6.2细胞的分化课件-2024-2025学年高一上学期生物人教版必修1

6.2 细胞的分化 细胞获得结构功能的过程 红细胞的寿命大概在120天 问题探讨 白细胞的寿命大概在5-7天 这些血细胞都是失去分裂能力的细胞 思考：为什么人的血细胞总数量不会因为血细胞的死亡而大量减少？ 人会不断产生新的血细胞补充进血液中 问题探讨 思考：骨髓和血细胞的形成有什么关系？ 骨髓中的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 白血病患者的血液中出现大量异常白细胞，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。 细胞分化及其意义 人体内大约有40~60万亿个细胞，这些细胞均源于一个受精卵 由图可知：细胞是先增殖还是先分化？ 先增殖，再分化 这说明了细胞分化建立在细胞增殖的基础之上 细胞分化及其意义 上皮细胞 软骨细胞 神经细胞 肌肉细胞 观察人体的不同组织细胞，请寻找它们的不同之处： 这些细胞在形态、结构和功能上均发生了差异。 图中的细胞还能退回受精卵吗？在生物体内，一种组织细胞还能转变为其他组织细胞吗？ 已经拥有特定形态、结构、功能的细胞是不能恢复到早期胚胎细胞的，一种组织细胞也不能变成另一种组织细胞。 细胞分化及其意义 根据刚才的讨论，你能给细胞分化下定义吗？ 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化 细胞分化的概念： 分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到细胞死亡 细胞分化及其意义 细胞分化的结果： 细胞分化产生具有不同形态、结构和功能的细胞，从而形成了不同的组织 为什么细胞会发生分化呢？细胞分化的实质是什么呢？ 细胞分化及其意义 红细胞 肌肉细胞 血红蛋白基因 肌动蛋白基因 肌动蛋白 （开） （关） 其他基因 具有收缩和舒张的能力 血红蛋白基因 肌动蛋白基因 血红蛋白 （开，执行） （关） 其他基因 运输氧气 受精卵 请从图中总结细胞分化的实质 细胞分化的实质是不同细胞基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。 细胞分化及其意义 补充：管家基因与奢侈基因 表达 晶状体蛋白 呼吸酶 表达 胰岛素 表达 观察图片，哪些基因在哪些细胞里表达了？你能得出什么结论？ 细胞分化及其意义 补充：管家基因与奢侈基因 在细胞的基因中，表达的基因可分两类 ①管家基因：是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是对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、ATP合成酶基因等 ②奢侈基因：是指不同类型细胞中选择性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态、结构特征与功能。 如：胰岛素基因、血红蛋白基因、肌动蛋白基因等 同一个体不同细胞 基因选择性表达 细胞的DNA相同，而RNA、蛋白质不完全相同 导致 种类、数量、功能的差异导致 细胞器的种类、数目以及细胞质的成分发生改变 细胞的形态、结构、功能发生改变 导致 分子水平 4．细胞分化的结果： 形成不同种类的细胞，进而形成不同的组织、器官 细胞水平 判断是否发生细胞分化的依据： ①是否有奢侈基因的表达（管家基因的表达不能说明是否发生分化） ②是否合成了某种细胞特有的蛋白质 ③细胞器的种类数量是否产生差异 ④是否形成形态结构功能不同的细胞 细胞分化及其意义 细胞分化的特点和意义 1、稳定性（功能） 2、持久性（时间） 3、普遍性 4、不可逆性 5、遗传物质不变性 意义： 1.是生物个体正常发育的基础 2.使细胞分工趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。 比较细胞分裂和分化 细胞分裂 细胞分化 不 同 点 细胞数量 形态、结构、功能 相同点 联系 分裂是分化的基础，分裂与分化共同完成生物体发育过程 增加 不变 相同 发生改变 细胞的遗传信息不发生变化 细胞的全能性 思考1：细胞分化在自然状态下具有“不可逆性”。那么在人为条件下，这种“不可逆性”能否被打破呢？ 1958年，美国科学家斯图尔德（F. C. Steward）将胡萝卜韧皮部细胞培育成了一株新植株。 能 胡萝卜韧皮部细胞是高度分化的体细胞，但通过离体的人工培养，高度分化的细胞仍然能够发育成完整个体。 这种特性被称作细胞的全能性 细胞的全能性 细胞的全能性： 指细胞经过分裂和分化后，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。 判断是否体现全能性： 起点：细胞 终点：完整个体或其他各种细胞 例： 种子发育成植株，能否体现出细胞的全能性？ 造血干细胞分化为各种血细胞，能否体现出细胞的全能性？ 不可以，种子是器官，不是细胞 不可以，造血干细胞只能分化出血细胞，不能分化成各种细胞 细胞的全能性 思考2：为什么细胞会具有全能性呢？为什么经过分裂分化的细胞，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能？ 因为细胞的细胞核内含有本物种全套的遗传物质。 遗传物质不完整的细胞无全能性！ 如哺乳动物成熟的红细胞、植物成熟的筛管细胞 细胞全能性表达的条件: （1）离体（前提条件） （2）营养物质：如水、无机盐、糖类等 （3）激素 （4）适宜的环境条件，如温度、PH、光照等 注：细胞离体不一定就能体现出全能性，但不离体一定不能体现出全能性 细胞的全能性 思考3：植物细胞可以表现出全能性，那么动物细胞是否也能表现出全能性呢？ 资料：动物细胞核移植实验 科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。 这说明了已分化的动物细胞的细胞核也可以表现出全能性 然而到目前为止，人们还没有成功地将单个已分化的动物细胞培养成新的个体 细胞的全能性 不同类型的细胞全能性大小的比较 植物细胞 动物细胞 > 受精卵 生殖细胞 一般的体细胞 > > 一般来说： 细胞分化程度越高，细胞越难表现出全能性 细胞分裂能力越强，细胞越容易表现出全能性 细胞的全能性 思考4：细胞的全能性可以怎样应用到生产实践呢？ 原理：植物细胞具有全能性 优点：快速繁殖培养植物 无性繁殖，可以保持亲本优良性状 应用1：植物组织培养 通过植物组织培养的方法，可实现快速繁殖花卉和蔬菜等作物；培养微型观赏植物；或拯救濒危植物。 思考4：细胞的全能性可以怎样应用到生产实践呢？ 细胞的全能性 原理：动物细胞核具有全能性 优点： ①克隆动物进行科学研究和拯救濒危动物 ②使用同一个体的体细胞诱导培养出的器官，在移植时不会发生免疫排斥 应用2：克隆动物与干细胞培养 克隆牛(1998年 日本） 通过干细胞诱导培养的人耳 补充内容：干细胞 概念： 动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞。 ①同时具有分裂和分化的能力； ②在动物和人体内，数量很少。 特点： 注：并非所有干细胞都一定要发生分化： 部分干细胞保持分裂能力→用于干细胞的自我更新； 部分干细胞分裂后→分化成为具有特定功能的组织细胞 种类（按分化潜能的大小） ②多能干细胞：可分化成一种器官的多种组织细胞，不能发育成完整个体 ③专能干细胞：只能分化成某一种类的细胞，如：神经干细胞 ①全能干细胞：可分化成各种细胞，最终可发育成一个完整个体 如：造血干细胞 $$