闡明細胞分化的概念，說出細胞分化是細胞中的基因選擇性表達的結(jié)果，是形成多細胞生物體的必要過程。
舉例說明細胞的全能性在植物組織培養(yǎng)和動物克隆等方面的應用；說出干細胞特點，關注干細胞在醫(yī)學上的應用。
在人體內(nèi)，紅細胞的壽命為120d左右。白細胞的壽命約為5-7d。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的治療白血病。
正常白細胞 （放大2000倍）
健康人會不斷產(chǎn)生新的血細胞，補充到血液中去。
骨髓中的造血干細胞能夠通過細胞增殖和分化，不斷產(chǎn)生不同種類的血細胞。
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【1】細胞分化及其意義
在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。
細胞分化發(fā)生在生物體的整個生命過程中
表皮的生發(fā)層細胞能分裂分化成角質(zhì)層細胞，以補充死亡脫落的角質(zhì)層細胞（比如脫皮、頭皮屑）。
人體內(nèi)紅細胞的壽命為120d左右，白細胞的壽命為5~7d，血小板壽命約7~14d。這些血細胞都是失去分裂能力的細胞。
分生區(qū)細胞不斷分裂分化形成伸長區(qū)細胞和根冠細胞。
多細胞生物體從小長大，到衰老到死亡，都有細胞分化發(fā)生。
細胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，它是生物個體發(fā)育的基礎。
一般來說，分化的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。如造血干細胞分化的紅細胞、白細胞，不能再變回造血干細胞。
黑色素細胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素；離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。
普遍性 / 持久性 / 遺傳物質(zhì)不變性 / 不可逆性
發(fā)生在生物體的整個生命過程中，在胚胎時期達到最大限度。
在生物界中普遍存在，是生物個體發(fā)育的基礎。
一般情況下，分化后細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變。
一般來說，分化的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。
一般來說，細胞分化是不可逆的，但是在離體狀態(tài)，人工培養(yǎng)等條件下，某些高度分化的細胞也能恢復分裂能力。
細胞中基因的選擇性表達的結(jié)果，即在個體發(fā)育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同。
思考：不同細胞中有沒有表達相同的基因？
紅細胞和肌細胞的遺傳信息相同，基因的表達不同
紅細胞和肌細胞中基因的表達情況
所有細胞中都表達；與分化無關。
特定細胞中表達；與分化有關。
呼吸酶基因、 ATP水解酶基因等
血紅蛋白基因、 胰島素基因等
產(chǎn)生形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細胞，不同類型的細胞構(gòu)成不同的器官和組織。
使細胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高生物體各種生理功能的效率。
細胞分裂與細胞分化的關系
染色體和遺傳信息都不變
細胞分裂是分化的基礎，共同完成生物個體發(fā)育過程
分化程度越高，分裂能力越低
都源自早期胚胎中一群彼此相似的細胞，經(jīng)細胞分化所得
這些細胞在形態(tài)上相差很大，結(jié)構(gòu)上也有區(qū)別，功能上各不相同，但總體上都是由細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核組成的。
同一植物體的這些細胞都來自一群彼此相似的早期胚細胞
細胞質(zhì)中有葉綠體，能進行光合作用
沒有葉綠體，細胞壁上形成角質(zhì)層，具有保護作用
沒有葉綠體和角質(zhì)層，細胞中儲藏著許多營養(yǎng)物質(zhì)
早期胚胎通過細胞分裂和分化逐漸發(fā)育，形成各種組織和器官。如果給予一定的條件，這些組織和器官中高度分化的細胞，能不能像早期胚胎那樣，再分化成其他細胞呢？
資料1：植物組織培養(yǎng)技術(shù)
1958年,美國科學家斯圖爾德(F.C. 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。
【1】從資料1中可以得出什么結(jié)論？
已經(jīng)分化的細胞在離體培養(yǎng)下能夠形成完整的植物體。
【2】如果將胡蘿卜韌皮部細胞換成其他高度分化的植物細胞，在適宜條件下，這些細胞也能形成新的植株嗎？
【3】該技術(shù)需要什么條件？
資料2：動物細胞核移植（動物克隆）
科學家曾用非洲爪檐的蝌蚪做實驗，將它的腸上皮細胞的核移植到去核的卵細胞中，結(jié)果獲得了新的個體。
【1】將腸上皮細胞單獨培養(yǎng)能獲得新的個體嗎？
【2】比較資料1，從資料2的實驗得出什么結(jié)論？
結(jié)論：已分化的動物細胞的細胞核仍具有全能性。
目前為止，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。
細胞的全能性指細胞經(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。
注：沒有分化的細胞，如受精卵、早期胚胎細胞、植物的分生組織細胞也具有全能性
02 | 物質(zhì)基礎/原因
生物體每個細胞都含有該物種生長發(fā)育所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個體必需的全部基因。
注：哺乳動物成熟紅細胞不具有全能性
一定的營養(yǎng)物質(zhì)（無機鹽、維生素、氨基酸等）和植物激素
適宜的外界條件（適宜的溫度、pH等）、無菌無毒的環(huán)境
運用克隆技術(shù)拯救瀕危物種
分裂能力、分化程度、全能性大小的比較
植物細胞的全能性 > 動物細胞全能性
受精卵 > 胚胎干細胞 > 生殖細胞(精細胞、卵細胞) > 體細胞
分化程度越高 , 分裂能力越低，全能性越難實現(xiàn)，高度分化的細胞不再分裂。
細胞分化與細胞全能性的比較
干細胞是一種具有分化潛能和自我復制、更新能力的原始細胞，可以分化形成各種組織器官的細胞。
視頻 / 神奇的干細胞-干細胞種類
干細胞分裂能力強，分化潛能也強
② 多能干細胞（如：造血干細胞）
多能干細胞（如：造血干細胞）
臍帶血中含有大量造血干細胞，可以培養(yǎng)并分化成人體的各種血細胞。目前，臍帶血干細胞可以用于治療血液系統(tǒng)疾病。
不久的將來，當身體某一類細胞功能出現(xiàn)異?；蛲嘶瘯r，就可通過誘導胚胎干細胞定向分化來及時修補。
傷害，都是由組織或器官受到損傷而引起的。如果能在體外保存和培養(yǎng)各種干細胞，使之形成組織或器官，就可以對損傷的組織或器官進行修復或更換了。
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骨髓移植的方法治療白血病
利用胚胎干細胞修復病人損傷組織
據(jù)相關報道，我國曾有一例用自身間充質(zhì)干細胞對受損子宮內(nèi)膜進行修復，從而讓不能生育的婦女成功誕下健康嬰兒的臨床案例。
誘導多能干細胞在醫(yī)學上有廣泛應用前景
【1】下列有關細胞分化的敘述中，不正確的是（ ）
【2】下列有關細胞的分化和全能性的說法中，錯誤的是（ 　 ）
【3】 “細胞核重編程”技術(shù)可將人類成熟的體細胞重新誘導回干細胞狀態(tài)，使其具備再分化形成多種類型細胞的能力。該技術(shù)可應用于臨床醫(yī)學，下圖為其操作流程模式圖，下列有關敘述錯誤的是（??? ）
【3】 下列有關敘述錯誤的是（??? ）
【4】下列體現(xiàn)細胞全能性的生物學過程是（　?。?

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第2節(jié) 細胞的分化

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細胞》

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