高中生物細胞的分化

關(guān)于高中生物細胞的分化思考：成年人全身細胞總數(shù)約1012個。細胞種類有200多種。這么多種類細胞均來自一個受精卵。僅有細胞的增殖，受精卵能發(fā)育成多細胞生物體嗎？受精卵組織器官細胞群有絲分裂細胞分化第2頁,共32頁，星期六，2024年，5月一、細胞的分化（celldifferentiation）（1）細胞分化的概念：相同細胞→不同細胞在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異而產(chǎn)生不同細胞類群的過程。細胞增殖細胞分化第3頁,共32頁，星期六，2024年，5月第4頁,共32頁，星期六，2024年，5月（2）細胞分化的特點①不可逆性：一般來說，分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直至死亡。如：如哺乳動物高度分化的成熟紅細胞不會再返回到有核的前體細胞即造血干細胞。②持久性：細胞分化發(fā)生在個體發(fā)育的整個生命進程中，在胚胎時期達最大限度。③穩(wěn)定性：如：黑色素細胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素；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。④不變性：在細胞分化過程中，遺傳物質(zhì)始終沒有發(fā)生改變。第5頁,共32頁，星期六，2024年，5月不同細胞中遺傳信息相同，但其執(zhí)行情況不同，是基因的“選擇性”表達。（3）細胞分化的實質(zhì)：基因的選擇性表達基因在特定空間和時間條件下選擇性表達的結(jié)果。在個體發(fā)育的不同時期，生物體不同部位的細胞表達的基因是不同的，合成的蛋白質(zhì)也不一樣，從而形成了不同的組織和器官。第6頁,共32頁，星期六，2024年，5月（4）細胞分化的意義①細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)，能形成具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官。②細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨于專門化,有利于提高各種生理功能的效率。個體發(fā)育：是指受精卵經(jīng)過細胞分裂、組織分化和器官形成，直到發(fā)育成性成熟的個體。細胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體。第7頁,共32頁，星期六，2024年，5月表皮細胞葉肉細胞分生細胞導管、篩管保護組織營養(yǎng)組織分生組織輸導組織第8頁,共32頁，星期六，2024年，5月高等動物個體發(fā)育的階段受精卵囊胚卵裂原腸胚幼體成體組織、器官分化系統(tǒng)形成胚的發(fā)育胚后發(fā)育三個胚層第9頁,共32頁，星期六，2024年，5月第10頁,共32頁，星期六，2024年，5月思考：既然細胞分化具有穩(wěn)定性、持久性和不可逆性，那么已經(jīng)發(fā)生高度分化的細胞，還能像早期胚胎細胞那樣，再分化成其它細胞嗎?二、細胞的全能性（Totipotency）第11頁,共32頁，星期六，2024年，5月美國科學家斯圖爾德的實驗1958年，美國科學家斯圖爾德用胡蘿卜韌皮部細胞成功地培育出了一棵完整的植株。實驗證明：在離體時給予細胞一定條件，高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的潛能，即植物細胞具有全能性。第12頁,共32頁，星期六，2024年，5月（1）細胞全能性的概念細胞的全能性是指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。例如：受精卵和早期的胚胎細胞都是具有全能性的細胞。

原因：生物體的每個體細胞都包含有該物種的全部遺傳物質(zhì)（全部基因）。高度分化的細胞含有保持物種發(fā)育所需要的全套基因。思考：為什么任意一個體細胞會具有發(fā)育成完整個體的潛能？第13頁,共32頁，星期六，2024年，5月（2）植物組織培養(yǎng)技術(shù)原理：高度分化的植物細胞具有全能性。開花的胡蘿卜外植體：胡蘿卜的根部分離的根細胞一個細胞分裂形成的細胞團即愈傷組織胚狀體試管苗外植體離體的組織或細胞愈傷組織脫分化植物激素、無機鹽和糖類等胚狀體再分化有根、莖、葉的試管苗第14頁,共32頁，星期六，2024年，5月植物組織培養(yǎng)：是指在無菌和人工控制的環(huán)境條件下，利用適當?shù)呐囵B(yǎng)基，對離體的植物器官、組織及細胞進行培養(yǎng)，使其再生完整植株的技術(shù)。條件：①細胞或組織在離體的情況下；②無菌；③一定營養(yǎng)物質(zhì)和激素；④適宜的外界環(huán)境。第15頁,共32頁，星期六，2024年，5月第16頁,共32頁，星期六，2024年，5月（3）動物克隆技術(shù)非洲爪蟾核移植實驗：

用非洲爪蟾的蝌蚪做實驗，將它的腸上皮細胞的核移植到去核的卵細胞中，結(jié)果獲得了新的個體。第17頁,共32頁，星期六，2024年，5月白面母羊A代孕母羊C去核卵細胞

乳腺細胞

（體細胞）

新的重組細胞體外培養(yǎng)一段時間后發(fā)育成胚胎植入子宮未受精的卵細胞

多莉羊結(jié)論：生物體性狀的遺傳主要是由細胞核控制的。高度分化的動物細胞的細胞核具有發(fā)育成完整個體的潛能。細胞核去核取核黑面母羊B核移植：電脈沖刺激克隆羊“多莉”（Dolly）的誕生妊娠、出生克隆羊“多莉”于1996年在英國出生。2003年02月14日死于肺炎。第18頁,共32頁，星期六，2024年，5月動物細胞核的全能性“多莉”的誕生證明：已高度分化的動物體細胞的細胞核仍然具有全能性。細胞核含有本物種遺傳所需的全套基因。但是目前為止，人們還沒有成功地將單個已分化的動物體細胞培養(yǎng)成新的個體。第19頁,共32頁，星期六，2024年，5月（4）細胞全能性大小的比較

細胞全能性大小主要受細胞分化程度影響。細胞分化程度越高，全能性越低；分化程度越低，全能性越高。另外，植物細胞全能性高于動物細胞。受精卵＞胚胎細胞＞生殖細胞＞體細胞（植物細胞＞動物細胞）第20頁,共32頁，星期六，2024年，5月（5）細胞全能性的應(yīng)用①利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)快速繁殖珍貴花卉。蝴蝶蘭第21頁,共32頁，星期六，2024年，5月②利用動物克隆技術(shù)拯珍稀瀕危物種。③與基因工程結(jié)合培育作物新類型。長江女神：白鰭豚丹頂鶴水中大熊貓第22頁,共32頁，星期六，2024年，5月三、干細胞（stemcell）（1）干細胞的定義：動物體內(nèi)

動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞，這些細胞叫作干細胞，它是一類具有自我更新和分化潛能的原始細胞，能夠產(chǎn)生至少一種類型的、高度分化的子代細胞。如人骨髓中的造血干細胞。注：植物體內(nèi)分生組織細胞（如根尖分生區(qū)細胞）也具有分裂和分化能力。思考：除受精卵外，植物體和人體內(nèi)有沒有具有分裂分化能力的細胞？第23頁,共32頁，星期六，2024年，5月干細胞分化潛能的大小來源胚胎干細胞：來自囊胚內(nèi)細胞團的細胞成體干細胞：又叫組織干細胞全能干細胞：如受精卵和胚胎干細胞多能干細胞：如骨髓造血干細胞專能干細胞：如腸上皮干細胞（2）干細胞的分類：成體干細胞：成年和未成年動物組織中的各種干細胞。如造血干細胞和神經(jīng)干細胞等。第24頁,共32頁，星期六，2024年，5月①全能干細胞：是從哺乳動物的早期胚胎中分離出來的，可分化成人體的各種細胞，構(gòu)成人體的各種組織和器官，并最終發(fā)育成一個完整的個體。如：胚胎干細胞。②多能干細胞：胚胎干細胞進一步分化，可以形成各種組織干細胞，它具有形成一種器官的多種組織的潛能，但不能發(fā)育成完整的個體。③專能干細胞：多能干細胞進一步分化成為專能干細胞，專能干細胞只能分化成某一類型的細胞，如神經(jīng)干細胞專門分化成各類神經(jīng)細胞，造血干細胞分化出各種血細胞。第25頁,共32頁，星期六，2024年，5月（3）干細胞的用途：①干細胞移植治療白血?。耗壳爸委煱籽∽钣行У姆椒ㄊ枪撬枰浦?。第26頁,共32頁，星期六，2024年，5月第27頁,共32頁，星期六，2024年，5月將正常人的骨髓移植到白血病患者體內(nèi)，移植骨髓中含有造血干細胞，其為多能干細胞，故在患者體內(nèi)其可通過增殖和分化不斷產(chǎn)生多種血細胞，而能有效地治療白血病。

造血干細胞紅細胞血小板白細胞骨髓中有造血干細胞，可分化出各種血細胞第28頁,共32頁，星期六，2024年，5月②克隆人體器官，用于器