1、细胞的分化和细胞的全能性细胞的分化和细胞的全能性2009.9.18细胞的分化细胞的分化细胞分化的概念细胞分化的概念细胞分化的特征细胞分化的特征细胞分化的意义细胞分化的意义干细胞干细胞细胞分化的概念细胞分化的概念 在在个体发育中，相同细胞的后代在形态和生个体发育中，相同细胞的后代在形态和生理功能上发生稳定性差异的过程理功能上发生稳定性差异的过程 分化分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，源于细胞内化学物质的变化，如组成细胞变化，源于细胞内化学物质的变化，如组成细胞结构的蛋白质和催化化学反应的酶结构的蛋白质和催化化学反应的酶 细胞分化方向的确定往往早
2、于形态差异的出现细胞分化方向的确定往往早于形态差异的出现 在发育过程中，细胞分化的去向越来越窄在发育过程中，细胞分化的去向越来越窄 细胞分化是基因选择性表达的结果（不是基因丢细胞分化是基因选择性表达的结果（不是基因丢失）失）细胞分化的特征细胞分化的特征 持久性持久性细胞分化发生在生物体细胞分化发生在生物体整个整个生命进生命进程中（但在程中（但在胚胎期胚胎期达到最大限度）达到最大限度），是一个渐变的过程，是一个渐变的过程 稳定性稳定性细胞分化一般是不可逆的细胞分化一般是不可逆的细胞细胞一旦沿着一定方向分化，一般就不一旦沿着一定方向分化，一般就不会再回到原先的状态，它将一直保会再回到原先的状态，它
3、将一直保持分化后的状态，直到死亡持分化后的状态，直到死亡细胞分化的意义细胞分化的意义 细胞分化细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础是生物个体发育的基础 一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞（一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞（受精卵），如果在生长发育过程中只有细胞受精卵），如果在生长发育过程中只有细胞的分裂而没有细胞的分化，就只能增殖出许的分裂而没有细胞的分化，就只能增殖出许许多多相同的细胞（形成细胞团）而不可能许多多相同的细胞（形成细胞团）而不可能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，生物体也就不可能
4、正常官，生物体也就不可能正常发育发育 在多细胞生物的发育过程中，细胞分化使在多细胞生物的发育过程中，细胞分化使细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率能的效率思考 细胞分化和细胞分裂有什么区别和联系？细胞分化和细胞分裂有什么区别和联系？ 区别区别 细胞分裂增加细胞的数量，细胞分化增加细胞的种类细胞分裂增加细胞的数量，细胞分化增加细胞的种类 联系联系 下列事实说明了细胞分化的哪一特征？下列事实说明了细胞分化的哪一特征？ 细胞分化发生在整个生命进程中细胞分化发生在整个生命进程中 黑色素细胞在体外培养黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素多代后仍能合成黑
5、色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞；人的成熟的无核红而不会变成其他类型的细胞；人的成熟的无核红细胞进入血液循环，生活细胞进入血液循环，生活120天左右即死亡天左右即死亡干细胞 动物和人体内保留的少数具有分裂和分化动物和人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞能力的细胞细胞的全能性细胞的全能性 概念概念 细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能；或已细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能；或已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能 高度分化的植物细胞具有高度分化的植物细胞具有全能性；
6、全能性；高度特化的动物细高度特化的动物细胞的胞的细胞核细胞核仍保持着全能性仍保持着全能性 植物细胞的全能性是植物组织培养、植物体细胞杂交植物细胞的全能性是植物组织培养、植物体细胞杂交等技术的理论等技术的理论基础基础是指细胞在一定条件下所表现出分化为各种类型细胞的潜能或重新发育成完整个体的能力 体现体现 在离体条件下，在离体条件下，高度分化的植物细胞能表现出高度分化的植物细胞能表现出全全能性，能性，高度分化的动物细胞的高度分化的动物细胞的细胞核细胞核也能表现出也能表现出全能性全能性“多利多利”的诞生的诞生证明证明:已分化的已分化的动动物体细胞的物体细胞的细胞细胞核核具有全能性具有全能性但是目前为
7、止但是目前为止,人人们们还没有成功地还没有成功地将将单个已分化的动物单个已分化的动物体细胞培养成新的体细胞培养成新的个体个体细胞细胞组织组织器官器官系统系统个体个体 多细胞生物通过受精卵发育而来，为什么生物体内会有不同形态和功能的细胞呢？细胞分化细胞分化受精卵受精卵卵裂卵裂分化分化外胚层外胚层神经管神经管表皮表皮腺腺脑脑脊髓脊髓毛、齿毛、齿甲、爪甲、爪疏松结缔组织疏松结缔组织致密结缔组织致密结缔组织中胚层中胚层软骨软骨骨骨肌肉肌肉形成血的组织形成血的组织髓样组织髓样组织淋巴组织淋巴组织泌尿生殖系统泌尿生殖系统内胚层内胚层呼吸系统上皮呼吸系统上皮消化道上皮消化道上皮胰胰肝肝腺腺甲状腺甲状腺甲状旁
8、腺甲状旁腺外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层受精作用受精作用哺乳动物卵细胞的受精过程哺乳动物卵细胞的受精过程低等动物断肢，再生（regeneration） 如两栖类，蝾螈 蝾螈断肢后，伤口处已分化的表皮、血管、肌肉、神经等细胞能逆转成一种原始胚性细胞去分化 胚性细胞重新分裂，形成胚芽，分化，再生 去分化的细胞，重新形成各种组织细胞，称再分化（redifferentiation） 再生的过程，是一个去分化和再分化的过程第二节 细胞分化与基因表达细胞分化与基因表达一、与细胞分化有关的基因 分子杂交实验表明，在细胞的全套基因组中，只有少数基因（510）表达 基因组中表达的基因又分两类： （1）一类
9、是维持细胞基本生命活动所必须的，称管家基因（house keeping gene）如编码核糖体蛋白基因、线粒体蛋白基因、以及tRNA、rRNA基因等。这些基因在各类细胞中都可以表达这些基因在各类细胞中都可以表达（2）另一类是指导合成组织特异性蛋白的基因，对分化有重要影响，称奢侈基因（luxury gene）如卵清蛋白基因、上皮细胞的角质蛋白基因和胰岛素基因等。这些基因只有在特定的分化细胞中表达这些基因只有在特定的分化细胞中表达细胞分化失常的三腿细胞分化失常的三腿女婴女婴三腿女婴的三腿女婴的X光透视图光透视图外胚层外胚层中胚层中胚层内胚层内胚层生殖细生殖细胞胞细胞分化细胞分化小肠上小肠上皮细胞皮
10、细胞血红血红细胞细胞神经神经细胞细胞Cell Cell differentiationdifferentiation 受精卵受精卵有丝分裂有丝分裂 1958年Stewarod证实了细胞分化可逆性的存在。Stewarod 实验过程实验过程在培养液中使野生胡萝卜韧皮部在培养液中使野生胡萝卜韧皮部的分化细胞去分化，而后重新分的分化细胞去分化，而后重新分裂，进而再分化，最后长成完整裂，进而再分化，最后长成完整植株植株.叶片的结构示意图叶片的结构示意图练习：练习：1.细胞分化达到最大限度的时期是细胞分化达到最大限度的时期是 （ ）A.有丝分裂间期有丝分裂间期 B.受精卵时期受精卵时期 C.胚胎时期胚胎时
11、期 D.受精作用时期受精作用时期C2.细胞的全能性是指细胞的全能性是指 （ ）A.已经分化的细胞，仍有发育的潜能已经分化的细胞，仍有发育的潜能B.细胞的分化细胞的分化C.细胞的增殖细胞的增殖 D.细胞的分化和增殖细胞的分化和增殖A3.动物细胞内各种类型的细胞中，具有最动物细胞内各种类型的细胞中，具有最高全能性的细胞是高全能性的细胞是 （ ）A.体细胞体细胞 B.生殖细胞生殖细胞 C.受精卵受精卵 D.干细胞干细胞C4.细胞分化发生在个体发育的（细胞分化发生在个体发育的（ ） A 胚胎期胚胎期 B 受精卵分裂期受精卵分裂期 C 整个生命过程整个生命过程 D 性成熟期性成熟期C1、下列关于细胞分化
12、的说法错误的是（）、下列关于细胞分化的说法错误的是（）A。细胞分化与生物发育密切相关。细胞分化与生物发育密切相关。B。细胞分化是细胞形态、结构和功能上发生稳。细胞分化是细胞形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。定性差异的过程。C。 细胞分化仅发生在胚胎期。细胞分化仅发生在胚胎期。D。细胞分化是生物界的一种普遍现象。细胞分化是生物界的一种普遍现象。2、花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人、花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人工的方法培育成植株。这成果利用了细胞的（）工的方法培育成植株。这成果利用了细胞的（）A。应激性。应激性B。全能性。全能性C。变异性。变异性D。适应性。适应性B练习练
13、习1.细胞分化达到最大限度的时期是 （ ）A.有丝分裂间期 B.受精卵时期 C.胚胎时期 D.受精作用时期CA2、多细胞生物体在发育过程中起决定作用的是（ ）A.细胞分裂 B.细胞生长 C. 细胞衰老 D. 细胞分化3取高度分化的月季的叶肉细胞，经离体组织培养出月季幼苗，说明植物细胞（ ）A.具有全能性 B. 细胞分化后恢复原状态C.细胞癌变 D. 细胞衰老D6.下列不属于细胞衰老或死亡现象的是（下列不属于细胞衰老或死亡现象的是（ ）A.少年白头少年白头 B.伤口流脓伤口流脓 C.掉头皮屑掉头皮屑 D.出现老人斑出现老人斑A4.下列哪种细胞的全能性容易表达出来（下列哪种细胞的全能性容易表达出来
14、（ ）A.蛙的口腔上皮细胞；蛙的口腔上皮细胞；B.蚕豆的叶肉细胞；蚕豆的叶肉细胞；C.蛔虫的受精卵细胞；蛔虫的受精卵细胞；D.人的神经细胞人的神经细胞5.下列不属于细胞凋亡的生物学意义的是（下列不属于细胞凋亡的生物学意义的是（ ）A.细胞凋亡是生物体正常发育的基础细胞凋亡是生物体正常发育的基础B.细胞凋亡能维持组织中细胞数目的相对平衡细胞凋亡能维持组织中细胞数目的相对平衡C.细胞凋亡是机体对外界刺激的应激反应细胞凋亡是机体对外界刺激的应激反应D.细胞凋亡是机体的自我保护机制细胞凋亡是机体的自我保护机制CC作业作业：同步导学：同步导学7.人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，据此推测胰岛细胞中据此推测胰岛细胞中 （ ）A：只有胰岛素基因：只有胰岛素基因 B：比人受精卵的基因要少：比人受精卵的基因要少C：既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其它基因：既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其它基因D：有胰岛素基因和其它基因，但没有血红蛋白基因：有胰岛素基因和其它基因，但没有血红蛋白基因C
