4.2細胞分化、衰老和死亡（第1課時細胞分化和細胞全能性）

積極思維：天竺葵植株中有哪些組織和器官？受精卵（單個細胞）—→多個細胞—→形成不同組織—→器官—→個體細胞分裂細胞分化組成發育成細胞分化形成復雜的多細胞生物體在個體發育過程中，細胞分化能增加細胞的類型，由不同類型的細胞構成不同的組織，多種組織組成相應的器官，進而形成復雜的多細胞生物體。我們如何從一個受精卵發育成個體？在人體內，紅細胞的壽命為12d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。為什么健康人的血細胞數量不會隨著血細胞的死亡而減少？骨髓與血細胞的形成有什么關系？健康人會不斷產生新的血細胞，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，不斷產生不同種類的血細胞。正常情況下，它們不能恢復成早期胚胎細胞，也不會轉變成其他組織的細胞。

骨骼肌細胞軟骨細胞神經細胞上皮細胞1.這些細胞在形態、結構和功能上有什么不同？這些細胞形態相差很大，結構上也有區別，功能上各不相同，但總體上都由細胞膜、細胞質和細胞核構成。2.這些細胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的細胞，正常情況下，它們還能恢復成早期胚胎細胞嗎？一種組織的細胞會不會轉變成其他組織的細胞？受精卵早期胚胎細胞神經細胞骨細胞小腸上皮細胞肌細胞紅細胞細胞分裂細胞分化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。表皮細胞儲藏細胞葉肉細胞光合作用保護功能儲藏營養這些細胞在形態、結構和功能上有什么不同？是否來自于同一種細胞？表皮細胞氣孔細胞儲藏細胞葉肉細胞在被子植物中，葉是營養器官，由保護組織、營養組織和輸導組織等構成。葉表皮細胞外側有角質層，具有保護作用；葉肉細胞內有大量的葉綠體，能進行光合作用，營養組織細胞能儲藏營養物質；輸導組織參與營養物質的運輸。同一片葉上不同類型的細胞在形態結構和生理功能上的差異是細胞分化的結果。早期胚細胞葉肉細胞表皮細胞儲藏細胞細胞分裂細胞分化細胞分化——概念概念：個體發育過程中，由一個或一種細胞經細胞分裂產生的子代細胞，在形態結構和生理功能上逐漸發生穩定性差異的過程細胞分裂細胞分化細胞分裂使細胞數目增多，細胞分化使細胞種類增加。離體培養的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。已經分化的細胞一直保持分化后的狀態，直到死亡，都不能恢復到原來胚胎細胞的形態和結構。穩定性不可逆性

細胞分化發生在整個生命進程中。持久性

細胞分化是生物界普遍存在的生命現象，是生物體發育的基礎普遍性分化后的細胞核內遺傳物質不發生改變。遺傳物質不變性細胞分化——特點就一個個體來說，各種細胞具有完全相同的遺傳信息。骨細胞結締組織器官肌肉組織神經細胞肌肉細胞上皮組織上皮細胞神經組織系統人體細胞分化有絲分裂受精卵產生形態、結構、功能不同的細胞（增加細胞類型），形成特定形態、結構、功能不同的組織和器官。細胞分化的結果在個體發育中，細胞分化能增加細胞的類型，不同類型的細胞構成了多細胞生物體的各種組織和器官，執行不同的生理功能，從而有利于提高各種生命活動的效率。細胞分化的意義就一個個體來說，各種細胞具有相同的遺傳信息，為什么形態、結構和功能卻有很大的差異呢？是細胞中基因選擇性表達的結果，即在個體發育過程中，不同細胞中遺傳信息的執行情況不同。EDCABEDCABEDCAB遺傳信息沒變ABCDE細胞分化——原因（機理）為什么遺傳信息相同的細胞，形態、結構和功能差異如此之大呢？轉錄(基因)蛋白質DNARNA翻譯基因血紅蛋白基因肌動蛋白基因蛋白質血紅蛋白肌動蛋白那么細胞的形態、結構以及生理功能的差異是由哪種物質直接表現出來的呢？合成血紅蛋白血紅蛋白基因開啟肌動蛋白基因關閉紅細胞不能合成肌動蛋白合成肌動蛋白肌動蛋白基因開啟血紅蛋白基因關閉肌細胞不能合成血紅蛋白例：紅細胞和肌細胞的遺傳信息相同，基因的表達不同。ABDCEEDCABEDCABEDCABEDCAB基因細胞中的基因選擇性表達的結果，即在個體發育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同。神經細胞肌細胞紅細胞在個體發育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的表達情況不同。檢測的3種細胞是否含有三種基因卵清蛋白基因表達珠蛋白基因表達胰島素基因表達ATP合成酶基因表達輸卵管細胞++++--+紅細胞+++-+-+胰島細胞+++--++2、為什么ATP合成酶基因在三種細胞中都能表達？1、從上表信息中，你能得到什么結論？分裂分化1、①②分別是什么生命現象？兩者有何區別和聯系呢？①②細胞分裂分化不同點細胞數量形態結構功能相同聯系增加相同不變差異遺傳信息都不變共同完成個體發育過程分裂是分化的基礎比較細胞分裂細胞分化不同點細胞變化發生時間相同點聯系增加細胞數目從受精卵開始，有些細胞保持終生分裂能力，有些細胞發育到一定時期停止分裂增加細胞種類發生在整個生命進程中遺傳信息都不變先分裂，后分化，細胞分裂是分化的基礎，共同完成生物個體發育過程比較細胞分裂與細胞分化

早期胚胎通過細胞分裂和分化逐漸發育，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?1958年，美國植物學家斯圖爾德等人，用胡蘿卜根韌皮部的組織塊進行離體培養，得到了完整的植株，且該植株能開花結果，這證實了哈伯蘭特50多年前的預言，即離體的植物細胞能發育成完整的植物體實驗證明：高度分化的植物細胞仍然具有發育成完整植株的能力，即植物細胞具有全能性。細胞的全能性是指細胞分裂和分化后，仍然具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。二、細胞的全能性1962年，英國科學家格登將美洲爪蟾小腸上皮細胞的核注入去核的未受精的卵細胞，結果發現一部分卵細胞發育成蝌蚪，其中的一部分蝌蚪又能繼續發育為成熟的個體。實驗證明：已分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性。二、細胞的全能性母綿羊A

乳腺細胞

（體細胞）母綿羊B未受精的卵細胞母綿羊C重組細胞去核卵細胞分離細胞核核移植胚胎移植“多利”繼多莉羊出現后，克隆豬、克隆牛、克隆猴紛紛問世。許多研究表明，高等動物已分化的體細胞的細胞核仍然保持著全套的遺傳物質，是具有全能性的。但與植物細胞相比，由單個高度分化的動物體細胞培育成新個體的過程更具有復雜性，至今未有成功案例。1.細胞的全能性：是指細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。2.實例：植物體細胞的全能性和動物體細胞核的全能性3.具有全能性的原因：已分化的細胞（細胞核）內含有該物種全套遺傳物質4.細胞全能性表現的必要條件：離體、一定的營養物質（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、無菌無毒的環境等）二、細胞的全能性細胞分化細胞全能性原因細胞內基因的選擇性表達已分化的細胞依舊含有本物種的全套遺傳信息結果形成形態、結構和功能不同的細胞可形成新的個體比較分化程度：體細胞＞生殖細胞＞受精卵全能性：受精卵＞生殖細胞＞體細胞關系①兩者的遺傳物質都不發生變化②細胞的分化程度越高，具有的全能性越小快速繁殖花卉、蔬菜火焰蘭的快速繁殖拯救珍稀、瀕危動植物白鰭豚杜鵑丹頂鶴【課堂小結】1．下列關于細胞分化的敘述中，錯誤的是()A．細胞分化發生在多細胞生物的整個生命過程中B．細胞分化過程中遺傳物質發生了改變C．細胞分化使多細胞生物體中的細胞功能趨向專門化D．細胞分化是由細胞內遺傳信息執行情況不同導致的選B細胞分化貫穿于生物體的整個生命進程中，A正確；細胞分化是細胞內基因選擇性表達的結果，遺傳物質沒有改變，B錯誤；細胞分化使細胞在形態、結構和生理功能上發生穩定性的差異，使多細胞生物體中的細胞功能趨向專門化，C正確；細胞分化是細胞內基因選擇性表達的結果，不同的細胞遺傳信息的執行情況不同，D正確。。2．下列生物學過程發生了細胞分化且能體現體細胞的全能性的是()A．玉米種子萌發長成新植株B．小鼠骨髓造血干細胞形成各種血細胞C．小麥花粉經離體培養發育成植株D．胡蘿卜根韌皮部細胞經組織培養發育成新植株選D玉米種子萌發長成新植株是植物的自然生長發育現象，沒有體現體細胞的全能性；小鼠骨髓造血干細胞形成各種血細胞，是細胞分化的結果，形成的是新類型的細胞，不是個體，沒有體現體細胞的全能性；小麥花粉是生殖細胞，無法體現體細胞的全能性；胡蘿卜根韌皮部細胞發育成新個體，體現了體細胞的全能性。3．下圖表示人體部分細胞所經歷的生長發育的各個階段，下列有關敘述正確的是()A．細胞甲的分