6.2 细胞分化-【省心备课】2024-2025学年高一生物同步教学精品课件（人教版2019必修1）

第6章 细胞的生命历程 第2节 细胞的分化 生物不仅受到非生物因素影响，还受到生物因素影响 在人体内，红细胞的寿命为120d左右，白细胞的寿命为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地治疗白血病。 2．骨髓与血细胞的形成有什么关系? 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? 健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去 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。 有丝分裂 细胞分化 红细胞 血小板 白细胞 骨髓中的 造血干细胞 01 细胞分化及其意义 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞 上皮细胞 1.这些细胞在形态、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。 2.这些细胞来源于什么细胞？ 早期胚胎细胞 细胞分化 受精卵进行细胞分裂形成胚胎干细胞，胚胎干细胞进行细胞分化，分化成机体各种细胞 表皮细胞 储藏细胞 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。 功能：光合作用 功能：保护作用 功能：贮藏营养 细胞分化 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、生理功能上发生稳定性差异的过程。 1.概念： 细胞分化 笔记： 细胞分裂：使细胞数目增多， 细胞分化：使细胞种类增加。 细胞分裂 细胞分化 2.细胞分化时期： 生物体发育的整个生命过程中（笔记） 例：人体内红细胞寿命为120d左右，白细胞寿命为5~7d， 血小板寿命约7~14d。这些血细胞都是失去分裂能力细胞 课本P119 第2段 根尖分生区细胞 皮肤生发层细胞不断发生细胞分裂和细胞分化 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（比如脱皮、头皮屑.） 例1 例2 造血干细胞 例3 细胞分化发生在生物体的整个生命过程中。 2、时期： 一、细胞分化 人体内红细胞的寿命为120 d左右，白细胞的寿命为5~7 d，血小板寿命约7~14 d。这些血细胞都是失去分裂能力的细胞。 分生区细胞不断分裂分化形成伸长区细胞和根冠细胞。 7 思考： ①4种细胞细胞核中的遗传物质是否相同？ ②4种细胞细胞形态结构和生理功能不同是如何造成的？ 相同 基因选择性表达的结果 3.细胞分化实质： 血红蛋白基因开启 肌动蛋白基因关闭 红细胞 合成血红蛋白 （不合成肌动蛋白） 血红蛋白基因关闭 肌动蛋白基因开启 肌细胞 合成肌动蛋白 （不合成血红蛋白） 同一生物体遗传信息相同，但是不同细胞遗传信息的执行情况不同 3．细胞分化实质（原因） 课本P119 第4段 笔记 细胞分化实质：基因的选择性表达 细胞分化标志：形成了特有的蛋白质 呼吸酶 晶状体蛋白 胰岛素 表达 表达 表达 (1)管家基因：在所有细胞中都表达的基因，如呼吸酶基因、ATP水解酶、 ATP合成酶基因等。 (2)奢侈基因：只在特定细胞中选择性表达的基因，控制细胞的分化，如 胰岛素基因、血红蛋白基因。 笔记 同一个体，细胞分化后： ①遗传物质DNA不变 ②RNA、蛋白质改变/不同 (不完全相同√，完全不同×) 3.细胞分化实质： 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、生理功能上发生稳定性差异的过程。 1.概念： 细胞分化 课本P119 第2段 判断： 1.同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同 （ ） 2.蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因选择性表达的结果 （ ） 3.同一细胞中往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果 （ ） 基因的选择性表达 2.实质/根本原因： × × × 相同 基因不同 细胞分化：发生在同一个个体 3.一个细胞的后代出现不同，不同的蛋白质是不同基因表达的结果，而不是基因的选择性表达 下列事实分别说明了细胞分化的什么特性？ 思考： 不可逆性 (稳定性） 贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度 持久性 多细胞生物普遍具有 普遍性 一般来说，已分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡 一般情况下，分化后的细胞核内遗传物质不发生改变 笔记 细胞分化：遗传物质不变性 并非一切生物都能进行细胞分化：如病毒、单细胞生物 课本P119 第3段 离体或人工培养的情况下，某些高度分化细胞可以恢复分裂分化能力 由胚胎时期，由一个受精卵发育成一个完整的个体，进行细胞分化的限度达到最大 12 实例1 哺乳动物成熟的红细胞：没有细胞核和众多的细胞器，细胞中有大量的血红蛋白，因此提高了红细胞运输氧气的能力。 实例2 （1）细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，使生物个体发育的基础。 （2）细胞分化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。 4. 细胞分化的意义 叶肉细胞含有大量叶绿体，进行光合作用 红细胞含有大量血红蛋白，运输氧气 细胞水平：细胞的形态、结构以及功能出现差异 亚显微结构水平：细胞器的种类和数目及细胞质基质的成分和功能发生改变 分子水平： ①蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变 ②基 因 角 度：基因选择性表达，即遗传信息的表达情况不同 1) 细胞分化的“变” 2) 细胞分化的“不变”：细胞数目和遗传物质不变 细胞分化 不变 遗传物质DNA 细胞的数目 改变 RNA和蛋白质 细胞器的种类和数目 细胞的形态、结构和功能，即细胞的种类 细胞分化及其意义 小结 不完全相同√ 完全不同× 小结：分化的结果 DNA/基因不变 蛋白质种类、数量有差异 mRNA有差异 细胞器种类、数量有差异 细胞分裂 细胞分化 不 同 点 细胞数量 形态、结构 和功能 相同点 联系 增加 相同 不变 存在稳定性差异 遗传信息都不变 ①一般先分裂，后分化， ②细胞分裂是细胞分化的基础，共同完成生物个体 发育过程 ③分化程度越高，分裂能力越低 比较细胞分化与细胞分裂 6.1 细胞的增殖-课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共42张PPT) 6.1 细胞的增殖-课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共42张PPT) 1.同一个体中，心肌细胞和神经细胞中mRNA和蛋白质完全不同 2.细胞分裂能增加细胞的类型，细胞分化能增加细胞的数量 3.干细胞分化成的多种细胞中所有核酸相同，蛋白质却不完全相同 4.能表达ATP合酶和ATP水解酶的细胞不一定发生了分化 5.细胞分化发生在个体生长发育的各个阶段，是基因选择性表达的结果 不完全相同 × 遗传物质DNA相同，RNA和蛋白质不完全相同 × 如呼吸酶基因，ATP合成酶和水解酶基因等都会表达 × √ 当堂检测（8min) 数量 种类 √ 所有细胞都会表达 S z L w h S z L w h S z L w h S z L w h 12班 每个细胞都能进行呼吸作用且要ATP作为直接能源物质，故每个细胞中都表达了ATP合成酶及水解酶，所以能表达ATP合成酶及水解酶基因的细胞不一定发生了分化 6.1 细胞的增殖-课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共42张PPT) 6.1 细胞的增殖-课件【新教材】人教版（2019）高中生物必修一(共42张PPT) 7.细胞分化可能导致葡萄糖的运输方式发生改变 8.人的上皮细胞和骨骼肌细胞中遗传信息不同，导致合成的蛋白质不同 9.细胞分化发生在多细胞生物的整个生命周期中 10.骨髓干细胞通过细胞增殖产生了多种血细胞 11.多细胞生物通过细胞增殖发育为成熟个体 12.细胞分化会导致基因、mRNA、蛋白质都会发生改变 相同 红细胞吸收葡萄糖：协助扩散 小肠上皮细胞吸收葡萄糖：主动运输 √ × √ +细胞分化 细胞分化实质：基因选择性表达 × 分化 × × 遗传物质不变性 S z L w h S z L w h S z L w h S z L w h 12班 每个细胞都能进行呼吸作用且要ATP作为直接能源物质，故每个细胞中都表达了ATP合成酶及水解酶，所以能表达ATP合成酶及水解酶基因的细胞不一定发生了分化 1．下列关于细胞分化的叙述，不正确的是（ ） A．从个体水平分析，细胞分化是生物个体发育的基础 B．从细胞水平分析，细胞分化使细胞功能趋向专门化 C．从细胞器水平分析，细胞分化会使细胞器数目发生改变 D．从分子水平分析，细胞分化的实质是DNA发生改变 2.下列关于细胞分化的叙述，正确的是( ) A.单细胞生物和多细胞生物均可发生细胞分化 B.细胞分化仅仅引起细胞形态的改变 C.细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果 D.只有在胚胎时期才会发生细胞分化 不发生改变 D 细胞分化：遗传物质不变性 C 形态、结构和功能 整个生命过程中 3．研究人员发现“人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞”，对此种干细 胞进行培养后能得到多种细胞（如图所示）。下列叙述正确的是（ ） A．图中所示过程中不发生DNA分子的复制 B．图中不同细胞的蛋白质完全不同 C．各种细胞功能的不同与其具有不同的结构无关 D．分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异 不发生改变 D 不完全相同 4. 空军军医大学口腔医院金岩教授率领的科研团队，从患者脱落乳牙中获取 牙髓干细胞，经过体外培养，将形成的干细胞聚合体植入患者所需的牙髓 腔里，这些干细胞经过细胞分化使得牙齿神经、血管再生，完全恢复牙齿 原有的功能。下列与细胞分化相关叙述错误的是（ ） A．细胞分化过程中，细胞的数目、细胞中的遗传物质未改变 B．分化后的细胞一直保持分化后的状态，直至死亡均不能再改变 C．若某种细胞内有血红蛋白合成，则该细胞已经进行了细胞分化 D．受精卵是人类生命的起点，分裂和分化能力最强，全能性最高 B B选项：一般来说，细胞分化具有不可逆性 二、细胞的全能性 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，还能像早期胚胎干细胞那样，再分化成完整个体吗? 能！ 但有条件：离体！ 22 细胞的全能性 02 细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他 各种细胞的潜能和特性。 1.概念： 各种细胞指的是这个物种所含有的各种细胞 潜能和特性：能力 胡萝卜根韧皮 部的细胞 愈伤组织 胚状体 幼苗 植物体 外植体 (离体细胞) (细胞团块) 脱分化 再分化 无机盐、糖类、植物激素等 细胞的全能性 细胞团块是脱分化之后形成的薄壁细胞 脱分化：让分化后细胞恢复分裂和分化能力 愈伤组织 胚状体 韧皮部细胞 植物激素、无机盐 糖类 有根、茎、叶的试管苗 资料1：1958年，美国科学家斯图尔德的实验 1.由此可以得出什么结论？ 已经分化的植物细胞在离体培养下能够形成完整的植物体 细胞的全能性 2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他高度分化的植物细胞，在适宜条件下， 这些细胞也能形成新的植株吗？ 能，所有细胞遗传物质相同。 脱分化 再分化 植物细胞具有全能性 课本P120 愈伤组织 胚状体 韧皮部细胞 植物激素、无机盐 糖类 有根、茎、叶的试管苗 资料1：1958年，美国科学家斯图尔德的实验 细胞的全能性 脱分化 再分化 3.植物组织培养的条件：（笔记:只记蓝字） （1）离体（必要条件）； （2）一定的营养物质（无机盐、糖类等）和植物激素； （3）适宜的外界条件（适宜的温度、pH等） 课本P120 植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织和器官，为什么呢？ 脱分化：恢复分裂分化能力 愈伤组织：经过脱分化后恢复分裂分化的细胞 韧皮部细胞属于已分化细胞 高度分化动物细胞的细胞核具有全能性 思考： 1.能直接培养高度分化的动物细胞以获得 新的个体吗？ 2.从这个实验可以得出什么结论？ 资料2：非洲爪蟾核移植实验 细胞的全能性 动物细胞核具有全能性 分化程度高， 丧失分裂能力 不行！！！ 已分化动物细胞的全能性受到细胞质限制， 需要借助卵细胞的细胞质才能体现出来。 思考：这个过程与植物组织培养过程有什么不同?进行了核移植，而不是直接培养高度分化的细胞 zhaochan爪蟾 紫外线使卵细胞细胞核失活，破坏细胞核结构 动物细胞全能性受到极大的限制 母绵羊B 乳腺细胞 （体细胞） 母绵羊A 未受精的卵细胞 母绵羊C “多莉” 新的卵细胞 发育成胚胎 去核卵细胞 提取细胞核 P58拓展 绵羊“多莉” 整个克隆过程如下： 植物组织培养 那动物体内有没有细胞类似植物分生区的细胞，也具有分裂分化能力呢？ 细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他 各种细胞的潜能和特性。 2.细胞具有全能性的原因： 细胞内含有本生物全套的遗传信息 1.概念： 细胞的全能性 方法提炼： 判断细胞有无全能性 理论上，活细胞都具有全能性（除哺乳动物成熟红细胞） 判断是否体现全能性 （笔记） ①离体 ②起点：已分化的细胞（课本P121) ③终点：完整有机体或各种细胞 三维设计P129、130 细胞具有全能性≠细胞表现出全能性 3. 实例 笔记 植物体细胞具有全能性 动物体细胞的细胞核具有全能性 细胞的全能性 注意：在生物体的生长发育过程中，细胞并不会表现出全能性， 而是分化成各种组织和器官，这是因为在特定的时间和 空间条件下，细胞中的基因会有 ， 从而分化为不同的组织器官 选择性表达 无离体！ 动物和人体内仍保留着少数具有 的细胞，这些细胞叫做干细胞。 干细胞： 骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞 分裂和分化 自我更新 形成其他类型细胞 干细胞： 课本P121第3段 并非所有干细胞都要发生分化 按分化潜能分 全能干细胞（ ） 多能干细胞（ ） （如神经干细胞、小肠上皮干细胞 ） 类型 如受精卵 如造血干细胞 专能干细胞 干细胞： 全能干细胞 多能干细胞 单能干细胞 /专能干细胞 未分化细胞 已分化细胞 全能干细胞可分化成各种细胞，构成各种组织和器官有发育成完整个体潜能 多能干细胞可分化形成多种组织细胞，但失去发育成完整个体的潜能 专能干细胞只能向一种细胞 并非所有干细胞都进行分化，部分干细胞保留分裂能力来增加干细胞数量，完成自身自我更新 分裂能力、分化能力、分化程度、全能性大小的比较 受精卵 胚胎干细胞 多能干细胞 专能干细胞 体细胞 分化程度越 ，分裂能力、分化能力、全能性越 。 高 弱 植物细胞>动物细胞 受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞 全能性： 一般情况下，细胞分化程度越高，细胞的全能性越低（笔记） （特例 生殖细胞：高度分化，全能性也高） （笔记） 中新网上海新闻 10月29日电 (记者 陈静) 一份来自爱心人士捐赠的脐带血造血干细胞成功挽救了 一名罹患再生障碍性贫血的18岁大男孩小池(化名)的生命。 脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病 P122 科学·技术·社会 骨髓移植和中华骨髓库 造血干细胞 白细胞 红细胞 血小板 脐带血中含有大量造血干细胞，可以培养并分化成人体的各种血细胞。目前，脐带血干细胞可以用于治疗血液系统疾病。 并没有体现细胞具有全能性（没有分化成各种细胞） 课后题 × √ D D 1．下列关于细胞全能性的叙述，不正确的是（　　） A．是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞 的潜能和特性 B．一般情况下，细胞全能性随着细胞分化程度的增高而降低 C．受精卵能在自然状态下发育成个体，因此全能性最高 D．玉米种子萌发长成新植株体现了细胞全能性 D 种子中的胚是植物的幼体，玉米种子萌发长成新植株属于个体的发育过程 7ban 一粒种子萌发为幼苗，并长成完整植株是否体现了细胞的全能性呢？ 这个过程没有体现细胞的全能性。 种子是植物的幼体（相当于人类“婴儿”），而不是一个细胞。种子发育成植株是个体正常发育的过程。 细胞的全能性 2.“细胞核重编程”就是将人类成熟的体细胞重新诱导回干细胞状态，这些 干细胞就有再分化形成多种类型的细胞的可能，可应用于临床医学。下列 叙述错误的是（ ） A．细胞分化是基因选择性表达的结果 B．细胞分裂和分化均可增加细胞数量 C．细胞分化过程中蛋白质种类和数量都会发生改变 D．高度分化的植物细胞具有全能性 B 细胞分裂：数量增加 细胞分化：种类增加 变式：造血干细胞具有增殖分化特性。利用脐带血中的造血干细胞移植对 白血病等多种疾病具有显著疗效。下列相关叙述正确的是（ ） A．造血干细胞可通过不同的细胞分裂方式形成不同的血细胞 B．脐带血中的造血干细胞尚未分化，可以直接分化为各种体细胞 C．在造血干细胞形成红细胞过程中，某些基因处于关闭状态 D．脐带血中的造血干细胞不具有全能性，可移植用于治疗白血病 B 理论上，活细胞都具有全能性 细胞分化 分化程度低 细胞具有全能性≠细胞表现出全能性 3．下列实例中最能体现细胞具有全能性的是（ ） A．种子萌发形成幼苗 B．造血干细胞形成血细胞 C．壁虎断尾后的再生 D．花药离体培养形成单倍体植株 4.以下生活现象或科学研究结果中，能体现细胞全能性的是（　　） A．花生种子的萌发 B．胡萝卜韧皮部细胞发育成植株 C．非洲爪蟾细胞核移植 D．造血干细胞经分化成多种血细胞 D 离体培养！ B 动物细胞核具有全能性 不是各种细胞 变式：2022年中科院宣布一项研究成果，首次真正意义上将人体多能干细胞 “转化”为全能性的胚胎细胞。下列叙述错误的是（ ） A．受精卵和人体早期胚胎细胞都具有全能性 B．细胞具有全能性的原因是细胞含有个体发育的全套基因 C．全能干细胞可分化为各种组织细胞，也可体现其全能性 D．造血干细胞发育成血细胞，充分体现动物细胞的全能性 D 细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他 各种细胞的潜能和特性。 全能性： 易错：造血干细胞分化为各种血细胞体现细胞全能性× $$