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(共22張PPT)
4.2 細胞分化、衰老和死亡
第1課時
1．說出細胞分化的概念。
2．理解細胞分化的特點和意義。
3. 舉例說明細胞的全能性。
積極思維
同一株天竺葵，不同器官、組織中的細胞都源于一個受精卵，為什么它們的形態、結構和功能會有差異？
這些細胞形態相差很大，結構上也有區別，功能上各不相同，但總體上都由細胞質膜、細胞質和細胞核構成。
受精卵
植物組織形成過程
？
細胞分裂
問題1：不同種類細胞間的差異表現在哪些方面？
問題2：同一個體的不同種類的細胞遺傳物質相同嗎？
形態、結構、功能不同
相同
在個體發育中，由____________或_______________ 經______________產生的子代細胞，在形態結構和生理功能上逐漸產生______________的過程。
一個
一種細胞
細胞分裂
穩定性差異
思考：什么是細胞分化？
在個體發育中，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，稱為細胞分化。
骨髓中造血干細胞分化成各種血細胞示意圖
1、概念：
一、細胞分化
資料一：細胞分化是生物界普遍存在的生命現象，它是生物個體發育的基礎。
資料三：黑色素細胞在體外培養30多代后仍能合成黑色素；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。
資料四：造血干細胞 → 原紅細胞 → 早幼紅細胞 → 中幼紅細胞 → 晚幼紅細胞 → 成熟紅細胞 → 死亡
持久性
穩定性
不可逆性
資料二：從受精卵形成胎兒的胚胎發育過程中存在細胞分化。細胞分化不僅發生在人的胚胎發育階段,還貫穿于整個生命進程中。
普遍性
2、細胞分化的特點：
問題：有人認為細胞分化與有絲分裂不一樣，細胞分化時，失去了部分遺傳物質，只保留了執行特定功能必須的遺傳物質，導致了細胞差異的形成。你認同這一觀點嗎？
蛋白質
控制合成
DNA
肌動蛋白基因
抗體基因
控制合成
控制合成
抗體
肌動蛋白
3、細胞分化的實質
資料1：基因是有遺傳效應的DNA片段，基因可以指導特定蛋白質的合成，我們把該過程叫做基因的表達。
檢測的3種細胞 是否含有四種基因 肌動蛋白基因表達 血紅蛋白基因表達 胰島素基因表達 呼吸酶基因表達
肌細胞 + + + + + - - +
紅細胞 + + + + - + - +
胰島細胞 + + + + - - + +
2.不同種類的細胞中遺傳信息的表達相同嗎？
1.三種細胞遺傳物質相同嗎？蛋白質相同嗎？為什么？
資料2：直接證據
血紅蛋白基因關閉
肌動蛋白基因開啟
肌細胞
合成肌動蛋白（不合成血紅蛋白）
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
E
D
C
A
B
遺傳信息沒變
（細胞形態、結構和功能不同）
A B C D E
基因的選擇性表達
細胞分化的實質——
1.管家基因：所有細胞均表達的一類基因，其產物是維持細胞基本生命活動所必須的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
2.奢侈基因：不同類型細胞特異性表達的一類基因，其產物賦予不同細胞特異性的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因。
【補充拓展】
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。
比較 細胞分裂 細胞分化
不同點 增加細胞 . 增加細胞 .
相同點 聯系 都不改變
分裂是分化的基礎，整個生命歷程都有，共同完成生物體的發育過程。
細胞分化在 時期達到最大限度。
數目
種類
4、比較細胞分裂與細胞分化：
胚胎
遺傳物質
5.結果:
形成不同形態、結構、功能的細胞，不同類型的細胞構成不同的器官和組織。
（1）細胞分化是個體發育的基礎。
（2）細胞分化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。
6.意義：
實驗結論：高度分化的植物細胞仍然具有發育成完整植株的能力
材料一
1958年，美國科學家斯圖爾德用胡蘿卜韌皮部細胞成功地培育出了一棵完整的植株。
植物細胞具有全能性
二、細胞全能性
實驗結論：已分化的動物細胞的細胞核仍具有全能性。
材料二
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，結果獲得了新的個體。
1、概念：
細胞內含有本物種 。
2、原因：
已經分化的組織或細胞，仍然具有發育成 的潛能。
3、全能性的比較：
受精卵＞生殖細胞＞體細胞
（一般分化程度越高，全能性越 ）
植物細胞＞動物細胞
4、全能性表現的必要條件：
（1）脫離母體
（2）給予適宜的營養和條件
完整個體
全套的遺傳物質(遺傳信息)
低
二、細胞全能性
【應用——快速繁殖花卉、蔬菜】
【應用——拯救珍稀、瀕危動植物】
白鰭豚
蝴蝶蘭
丹頂鶴
動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞，稱為干細胞。
例如：胚胎干細胞、造血干細胞、神經干細胞等
全能干細胞
多能干細胞
專能干細胞
應用：骨髓移植的方法治療白血病
三、干細胞的特點及應用
分類 功能 舉例
全能干細胞 是從哺乳動物的早期胚胎中分離出來的，可分化成人體的各種細胞，構成人體的各種組織和器官，最終發育成一個完整的個體。 胚胎干細胞
多能干細胞 其有分化出多種組織細胞的潛能，但不能發育成完整的個體。 骨髓造血干細胞
專能干細胞 只能分化成一種類型或密切相關的兩種類型的細胞。 神經干細胞→各類神經細胞皮膚干細胞→各類皮膚細胞
山中伸彌等人把4個轉錄因子（Oct4、Sox2、Klf4、cMyc）通過逆轉錄病毒載體轉入小鼠的成纖維細胞，使其變成多功能干細胞，這一發現意味著未成熟的細胞能夠發展成所有類型的細胞，也由此創立了人工誘導多能干細胞（iPSC）
山中伸彌
2012年——諾貝爾生理學或醫學獎
細胞分化及其意義
細胞的全能性
概念
概念
細胞分化的特點
細胞分化的實質
細胞分化的意義
高度分化的植物細胞具有全能性
動物細胞的細胞核具有全能性
干細胞
細胞分化

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