6.2 细胞的分化（优质精讲课）-【上好课】2024-2025学年高一生物同步精品课堂（人教版2019必修1）

第2节 细胞的分化 第6章 细胞的生命历程 必修一 细胞分化及其意义 1 细胞的全能性 2 目录 习题检测 3 一、学习目标 二、重难点 1.阐明细胞的分化。 2.举例说明细胞的全能性。 3.说出干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。 1.举例说明细胞分化与细胞 2.比较细胞分裂、细胞分化及细胞全能性的比较。 3.掌握细胞学说内容。 细胞分化及其意义 1 问题探讨 在人体内，红细胞的寿命为120d左右。 白细胞的寿命约为5~7d。 这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。 白血病患者的血液中出现大量的异常白细胞。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。 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？ 健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。 骨髓中的造血干细胞能够通过细胞增殖和分化不断产生不同种类的血细胞。 5 问题探讨 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞 上皮细胞 3.这些动物细胞在形态、结构和功能上有什么不同？ 这些细胞形态相差很大，结构上也有区别，功能上各不相同，但总体上都由细胞膜、细胞质和细胞核构成。 6 问题探讨 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞 上皮细胞 4.这些动物细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。 正常情况下，它们还能恢复成早期胚胎细胞吗？ 一种组织的细胞会不会转变成其他组织的细胞？ 正常情况下，它们不能恢复成早期胚胎细胞，也不会转变成其他组织的细胞。 7 5.这些植物细胞是否都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞？ 如果是，在形态、结构和功能上为什么不同？ 问题探讨 表皮细胞 储藏细胞 薄壁细胞 叶肉细胞 同一植物体的这些细胞都来自一群彼此相似的早期胚细胞。 发生了细胞分化。 8 细胞分化及其意义 1 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 的过程。 有丝 分裂 细胞 分化 受精卵 唾液腺 细胞 肌肉 细胞 胰岛 细胞 免疫 细胞 细胞分裂使细胞数目增多， 细胞分化使细胞种类增加。 稳定性差异 9 科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和mRNA进行了检测，结果如下表所示。 项目 DNA检测结果 RNA检测结果 输卵管细胞　 成人红细胞 胰岛B细胞 输卵管细胞 成人红细胞 胰岛B细胞 核糖体蛋白基因 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ 卵清蛋白基因 ＋ ＋ ＋ ＋ － － β-珠蛋白基因 ＋ ＋ ＋ － ＋ － 胰岛素基因  ＋ ＋ ＋ － －  ＋ 说明：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。 细胞分化及其意义 1 10 （1）这3种细胞中合成的蛋白质种类有什么差别？ 有些蛋白质在所有的细胞中都合成，但也有一些特定功能的蛋白质只在特定的细胞中合成，因此这3种细胞中合成的蛋白质种类不完全相同。 （2）3种细胞中的DNA都含有卵清蛋白基因、β-珠蛋白基因、胰岛素基因， 但每种细胞中只检测到其中一种基因的mRNA，这一事实说明了什么？ 这一事实说明，基因的表达存在选择性。 （3）核糖体蛋白基因是否发生了选择性表达？ 核糖体蛋白基因在所有的细胞中均表达，未发生选择性表达。 细胞分化及其意义 1 11 2.实质 在个体发育过程中，不同种类 的细胞中遗传信息的表达情况不同，即 。 （1）细胞分化过程中，遗传信息是否发生改变？ （2）细胞的形态、结构以及生理功能的差异是由哪种物质直接表现出来的？ 不变 蛋白质 基因的选择性表达 细胞分化及其意义 1 12 3.分化表达的基因 （1）管家基因 所有细胞均表达的一类基因，其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。 （2）奢侈基因 不同类型细胞特异性表达的一类基因，其表达产物赋予不同细胞特异性的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因等。 标志: ①分子水平:合成某种细胞特有的　　　 　(如唾液淀粉酶、胰岛素等)。  ②细胞水平:形成不同种类的细胞(尤其是　 　 　种类和数量有较大差异)。   蛋白质 细胞器 细胞分化及其意义 1 13 细胞分化的“变”与“不变” 不完全相同 细胞分化及其意义 1 14 4.特点 （1）持久性 发生在生物体的整个生命过程中，在胚胎时期达到最大限度。 （2）普遍性 在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。 （3）遗传物质不变性 一般情况下，分化后的细胞内遗传物质不发生改变。 （4）不可逆性，稳定性 一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。 细胞分化及其意义 1 15 5.结果 产生形态、结构、功能不同的细胞，不同类型的细胞构成不同的器官和组织。 6.意义 （1）生物界中普遍存在的生命现象，它是个体发育的基础。 （2）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。 细胞分化及其意义 1 16 习题巩固 1.以下例子体现细胞分化的什么特点？ （1）在人体内，红细胞的寿命一般为120天左右，白细胞的寿命更短只有5~7天。这些细胞都是失去了分裂能力的细胞。骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化不断产生不同种类的血细胞，以维持这些细胞数目的稳定。 （2）黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。 持久性 稳定性（不可逆性） 不可逆性（稳定性） （3）造血干细胞 → 原红细胞 → 早幼红细胞 → 中幼红细胞 → 晚幼红细胞 → 成熟红细胞 → 死亡 17 2.下列对于细胞分化不同水平的分析，不正确的是（　　） 从细胞水平分析，细胞分化是细胞的形态、结构 和功能改变的结果 B. 从细胞的亚显微结构水平分析，细胞分化是细胞器的数目、 形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变的结果 C. 从蛋白质分子的角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量、 功能改变的结果，这是细胞分化的根本原因 D. 从核酸分子的角度分析，细胞分化是基因选择性表达的结果 C 习题巩固 18 细胞分裂与细胞分化 比较 细胞分裂 细胞分化 不 同 点 细胞变化 发生时间 相同点 联系 增加细胞数目 从受精卵开始，有些细胞保持终生分裂能力，有些细胞发育到一定时期停止分裂 增加细胞种类 发生在整个生命进程中 遗传信息都不变 先分裂，后分化，细胞分裂是分化的基础， 共同完成生物个体发育过程 19 细胞的全能性 2 细胞的全能性 2 1.概念 细胞全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或 的潜能和特性。 2.原因 细胞内含有本物种的全套遗传信息。 体细胞一般都是由受精卵通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体，携带有相同的DNA分子。 3.表达条件 离体、适宜的外界条件、一定的营养物质等。 分化成其他各种细胞 21 4.证明 1958年，美国科学家斯图尔德(F.C.Steward)取胡萝卜韧皮部的一些细胞，放入含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块，继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成了一株新的植株。 （1）高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。 细胞的全能性 2 4.证明 （2）已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性。 科学家曾用非洲爪檐的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。 23 5.细胞全能性的高低 细胞的分化程度越高，具有的全能性越小。 （1）受精卵＞生殖细胞＞体细胞； （2）植物细胞＞动物细胞。 ①雌蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂证明了动物生殖细胞 具有全能性。（ ） √ ②分化程度高的细胞全能性一定低。（ ） 如生殖细胞由性原细胞分化而来，属于高度分化的细胞，但全能性依然很高。 × 细胞的全能性 2 6.细胞全能性的应用 细胞的全能性 2 火焰兰的快速繁殖 （1）快速繁殖花卉、蔬菜（植物组织培养） 6.细胞全能性的应用 （2）运用克隆技术拯救濒危物种 （3）用于疾病的治疗 克隆羊多莉 26 1.概念 动物和人体内保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。 2.分类 ①全能干细胞：能分化成各种细胞，如胚胎干细胞。 ②多能干细胞：能分化成多种细胞，如造血干细胞。 ③专能干细胞：只能向特定细胞分化，如神经干细胞。 并非所有干细胞都要发生分化。干细胞分裂后一部分细胞发生分化，成为具有特定功能的组织细胞；还有一部分保持分裂能力，用于干细胞本身的自我更新。 干细胞 3.脐带干细胞 干细胞 脐带血里头含有大量的干细胞，称为脐带干细胞，为胎儿制造血液和免疫细胞的主要来源。 脐带血的采集是在新生儿出生以后，取婴儿端3～8cm脐带储两把止血钳结扎、断脐，婴儿被抱走处理，贴近母端止血钳处消毒并将针头插入脐静脉，采集脐血。 脐带血采集 细胞分化 细胞全能性 原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质 特点 ①持久性； ②稳定性（不可逆性） ③普遍性；④不变性 ①高度分化的植物体细胞具有全能性 ②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性。 结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成完整有机体或其他细胞 大小 比较 细胞分化程度有高低之分，如体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分， 如受精卵>生殖细胞>体细胞 关系 ①两者的遗传物质都不发生变化 ②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小 29 1.取同一生物体的不同类型细胞，检测其基因表达，结果如下图所示。下列分析正确的是（ ） A.基因1～6中控制ATP水解酶合成的基因最可能是基因4 B.细胞a～g中生理功能最为近似的应该是细胞b和细胞e C.组成1～6基因的脱氧核苷酸种类、数量和 排列方式均不同 D.a～g各个细胞中染色体上所含基因的 种类和数量完全不同 B 种类相同 来自同一个生物体，基因的种类和数量相同 2 习题巩固 30 2.下列有关细胞全能性的叙述，正确的是（ ） A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因 B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性， 其原因是所含基因发生了改变 D.将紫色糯性玉米种子培育成植株，反映了植物种子具有全能性 B 种子萌发长成新植株并没有体现细胞的全能性， 因为种子的胚本身就是植株的幼体，其萌发长成植株是正常发育的过程。 习题巩固 31 3.将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，以代替损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列说法正确的是 （ ） A.骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成不同， 基因表达情况也不同 B.骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞， 说明骨髓干细胞具有全能性 C.可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量 判断植入的骨髓干细胞是否成功分化出“胰岛样”细胞 D.若将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，会恢复成骨髓干细胞 C 基因的选择性表达 胰腺组织的环境造成基因的选择性表达 习题巩固 32 4.科学家激活小鼠皮肤细胞中三种在神经前体细胞内大量表达的转录因子(调控基因转录的蛋白质)，将小鼠皮肤细胞直接转化为能发育成大脑神经细胞的前体细胞，且该细胞能在实验室大量培养，该方法为受损神经细胞的再生提供了一条崭新途径。下列相关叙述正确的是( 　 ) A.由皮肤细胞转化为神经前体细胞是遗传物质发生改变的结果 B.皮肤细胞与神经细胞形态不同是由于组成细胞的蛋白质完全不同 C.正常状态下的小鼠皮肤细胞内一般不会大量表达这三种转录因子 D.神经前体细胞是一种不再具有分裂、分化能力的高度分化细胞 C 习题巩固 根据题干信息可知，使得皮肤细胞转化为神经前体细胞的实质是基因的选择性表达，遗传物质没有改变，A错误； 皮肤细胞与神经细胞的蛋白质组成不完全相同，但部分蛋白质相同，如ATP合成酶和呼吸酶等，B错误； 一般而言，正常的皮肤细胞属于高度分化的细胞，其细胞内不再大量表达这三种在神经前体细胞中大量表达的转录因子，C正确； 根据题干信息，“大脑神经细胞的前体细胞能在实验室大量培养，该方法为受损神经细胞的再生提供了一条崭新途径”，说明神经前体细胞仍是一种具有分裂、分化能力的细胞，D错误。 33 习题检测 3 1.判断下列有关细胞分化与细胞全能性关系的表述是否正确。 (1)受精卵没有分化，所以没有全能性。 ( ) (2)细胞的分化程度越高,表现出来的全能性就越弱。 （ ） 习题检测 ✘ ✘ 2.在一个多细胞的生物体内，存在着各种在形态、结构和生理功能上具有差异的细胞，这是因为（ ） A.细胞发生了变异 B.不同细胞的基因不同 C.某些细胞失去了全能性 D.不同细胞中的基因选择性地表达 D 35 3.将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为“胰岛样”细胞，以替代损伤的胰岛B 细胞达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是（ ） A.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞的基因组成不同， 基因表达情况不同 B.“胰岛样”细胞与胰岛B 细胞基因组成不同，基因表达情况相同 C.骨髓干细胞与“胰岛样”细胞基因组成相同， 基因表达情况也相同 D.骨髓干细胞与胰岛B 细胞的基因组成相同，基因表达情况不同 习题检测 D 36 习题检测 4.植物组织培养的产业化发展十分迅猛，许多企业运用植物组织培养技术 大规模生产蔬菜、瓜果和花卉的组培苗，获得可观的经济效益。 同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗有什么优势呢? 你将来愿意从事这方面的工作吗? 同传统的生产方式相比，用组织培养技术生产植物幼苗的优势是快速、大量繁殖，不受季节影响，同时还能保持植物的优良品质。 37 THANKS $$