内容正文:
第2节 细胞的分化
第6章 细胞的生命历程
问题探讨
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?
健康人会不断产生新的血细胞,补充到血液中去。
2.骨髓与血细胞的形成有什么关系?
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。
上皮细胞
骨骼肌细胞
软骨细胞
神经细胞
构成人体组织的细胞
构成人体的器官有四种组织,分别是上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织,这些组织又是由一些相似的细胞组成的。
这些细胞形态、结构和功能上各不相同,但它们都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。正常情况下,它们不能恢复成早期胚胎细胞,且一种组织的细胞也不会转变成其他组织的细胞。
植物体的不同细胞
叶肉细胞
表皮细胞
储藏细胞
这些细胞形态、结构和功能上也各不相同,同一植物体的这些细胞也都来自一群彼此相似的早期胚细胞。正常情况下,它们不能恢复成早期胚胎细胞,且一种组织的细胞也不会转变成其他组织的细胞。
一 细胞分化及意义
㈠细胞分化的概念
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稳定性差异的过程。
一 细胞分化及意义
㈡细胞分化的特点
1.持久性
细胞分化发生在整个个体发育过程中,在胚胎时期达到最大限度。
2.稳定和不可逆性
一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
3.普遍性
细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
4.遗传物质不变性
细胞分化不改变细胞的遗传信息。
一 细胞分化及意义
㈢细胞分化的意义
细胞分化是生物个体发育的基础。细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高生物体各种生理功能的效率。
一 细胞分化及意义
㈣细胞分化的实质
细胞分化是细胞中的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。
【例】下列关于细胞分化特点的叙述不正确的是 ( )
A.细胞分化发生在多细胞生物的整个生命进程中
B.分化的细胞一般将一直保持分化后的状态,直到死亡
C.细胞分化在生物界普遍存在,所有生物的生长发育都有细胞分化
D.细胞分化产生的不同细胞,其内的蛋白质不完全相同
C
二 细胞的全能性
㈠细胞全能性的实例
结论:已分化的植物体细胞在离体培养下能发育成完整的植物体。
资料1:1958年,美国科学家斯图尔德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。
二 细胞的全能性
㈠细胞全能性的实例
资料2:科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验,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。
肠上皮细胞单独培养不能获得新个体。
结论:已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
二 细胞的全能性
㈡细胞全能性的概念
细胞的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分化成其他各种细胞的潜能和特性。
没有分化的细胞,如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
二 细胞的全能性
㈢细胞具全能性的原因
细胞具全能性的原因:细胞具有该物种所特有的全套遗传物质,即具有发育成为完整个体所必需的全部基因。
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性的原因:细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质。
【例】下列事例中细胞的全能性表现出来了的是( )
A.花生种子萌发长成花生幼苗
B.利用小麦花药壁细胞进行离体培养形成小麦幼苗
C.人的骨髓造血干细胞增殖分化形成各种血细胞
D.利用核移植技术培育出克隆牛
B
二 细胞的全能性
㈣不同细胞全能性的差异
1.同一生物不同细胞比较
2.不同生物的细胞比较
植物细胞>动物细胞。
受精卵>生殖细胞 >体细胞。
二 细胞的全能性
㈤细胞全能性的应用
1.植物细胞全能性的应用
通过组织培养的方法,快速繁殖花卉和蔬菜等作物,培养微型观赏植株,拯救濒危物种。
二 细胞的全能性
㈤细胞全能性的应用
2.动物细胞全能性的应用
⑴克隆动物的培养
例如,克隆羊“多莉”、克隆猴“中中”和“华华”。
但是,到目前为止,人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。
二 细胞的全能性
㈤细胞全能性的应用
2.动物细胞全能性的应用
①干细胞的概念
⑵干细胞的应用
动物和人体内保留着的少数具有分裂和分化能力的细胞叫作干细胞。如骨髓中的造血干细胞。
②干细胞的应用
⓵用脐带血干细胞治疗血液系统疾病。⓶损伤组织或器官的修复或更换。⓷骨髓移植:只有两个人的HLA(人类白细胞抗原)配型相同时才能进行造血干细胞移植。
二 细胞的全能性
㈥细胞的分化、分裂、全能性的相关性
一般来说,细胞的分化程度越低,分裂能力就越强、全能性就越高。
【例】人体骨髓中存在少量的间充质干细胞(MSC),如图为MSC形成不同的组织细胞的示意图,下列叙述不正确的是( )
A.MSC与a过程产生的子细胞的核内遗传物质相同
B.经b过程后细胞器的种类和数量可能发生改变
C.MSC的全能性高于体细胞,但低于受精卵
D.MSC经过a、b过程后表现出了细胞的全能性
D
练习与应用
一 概念检测
1.⑴× ⑵√
2.D
3.D
练习与应用
二 拓展应用
1.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。
练习与应用
二 拓展应用
2.干细胞移植治疗是把健康的干细胞移植到患者体内,以达到修复或替换受损细胞或组织,从而达到治愈的目的。全球在研干细胞临床试验涉及上百种疾病,包括脊髓损伤、多发性硬化、中风、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症、骨关节炎、股骨头坏死、椎间盘退化、心肌梗死、肝硬化、克罗恩病、间质性肺病、系统性红斑狼疮、勃起功能障碍以及卵巢早衰等等。但是,目前,只有少部分干细胞治疗是安全有效的。当前全世界范围内提供的多种未经最终确立的干细胞治疗手段,只有很小的成功率,它们均存在很大的风险,对健康的负面影响难以控制,且花费高昂;胚胎干细胞和诱导干细胞具有更高的潜能,可用于多个组织的疾病治疗,然而需要仔细和精确调控,不恰当的使用会导致肿瘤。
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