胰島素基因也有

15、血紅蛋 白基因和其它基因白基因和其它基因 D 有胰島素基因和其它基因，有胰島素基因和其它基因， 但沒有血紅蛋白基因但沒有血紅蛋白基因C1、下列關(guān)于細胞分化敘述正確的是、下列關(guān)于細胞分化敘述正確的是 （ ） A 同一生物個體不同的細胞中同一生物個體不同的細胞中DNA、mRNA、蛋、蛋 白質(zhì)的種類和數(shù)量互不相同白質(zhì)的種類和數(shù)量互不相同 B 分化是細胞中遺傳物質(zhì)改變的結(jié)果分化是細胞中遺傳物質(zhì)改變的結(jié)果 C 胡蘿卜葉肉細胞再分化形成的愈傷組織具有全胡蘿卜葉肉細胞再分化形成的愈傷組織具有全 能性能性 D 分化是基因在特定的時間和空間條件下選擇性分化是基因在特定的時間和空間條件下選擇性 表達的結(jié)果表達的結(jié)

16、果D2、有人把分化細胞中表達的基因形象地分為、有人把分化細胞中表達的基因形象地分為“管家基管家基 因因”和和“奢侈基因奢侈基因”。 管家基因在所有細胞中表達，管家基因在所有細胞中表達， 是維持細胞基本生命活動所必需的，而奢侈基因只是維持細胞基本生命活動所必需的，而奢侈基因只 在特定組織細胞中表達。下列屬于在特定組織細胞中表達。下列屬于“奢侈基因奢侈基因”表達表達 產(chǎn)物的是產(chǎn)物的是 （ ） A ATP水解酶水解酶 B DNA聚合酶聚合酶 C 膜蛋白膜蛋白 D 血紅蛋白血紅蛋白D4、將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成幼苗時，下列條件、將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成幼苗時，下列條件 中不需要的是中不需要的是 （ ）

17、 A 具有完整細胞核的細胞具有完整細胞核的細胞 B 一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素一定的營養(yǎng)物質(zhì)和植物激素 C 離體狀態(tài)離體狀態(tài) D 導入指示基因?qū)胫甘净?、下列關(guān)于植物細胞全能性的敘述正確的是、下列關(guān)于植物細胞全能性的敘述正確的是 （ ） A 植物體只有體細胞才具有發(fā)育成完整個體所必需植物體只有體細胞才具有發(fā)育成完整個體所必需 的全部基因的全部基因 B 高度分化的植物細胞只有處于離體狀態(tài)時才有可高度分化的植物細胞只有處于離體狀態(tài)時才有可 能表現(xiàn)出全能性能表現(xiàn)出全能性 C 蠶豆葉肉細胞脫分化形成的愈傷組織細胞沒有全能性蠶豆葉肉細胞脫分化形成的愈傷組織細胞沒有全能性 D 植物體內(nèi)某些體細胞沒有表現(xiàn)

18、出全能性，其原因是所植物體內(nèi)某些體細胞沒有表現(xiàn)出全能性，其原因是所 含基因不同含基因不同BD動物細胞有全能性嗎？動物細胞有全能性嗎？v格登的實驗格登的實驗非洲爪蟾非洲爪蟾未受精卵未受精卵無核的卵無核的卵蝌蚪腸上蝌蚪腸上皮細胞核皮細胞核雜合細胞雜合細胞正常成蛙正常成蛙細胞核移植 v格登的實驗第一次證明動物的體細胞核具有全能性四、克隆技術(shù)四、克隆技術(shù)屬于無性繁殖，是通常說的屬于無性繁殖，是通常說的“克克隆技術(shù)隆技術(shù)”多莉羊的多莉羊的培育培育1.1.細胞核移植操作過程細胞核移植操作過程A A 個 體 的個 體 的體細胞核體細胞核B B個體卵個體卵細胞細胞去掉細去掉細胞核胞核移植移植新的新的細胞細胞早期早期胚胎胚胎培培養(yǎng)養(yǎng)C C個體個體子宮子宮胚胎移植胚胎移植新個新個體體v新個體的遺傳物質(zhì)：供體的核新個體的遺傳物質(zhì)：供體的核遺傳物質(zhì)受體的質(zhì)遺傳物遺傳物質(zhì)受體的質(zhì)遺傳物v新個體的表現(xiàn)性狀：主要與供新個體的表現(xiàn)性狀：主要與供核的個體相同。核的個體相同。v2.2.克隆技術(shù)的克隆技術(shù)的應用應用vA.A.繁育優(yōu)良品繁育優(yōu)良品種生物體種生物體vB.B.挽救瀕危生挽救瀕危生物物vC.C.醫(yī)學上克隆醫(yī)學上克隆器官