在人體內(nèi)，紅細胞的壽命為120d左右，白細胞的壽命為5~7 d。這些血細胞都是失去分裂能力的細胞。白血病患者的血液中出現(xiàn)大量的異常白細胞，而正常的血細胞明顯減少。通過骨髓移植可以有效地治療白血病。
1.為什么健康人的血細胞數(shù)量不會隨著血細胞的死亡而減少?2.骨髓與血細胞的形成有什么關系?
1. 健康人會不斷產(chǎn)生新的血細胞，補充到血液中去。2. 骨髓中造血干細胞能夠通過增殖和分化，不斷產(chǎn)生不同種類的血細胞。
動物起點——受精卵受精卵先進行分裂增殖成2n個幾乎相同的細胞，之后進入分化過程。細胞→組織→器官→系統(tǒng)→個體
定義：細胞分化是指在個體發(fā)育過程中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構、生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。【分化之后的細胞一般仍然具有細胞膜、細胞質(zhì)和細胞核等細胞結(jié)構，但是也有像哺乳動物成熟的紅細胞這樣的多細胞器和細胞核在分化過程中消失的特例。而細胞的分化前后，細胞中的DNA和染色體并沒有發(fā)生改變（哺乳動物成熟的紅細胞等除外）。】時間：整個生命歷程中，在胚胎時期達到最大程度。結(jié)果：產(chǎn)生形態(tài)、結(jié)構、功能不同的細胞，形成不同的組織、器官（只有真核生物才具有分化功能）
在動物胚胎發(fā)育過程中，紅細胞和心肌細胞都來自于中胚層，但是后來紅細胞能合成血紅蛋白，而心肌細胞則能夠合成肌動蛋白和肌球蛋白，這兩種細胞的穩(wěn)定性差異是不可逆的。在紅細胞中，與血紅蛋白合成有關的基因處于活動狀態(tài)，與肌動蛋白合成有關的基因處于關閉狀態(tài)。在肌細胞中，與肌動蛋白合成有關的基因處于活動狀態(tài)，而與血紅蛋白合成有關的基因處于關閉狀態(tài)。
是個體發(fā)育的基礎，能形成具有特定形態(tài)、結(jié)構和功能的組織和器官。使多細胞生物體中的細胞趨于專門化，有利于提高各種生理功能的效率和組織器官的修復。
1. 持久性：細胞分化是一種持久性的變化，發(fā)生于生物體生命活動的整個過程，貫穿了整個生命歷程。2. 穩(wěn)定性：一般來說，分化的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直至死亡。3. 不可逆性：已分化的細胞一般不能再回到分化前的狀態(tài)。4. 普遍性：細胞分化是自然界普遍存在的生命現(xiàn)象。5. 遺傳物質(zhì)不變性：分化過程改變的只有細胞的形態(tài)、結(jié)構、生理功能，沒有改變遺傳物質(zhì)DNA。
1. 從細胞水平分析：細胞形態(tài)、結(jié)構、功能發(fā)生改變。2. 從亞顯微結(jié)構水平分析：細胞器的數(shù)目及細胞質(zhì)基質(zhì)的成分發(fā)生改變。3. 從分子水平分析從蛋白質(zhì)角度：蛋白質(zhì)的種類、數(shù)目、功能發(fā)生改變。從基因角度：基因選擇性表達，即遺傳信息的執(zhí)行情況不同，這是細胞分化的根本原因。細胞分化的關鍵：特異性蛋白的合成。特異性蛋白的合成是基因選擇性表達的結(jié)果，這個過程中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量發(fā)生改變，但是基因的種類和數(shù)量沒有發(fā)生改變?！咀⒁狻考毎只闹苯釉蚴堑鞍踪|(zhì)的不同，根本原因是基因的選擇性表達。
細胞分化的實質(zhì)是基因的差次表達或順序表達，即特定的基因在特定的時間內(nèi)在特定的組織中表達的結(jié)果?；蛟诎l(fā)育過程中，按照時間、空間順序啟動和關閉，互相調(diào)節(jié)，體現(xiàn)了基因的選擇性表達。1. 奢侈基因：特定細胞選擇性表達的基因，控制分化的基因。例如：胰島素B細胞中控制胰島素合成的奢侈基因表達，胰島素B細胞能合成胰島素，其他細胞該基因不表達則不合成；還有表皮細胞的角蛋白，紅細胞的血紅蛋白、消化道細胞的消化酶，透鏡狀細胞的晶體蛋白等。2. 持家基因：幾乎所有細胞都表達的基因，與控制分化無關的基因。例如：呼吸酶基因、ATP水解酶基因、解旋酶基因等。
細胞分裂使細胞的數(shù)量增多，細胞分化使細胞的種類增多。細胞分裂是細胞分化的基礎，兩者往往相伴相隨，但是分化程度越大的細胞，分裂能力一般越小。細胞分化不是單個或少數(shù)細胞的孤立變化，必須以細胞增殖生成的一定數(shù)量的細胞為基礎。細胞分裂過程中最重要的變化是染色體和核DNA 先復制后平均分配，而細胞分化過程中最重要的變化是基因的選擇性表達。細胞分裂和分化共同完成生物體個體發(fā)育過程。
1. 下列關于細胞生長、細胞分裂與細胞分化的敘述，錯誤的是（ ）A. 細胞在生長、分裂、分化過程中，遺傳物質(zhì)并未發(fā)生改變B. 細胞分化時，細胞數(shù)目增多，其形態(tài)、結(jié)構和功能發(fā)生了變化C. 多細胞生物體能夠由小長大離不開細胞的生長、分裂和分化D. 細胞的分化是建立在細胞生長和細胞分裂的基礎上的，但分裂的細胞不一定進行細胞分化
1. 下列關于細胞生長、細胞分裂與細胞分化的敘述，錯誤的是（ B ）A. 細胞在生長、分裂、分化過程中，遺傳物質(zhì)并未發(fā)生改變B. 細胞分化時，細胞數(shù)目增多，其形態(tài)、結(jié)構和功能發(fā)生了變化C. 多細胞生物體能夠由小長大離不開細胞的生長、分裂和分化D. 細胞的分化是建立在細胞生長和細胞分裂的基礎上的，但分裂的細胞不一定進行細胞分化【解析】選B。細胞在生長、分裂、分化過程中，遺傳物質(zhì)并未發(fā)生改變，A項正確；細胞分裂使細胞數(shù)目增多，細胞分化使細胞形態(tài)、結(jié)構和功能發(fā)生變化，B項錯誤；多細胞生物體來源于受精卵，經(jīng)過分裂與分化形成不同的組織和器官，C項正確；細胞分化離不開細胞分裂和細胞生長，具有分裂能力的細胞不一定進行細胞分化，D 項正確。
2. 下圖為人體某早期胚胎細胞所經(jīng)歷的生長、發(fā)育階段示意圖，圖中甲、乙、丙、丁、戊為各個時期的細胞，a、b表示細胞所進行的生理過程。下列敘述正確的是（ ）①a過程是有絲分裂，b過程是細胞分化 ②乙和丙的染色體組成不同③丁與戊因遺傳物質(zhì)不同而發(fā)生分化 ④甲、乙、戊中的蛋白質(zhì)不完全相同A. ②③④ B. ①② C. ①④ D. ③④
2. 下圖為人體某早期胚胎細胞所經(jīng)歷的生長、發(fā)育階段示意圖，圖中甲、乙、丙、丁、戊為各個時期的細胞，a、b表示細胞所進行的生理過程。下列敘述正確的是（ C ）①a過程是有絲分裂，b過程是細胞分化 ②乙和丙的染色體組成不同③丁與戊因遺傳物質(zhì)不同而發(fā)生分化 ④甲、乙、戊中的蛋白質(zhì)不完全相同A. ②③④ B. ①② C. ①④ D. ③④ 【解析】選C。
3. 下列關于細胞分化的敘述，不正確的是（ ） A. 細胞分化可使細胞內(nèi)合成特異性蛋白質(zhì) B. 細胞分化使細胞的全能性逐漸增強C. 細胞分化是細胞固有基因的正常表達過程D. 細胞分化使細胞的形態(tài)、結(jié)構和生理功能向?qū)Ｒ恍誀顟B(tài)轉(zhuǎn)變
3. 下列關于細胞分化的敘述，不正確的是（ B ） A. 細胞分化可使細胞內(nèi)合成特異性蛋白質(zhì) B. 細胞分化使細胞的全能性逐漸增強C. 細胞分化是細胞固有基因的正常表達過程D. 細胞分化使細胞的形態(tài)、結(jié)構和生理功能向?qū)Ｒ恍誀顟B(tài)轉(zhuǎn)變【解析】選B。細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達，所以細胞分化可使細胞內(nèi)合成特異性蛋白質(zhì)，A項正確；細胞的全能性是指細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性，細胞分化使細胞的全能性逐漸減弱，B項錯誤；細胞分化是細胞固有基因的正常表達過程，而且是選擇性表達，C項正確；細胞分化是細胞由非專一性狀態(tài)向形態(tài)、結(jié)構和生理功能的專一性狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程，D 項正確。
4. 下列有關細胞分化的敘述，正確的是（ ）A. 細胞分化使細胞數(shù)量和細胞種類均增多B. 一般來說，細胞經(jīng)分化后，其分裂能力降低、全能性提高C. 細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，如呼吸酶基因的表達D. 細胞分化使細胞的化學組成趨向差異化，功能趨向?qū)ｉT化
4. 下列有關細胞分化的敘述，正確的是（ D ）A. 細胞分化使細胞數(shù)量和細胞種類均增多B. 一般來說，細胞經(jīng)分化后，其分裂能力降低、全能性提高C. 細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，如呼吸酶基因的表達D. 細胞分化使細胞的化學組成趨向差異化，功能趨向?qū)ｉT化【解析】選D。細胞分化不能使細胞數(shù)量增多，A項錯誤；一般來說，細胞經(jīng)分化后其分裂能力和全能性均降低，B項錯誤；呼吸酶基因在所有活細胞中均能表達，C項錯誤；細胞分化是基因的選擇性表達，導致不同細胞內(nèi)物質(zhì)種類(即細胞的化學組成)出現(xiàn)差異，從而使細胞的功能趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率，D項正確。
既然細胞分化具有穩(wěn)定性、持久性、不可逆性，那么已經(jīng)發(fā)生高度分化的細胞，還能像早期胚胎細胞那樣，再分化成其他細胞嗎？
1958年，美國科學家斯圖爾德(FC.Steward)取胡蘿卜韌皮部的一些細胞，放入含有植物激素、無機鹽和糖類等物質(zhì)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結(jié)果這些細胞旺盛地分裂和生長，形成一個細胞團塊，繼而分化出根、莖和葉，移栽到花盆后，長成了一株新的植株。
植物組織培養(yǎng)必須經(jīng)過脫分化和再分化兩個關鍵步驟。脫分化的目的是讓已經(jīng)分化的植物細胞轉(zhuǎn)變?yōu)槲捶只?、具有分裂和分化能力的細胞；再分化是讓愈傷組織分化成胚狀結(jié)構，能夠進一步發(fā)育成具有根、莖、葉的完整植株。高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的潛能即植物細胞具有全能性。植物組織培養(yǎng)體現(xiàn)了植物細胞的全能性。
離體的植物器官、組織或細胞
定義：是指細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。細胞具有全能性的原因：已經(jīng)分化的細胞具有本物種個體發(fā)育所需的全部遺傳物質(zhì)。實現(xiàn)細胞全能性的三個條件：離體，即細胞脫離原來的母體，單獨培養(yǎng)；一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素；適宜的環(huán)境條件
正常的生物體細胞理論上一般都具有細胞全能性，但是很多情況下其全能性受到限制，不能得以體現(xiàn)。所以要判斷一個細胞是否具有全能性，就看它是否具有該物種的全套遺傳信息；而判斷是否體現(xiàn)出全能性，則是看該細胞是否發(fā)育成了完整的生物個體或是否具有分化成其他各種細胞的潛能和特性。
動物細胞是否具有全能性？
諸多克隆羊、克隆猴等實驗證明：克隆動物的成功培育體現(xiàn)了高度分化的動物體細胞的細胞核仍然具有全能性?！镜侥壳盀橹?人們還沒有成功地將單個已分化的動物體細胞培養(yǎng)成新的個體】
細胞全能性大小主要受細胞分化程度影響。 細胞分化程度越高，全能性越低；分化程度越低，全能性越高。植物細胞＞動物細胞受精卵＞生殖細胞＞體細胞未分化或分化程度低的體細胞＞分化程度高的體細胞
快速繁殖花卉、蔬菜拯救珍惜瀕臨滅絕的動植物克隆器官，用于器官移植
1. 定義：動物和人體內(nèi)保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞，例如人骨髓中的造血干細胞，可以通過增殖和分化，不斷產(chǎn)生紅細胞、白細胞和血小板。2. 三大造血干細胞的來源：骨髓、外周血和臍血。3. 分類：全能干細胞：具有無限分化潛能的細胞，能夠分化成各種組織和器官，如胚胎干細胞。多能干細胞：具有分化出多種組織細胞的潛能，如造血干細胞、神經(jīng)干細胞。專能干細胞：由多能干細胞分化而來，只能分化成一種類型或密切相關的兩種類型的細胞，如上皮組織基底層的干細胞、肌肉中的成肌細胞。4. 研究意義：用于克隆動物、轉(zhuǎn)基因動物細胞工程、治療性克隆等。
臍血是胎兒出生后殘留在胎盤和臍帶中的血液。其中含有重建人體造血系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的造血干細胞，可用于造血干細胞移植，可以治療白血病、再生障礙性貧血等血液系統(tǒng)疾病、腫瘤、遺傳性及先天性疾病，代謝性疾病和免疫系統(tǒng)疾病等。自體臍血干細胞不能糾正自身基因缺陷（先天），而用異體臍血治療的效果更好；若是后天因素導致的白血病，因自體臍血不存在基因缺陷，可以使用自體臍血移植治療。這就是建立臍血庫、骨髓庫、干細胞庫等的重要意義。
1. 下列有關細胞全能性的敘述，正確的是（ ）A. 植物成熟的體細胞比動物成熟的體細胞更容易表達全能性 B. 卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性最高 C. 克隆羊的誕生說明高度分化的動物細胞具有全能性 D. 愈傷組織的形成說明高度分化的植物細胞具有全能性
1. 下列有關細胞全能性的敘述，正確的是（ A ）A. 植物成熟的體細胞比動物成熟的體細胞更容易表達全能性 B. 卵細胞與受精卵一樣，細胞未分化，全能性最高 C. 克隆羊的誕生說明高度分化的動物細胞具有全能性 D. 愈傷組織的形成說明高度分化的植物細胞具有全能性【解析】選A。植物細胞全能性比動物細胞高，A正確；卵細胞分化程度較高，B錯誤；克隆羊的誕生說明高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性，C錯誤；愈傷組織的形成說明未分化的植物細胞具有全能性，D錯誤。
2. 分析以下事實：①胡蘿卜韌皮部細胞通過培養(yǎng)能發(fā)育成完整植株；②綿羊乳腺細胞的細胞核移入去核卵細胞中，能發(fā)育成有生殖能力的綿羊?；谝陨鲜聦?，下列選項錯誤的是（ ） A. 高度分化的動物細胞都具有全能性 B. 動物細胞的細胞核具有全能性C. 分化細胞中不表達的基因仍存在于細胞核中，并未消失 D. 植物細胞具有全能性
2. 分析以下事實：①胡蘿卜韌皮部細胞通過培養(yǎng)能發(fā)育成完整植株；②綿羊乳腺細胞的細胞核移入去核卵細胞中，能發(fā)育成有生殖能力的綿羊?；谝陨鲜聦?，下列選項錯誤的是（ A ） A. 高度分化的動物細胞都具有全能性 B. 動物細胞的細胞核具有全能性C. 分化細胞中不表達的基因仍存在于細胞核中，并未消失 D. 植物細胞具有全能性【解析】選A。事實①可證明植物細胞具有全能性，事實②只能證明動物細胞的細胞核具有全能性。細胞具有全能性的原因是生物體的每個細胞中都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成完整個體所必需的全部基因。
3. 下列細胞的全能性最容易表達出來的是（ ）A. 青蛙的上皮細胞 B. 胡蘿卜根的韌皮部細胞C. 大白鼠的肝臟細胞 D. 人的皮膚生發(fā)層細胞
3. 下列細胞的全能性最容易表達出來的是（ B ）A. 青蛙的上皮細胞 B. 胡蘿卜根的韌皮部細胞C. 大白鼠的肝臟細胞 D. 人的皮膚生發(fā)層細胞【解析】選B。細胞的全能性是指高度分化的細胞仍具有發(fā)育成完整個體或分化成其他各種細胞的潛能。從理論上講，每一個分化的細胞中都含有一整套控制該生物個體形成的遺傳物質(zhì)(基因)，在合適的條件下，它們都有可能重新被激活并開始表達，即重新分裂和分化。就目前的研究成果看，受精卵的全能性最高，其次是生殖細胞，再次是體細胞，而在體細胞中，無論植物細胞還是動物細胞。都能在一定程度上表現(xiàn)出全能性，但動物細胞的全能性受到限制，不如植物細胞的全能性更容易表達出來。
4. 下圖表示人體部分細胞所經(jīng)歷的生長發(fā)育的各個階段，下列有關敘述正確的是（ ）A. 細胞甲的分裂能力最強，分化程度最高B. 過程①②中均發(fā)生了遺傳物質(zhì)的改變C. T細胞與B細胞內(nèi)所含的基因不同D. 淋巴因子作用于膜受體體現(xiàn)了生物膜的信息交流功能
4. 下圖表示人體部分細胞所經(jīng)歷的生長發(fā)育的各個階段，下列有關敘述正確的是（ D ）A. 細胞甲的分裂能力最強，分化程度最高B. 過程①②中均發(fā)生了遺傳物質(zhì)的改變C. T細胞與B細胞內(nèi)所含的基因不同D. 淋巴因子作用于膜受體體現(xiàn)了生物膜的信息交流功能【解析】選D。圖中細胞甲的分裂能力最強，分化程度最低，A錯誤；有絲分裂和細胞分化過程中，遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變，B錯誤；T細胞與B細胞是由同一個細胞經(jīng)有絲分裂、分化而來的，因此細胞內(nèi)所含的基因相同，C錯誤；淋巴因子作用于膜受體體現(xiàn)了生物膜的信息交流功能，D 正確。

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第2節(jié) 細胞的分化

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