内容正文:
第1节 细胞的分化
讲演人:
1
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1
3
细胞分化及其意义
细胞的全能性
总结练习
CONTENT
目录
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细胞分化及其意义
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细胞分化及其意义
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.骨髓与血细胞形成有什么关系?
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
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细胞分化及其意义
受精卵
(起点)
有丝分裂
细胞分化
系统
人体
软骨细胞
上皮细胞
肌肉细胞
神经细胞
结缔组织
肌肉组织
神经组织
早期胚胎细胞
上皮组织
器官
这些细胞都来自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。
成年人全身细胞总数约1014个,200多种。
人体的发育
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细胞分化及其意义
这些细胞在形态、结构和功能上有什么不同?
都由细胞膜、细胞质和细胞核构成,但形态、结构和功能上各不相同
上皮细胞 骨骼肌细胞 软骨细胞 神经细胞
形态 扁平、立方、柱状 圆柱形,细长 椭圆形 星形、锥形、梨形、圆形
结构 排列紧密,间质少 有横纹,多核 细胞间质发达 有轴突、树突
功能
保护、吸收等
收缩
支持
感受刺激、传导冲动
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细胞分化及其意义
【任务①】 结合上述资料,回答下列问题:
在个体发育中,由 增殖产生的后代,在 、 和 发生 的过程。
2.对象:
多细胞生物
1.概念:
细胞分化
单细胞生物
一个或一种细胞
形态
结构
生理功能
稳定性差异
思考·讨论2:
这些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?
多细胞生物
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细胞分化及其意义
3、细胞分化的特点
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
在生物界中普遍存在
发生在生物体的整个生命进程中
一般情况下,分化后的细胞内遗传物质不发生改变
①持久性:
②普遍性:
③稳定性:
⑤遗传物质不变性:
④不可逆性:
一般来说,已分化的细胞一直保持分化后的状态,直到死亡
,不会变成其他类型的细胞;不能恢复到分化前的细胞的形态和结构;
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细胞分化及其意义
表皮细胞(无叶绿体)
叶肉细胞、表皮细胞和储藏细胞形态、结构、生理功能有很大的差异,但这些细胞都来自一群彼此相似的早期胚细胞。
能进行光合作用
具有保护功能
储藏营养物质
没有叶绿体,没有角质层
细胞壁上形成角质层
有叶绿体
与动物一样,同一个植物体中也存在各不相同的细胞。
叶肉细胞
储藏细胞
在形态、结构和生理功能上为什么不同?
发生了细胞分化
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细胞分化及其意义
浆细胞 抗体
【资料1】比较来自同一哺乳动物的几种细胞。由同一个受精卵通过有丝分裂产生的三个子代细胞的遗传物质——DNA(基因)具有稳定性,分化前的细胞中的遗传物质——DNA(基因)相同。
思考1:为什么分化后却合成不同的蛋白质?请提出你的假设。
假设1:分化导致细胞内的遗传物质丢失,所以分化后合成不同的蛋白质。
假设2:分化只是基因的表达不同,所以分化后基因指导合成不同的蛋白质。
从分子水平分析细胞分化
活动
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细胞分化及其意义
【资料2】科学家利用技术检测到来自同一哺乳动物的胰岛B细胞、红细胞及浆细胞内含有的基因和蛋白质的情况如下表所示(注:“+”表示有,“-”表示无)。
物质 胰岛B细胞 红细胞 浆细胞
细胞总DNA ATP合成酶基因 + + +
β-珠蛋白基因 + + +
胰岛素基因 + + +
蛋白质 ATP合酶 + + +
β-珠蛋白 - + -
胰岛素 + - -
思考2:三种细胞的DNA相同吗?蛋白质相同吗?
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细胞分化及其意义
基因
ATP合酶基因
β-珠蛋白基因
胰岛素基因
蛋白质
ATP合酶
β-珠蛋白
胰岛素
控制合成
控制合成
控制合成
控制合成
3.(实质)根本原因:基因的选择性表达。
直接原因:蛋白质的种类不同。
思考2:三种细胞的DNA相同吗?
蛋白质相同吗?
三种细胞内的DNA相同,蛋白质不完全相同
思考3:来自同一个体的不同细胞在形态、结构、生理功能上具有差异的原因是什么?
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细胞分化及其意义
4.分化表达的基因
(1)管家基因
所有细胞中均表达的一类基因,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
只在特定细胞中表达的基因,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。
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细胞分化及其意义
归纳:细胞分化的“变”与“不变”
不变
①遗传物质DNA
②细胞的数目
细胞分化
改变
①RNA和蛋白质
不完全相同
③细胞的形态、结构和生理功能,即细胞的种类
②细胞器的种类和数量
分子水平
亚显微结构水平
细胞水平
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细胞分化及其意义
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组织和器官。
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。
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细胞分化及其意义
1. →细胞数目增多→生长。
2. →细胞形态、结构、功能专门化。
3.发育是基因顺序表达的过程,是一系列分化( )的结果。
4.生物体一生中 。
细胞分裂
细胞分化
基因选择性表达
始终存在着细胞分裂和分化
细胞 分裂 分化
不同点 细胞变化
形态结构功能
发生时间
相同
联系
数目增加
相同
种类变化
差异
遗传信息都不变
从受精卵开始
先分裂,后分化,分裂是分化的基础,共同完成个体发育过程
发生在整个生命进程中
细胞分裂、分化和生长发育的关系
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细胞分化及其意义
(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是基因选择性表达的结果( )
×
×
提示 蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因不同。
(3)同一细胞内往往含有不同的蛋白质,这是基因选择性表达的结果( )
提示 是因为该细胞表达了很多不同基因。
×
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细胞的全能性
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细胞的全能性
韧皮部细胞
植物激素、无机盐、糖类
愈伤组织
胚状体
有根茎叶的试管苗
新的植株
能
【任务⑤】 结合课本资料,回答问题:
讨论:
1.韧皮部细胞如何才能再度分裂和分化?
2.如果将胡萝卜韧皮部细胞换成其他已高度分化的植物细胞,在适宜的条件下,这些细胞也能形成新的植株吗?
3.为什么分化后的植物细胞能发育成完整个体?
已分化细胞仍保留着该物种个体生长发育所需的全套遗传信息
结论:高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能。
③ 适宜的外界条件(无菌无毒、适宜的温度、pH等)
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
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细胞的全能性
资料:动物和人体的受精卵、早期胚胎细胞也具有全能性。但同植物组织培养相比,成体动物细胞要体现全能性就困难的多。
1.蝌蚪的性状主要与供卵的蛙相同还是与供核的蛙相同,为什么?
2.如果直接将蝌蚪的肠上皮细胞进行培养,能不能形成完整的个体?与上个的植物细胞实验相比,你能从该实验得出什么结论?
3.为什么已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性?
已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性!
已分化的动物细胞体细胞的细胞核中含有该动物几乎全部的遗传物质。
不能!
非洲爪蟾的核移植实验
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!
使卵细胞细胞核失活
供核的蛙;细胞核是遗传和代谢的控制中心
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细胞的全能性
【资料】通过下图比较细胞全能性大小和分化程度高低之间的关系。
正常情况下,图中哪些细胞不再分裂了?
分化程度最低的细胞是 。
最容易表达全能性的细胞是 。细胞全能性大小与分化程度之间的关系: 。
受精卵
受精卵
一般情况下,细胞分化程度越高,细胞全能性越低
细胞分化程度:低
高
分裂能力越强,全能性越高!
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细胞的全能性
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
细胞内含有该物种的全套遗传信息。
3.细胞全能性的表达条件
离体、
一定的营养物质和激素、
适宜的外界条件(适宜的温度、pH等)、无菌无毒的环境
分化成其他各种细胞
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细胞的全能性
4.细胞全能性的大小
一般情况下,细胞分化程度越高,细胞全能性越低。
(1)受精卵>胚胎干细胞>生殖细胞>体细胞;
(2)植物细胞>动物细胞。
5.细胞全能性的应用
(1)快速繁殖花卉、蔬菜(植物组织培养)
(3)运用克隆技术拯救濒危物种
(2)培养微型观赏植物
种子萌发长成新植株没有体现细胞的全能性
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细胞的全能性
细胞分化 细胞全能性
原理
特点
结果
大小
比较
关系
细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传物质
①持久性
②稳定性(不可逆性)
③普遍性
④遗传物质不变性
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。
形成形态、结构、功能不同的细胞
形成完整有机体或其他各种细胞
体细胞>生殖细胞>受精卵
受精卵>生殖细胞>体细胞
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
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细胞的全能性
1.概念:
2.种类:
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞
(按分化潜能的大小)
多能干细胞
专能干细胞
全能干细胞
(受精卵、胚胎干细胞)
(造血干细胞)
(神经干细胞)
干细胞
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细胞的全能性
干细胞的应用
脐带血中含有大量的干细胞,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。
骨髓移植的方法治疗白血病
利用胚胎干细胞修复病人损伤组织
脐带血干细胞
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总结练习
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总结练习
A.a过程表示干细胞能自我更新
B.b、c过程表示干细胞具有分化能力
C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
D.b过程形成的细胞直接组成器官,可供器官移植使用
1、动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中,错误的是( )
D
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总结练习
2、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、紫色糯性玉米种子培育成植株,这体现了植物种子具有全能性
B
3、细胞分化过程中不会出现的是( )
A.细胞形态结构改变 B.细胞器种类和数量改变
C.蛋白质种类和数量的改变 D.细胞核遗传物质的改变
D
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谢谢
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讲演人:
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Lavf58.18.100
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