细胞分化和植物细胞的全能性

第2节 细胞的分化学习目标1．说出细胞分化的概念及特点(重点)。

2.阐述细胞分化的实质(难点)。

3.举例说明细胞的全能性。

|基础知识|一、细胞分化 1．概念2．特征：具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。

3．原因：不同的细胞中遗传信息的执行情况不同。

4．意义：(1)生物个体发育的基础。

(2)有利于提高各种生理功能的效率。

二、细胞的全能性 1．概念(1)前提：已经分化的细胞。

(2)本质：具有发育成完整个体的潜能。

2．基础细胞中含有发育成完整个体所需要的全部遗传信息。

3．植物细胞的全能性 (1)实验过程： 胡萝卜韧皮部细胞 ＋含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液――→培养发育完整的植株 (2)实验结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。

4．动物细胞核的全能性 (1)实验过程：乳腺细胞的细胞核＋去核的卵细胞――→培养发育克隆动物 (2)结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。

5．干细胞(1)概念：是指动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。

(2)举例：如人骨髓中的造血干细胞。

|自查自纠|1．细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率。

( )2．不同分化细胞的遗传信息相同。

( )3．玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。

( )4．骨髓干细胞与胰岛细胞的遗传信息不同，遗传信息的执行情况也不同。

( ) 5．同一植物体的叶肉细胞和贮藏细胞来自一群彼此相似的早期胚胎细胞。

( ) 6．细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。

( )答案 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√|图解图说|★细胞分化形成不同形态、结构和功能的细胞。

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________★细胞具有全能性与细胞全能性的表达不是一个概念，全能性表达的终点是形成新个体。

一、名词解释细胞工程:是应用细胞生物学和分子生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。

通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。

外植体:是指用于离体培养的活的植物组织、器官等材料。

植物组织培养：（广义）又叫离体培养，指从植物体分离出符合需要的组织.器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。

（狭义）组培指用植物各部分组织，如形成层.薄壁组织.叶肉组织.胚乳等进行培养获得再生植株，也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织再经过再分化形成再生植物。

愈伤组织：在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在外植体切面上产生。

胚状体〔embroid〕:—对应于胚〔embryo〕，在离体培养过程中产生一种形似胚（具有明显的根端和芽端），功能与胚相同的结构。

离体无性繁殖：是在人工控制的无菌条件下，使植物在人工培养基上繁殖的技术。

跟常规的繁殖方法相比它是一种微型操作过程，因此，有时就直接称之为微繁继代培养：更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料（愈伤组织.芽等）。

细胞分化:指导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。

细胞脱分化:已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分化组织状态的过程。

细胞再分化:脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过程。

人工种子:亦称体细胞种子。

早期的人工种子概念是：体细胞胚经过人工种皮包被后而形成的体细胞种子。

现在指任何一种经人工种皮包被或裸露的，具有形成完整植株能力的繁殖体均可称之为人工种子。

植物细胞全能性:指每个植物细胞都具有形成完整植株的能力，因为每个细胞都具有全套的遗传基因，无论是性细胞还是体细胞在特定条件下可以进行表达。

藏躲市安详阳光实验学校考点23 细胞的分化和细胞的全能性1．细胞分化（1）概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。

（2）特点：普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。

（3）实质：在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。

（4）意义⎩⎪⎨⎪⎧ ①生物个体发育的基础②使多细胞生物体中细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率2．细胞的全能性（1）概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

（2）实例⎩⎪⎨⎪⎧①植物组织培养实验说明植物细胞具有全能性②克隆羊多利的培育成功说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性（3）干细胞：动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞。

（4）把实例与相应的原理或过程连线 考向一 细胞分化1．下列有关细胞分化的叙述，正确的是 A ．细胞分化使细胞结构和功能发生改变B ．分化的细胞核体积变大，代谢增强C ．细胞分化是基因发生突变的结果D ．细胞分化增强了细胞的增殖能力 【参考答案】A胞的增殖能力， D 错误。

归纳整合图解法展示细胞分化的机理2．如图所示为来自同一人体的4 种细胞，下列叙述错误的是 A ．虽然来自同一人体，但各细胞中遗传物质含量并不相同 B ．虽然各细胞的生理功能不同，但都能产生ATPC ．虽然各细胞大小不同，但细胞中所含的蛋白质种类相同D ．虽然各细胞中携带的基因相同，但进行表达的基因不同 【答案】C【解析】虽然来自同一人体，但各细胞中遗传物质含量并不相同，如卵细胞中的核DNA 含量减半，A 正确；虽然各细胞的生理功能不同，但都能进行细胞呼吸产生ATP ，B 正确；图中看出，细胞已经发生分化，由于基因的选择性表达，导致细胞中含有的蛋白质种类不完全相同，C 错误；虽然各细胞中携带的基因相同，但进行表达的基因不同，D 正确。

考向二 细胞全能性的判断3．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是A．造血干细胞形成各种血细胞B．花药经离体培养得到单倍体植株C．克隆羊“多利”的诞生D．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗【参考答案】D规律总结区分细胞分化与全能性的标志（1）细胞分化的标志在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化；只有在特定细胞中选择性表达的基因控制细胞分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因可以证明细胞发生了分化。

植物细胞全能性:植物体的每个细胞都携带有该物种的全部遗传信息，因而只要在适当的条件下，植物一切生活细胞都具有分化为一个完整植株的潜在能力，这就是细胞的全能性。

这是细胞工程的理论基础。

细胞分化:个体细胞发育过程中，后代细胞在形态、结构和生理功能上发生差异的过程。

脱分化:原已分化的细胞，失去原有的形态和机能，又回复到没有分化的无组织的细胞团或愈伤组织，这个过程称为脱分化。

再分化:由脱分化状态的细胞再度分化形成另一种或几种类型的细胞的过程，称为再分化愈伤组织:外植体在离体条件下，细胞经脱分化等一系列过程，转变为一种能迅速增殖的无特定结构和功能的细胞团，称为愈伤组织。

愈伤组织细胞大而不规则,高度液泡化、没有次生细胞壁和胞间连丝。

继代培养:对来自于外植体所增殖的培养物通过更新新鲜培养基及不断切割或分离,进行连续多代的培养.外植体:植物组织培养中用来进行离体无菌培养的材料,可以是器官、组织、细胞和原生质体。

器官发生:指离体培养条件下的组织或细胞团分化形成不定根、不定芽等器官过程。

体细胞胚：由外植体可直接形成胚状体，外植体也可以经脱分化先形成愈伤组织，再由愈伤组织形成胚状体。

胚状体是由体细胞发育而来人工种子：通过将植物组织培养中所产生的体细胞胚或珠芽等包埋在“人工胚乳”和“人工种皮”里，制成的具有播种功能、类似天然种子的颗粒就称为人工种子。

繁殖系数：也叫增殖系（倍)数或增殖率，是指繁殖材料在一个培养周期内增殖的倍数。

污染：指在组织培养过程中培养基和培养材料滋生杂菌，导致培养失败的现象。

褐变：指在组织培养中，由于材料被切割而使多酚氧化酶活化将组织中的酚类物质氧化形成棕褐色的醌类物质，并向培养基中扩散，抑制培养物生长甚至导致其死亡的现象。

玻璃化：指组织培养过程中的特有的一种生理失调或生理病变，试管苗呈半透明状外观形态异常的现象。

悬浮培养：将游离的单细胞或小的细胞团，按照一定的细胞密度，悬浮在液体培养基中进行培养的方法。

第七章第4节细胞分化和植物细胞的全能性课题：细胞分化和植物细胞的全能性课时安排：1课时教材分析：通过以前生殖的类型、有丝分裂和减数分裂的学习，学生已经对高等生物种族的延续——繁殖是通过减数分裂和受精作用共同完成的；生物个体发育则由于细胞有丝分裂而得以完成这样的过程有了基本了解，但在个体发育过程中还缺失一环——细胞分化，本节教学便是补上这一环的，因为细胞分化主要出现在多细胞生物的发育过程中，是形成组织、器官乃至系统的基础。

通过向学生展示从受精卵发育成个体的过程，经过细胞分裂、生长和细胞分化，形成形态各异和功能不同的细胞的发育过程。

细胞分化不仅反映出细胞间形态结构和功能的差异，主要是因为细胞内蛋白质组成上的差异，这是细胞分化的分子基础。

通过组织培养实例说明细胞全能性的概念、分析植物组织培养与细胞全能性的关系，介绍植物组织培养技术的应用。

教学目标知识与技能：能举例说明细胞分化，能说出细胞分化与生物个体发育的关系。

能举例说明细胞全能性。

能说出园艺和农业生产上应用细胞全能性的例子。

过程与方法：观察人类的胚胎发育照片，说出从受精卵发育成个体过程中的细胞分化现象。

通过观察植物根尖装片，注意不同区域细胞形态结构和功能的差异，了解细胞分化的过程和意义。

情感态度和价值观：从植物组织培养的成功实例中，感悟植物组织培养技术对社会经济发展的价值和作用。

教学重点和难点：重点：细胞分化的概念和特点。

细胞全能性的概念和应用。

难点：细胞的全能性。

教学用具：自制PPT板书：第4节细胞分化和植物细胞的全能性一、细胞分化1、定义：同一来源的细胞逐渐发生形态结构、生理功能和蛋白质合成上的差异，这个过程称为细胞分化。

2、细胞分化是稳定、不可逆的。

二、植物细胞的全能性1、定义：单个细胞经细胞分裂和分化后仍具有形成完整生物体的潜能，就是细胞的全能性。

2、组织培养3、单倍体育种4、植物细胞组织培养理论基础：植物细胞具有全能性培养条件：无菌控制温度、PH和光照条件培养基：糖类、无机盐、维生素、植物激素过程：组织细胞——脱分化——愈伤组织——再分化——根和芽——完整植株。

植物细胞全能性和细胞分化一、植物细胞全能性1902年，Haberlandt提出了植物细胞的全能性理论，即植物的体细胞在适当条件下，具有不断分裂和繁殖、发育成完整植株的能力。

20世纪70年代，细胞全能性的概念被解释为：每一个细胞具有该植物的全部遗传信息，具有发育成完整植株的能力。

80年代，此概念又进一步被解释为：每一个植物细胞带有该植物的全部遗传信息，在适当条件下可表达出该细胞的所有遗传信息，分化出植物有机体所有不同类型的细胞，形成不同类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。

植物细胞培养中次生物质的产生及单细胞培养再生完整植株，都是细胞全能性的表现，只是表现形式不同而已。

植物体全部活细胞都是由细胞分裂产生的，每个细胞都包含着整套遗传基因。

但是，由于受到整个植株、具体器官或组织环境的束缚，致使植株中不同部位的细胞仅表现出一定的形态和功能。

但它们的遗传潜力并未消失，一旦脱离原器官或组织的束缚呈游离态，并在一定的营养和环境条件下培养，就可实现其全能性。

但是，由于目前技术水平的限制，还无法使所有的离体植物细胞都实现其全能性，而多数情况下离体细胞全能性的实现是在分生组织等全能性保持较好的细胞中进行的。

离体条件下，由于摆脱了原来供体（组织、器官或完整植株）的束缚，离体细胞（组织、器官）生命特征属性的表现过程和形式都将发生变化。

如在新陈代谢方面，离体细胞主要依靠培养基提供碳源，没有或很少进行光合作用；在调控能力方面，培养物从自养转变为异养；在生长发育与繁殖方面，离体细胞（组织、器官）可以改变原来的生长发育方向或进程，如离体细胞的胚胎发生、细胞脱分化等；在遗传变异与进化方面，离体培养可大大增加培养物的变异性，或使某些变异在短时间内大量扩增，改变其数量等。

但生物有机体总是处在严格而有序的动态平衡中，任何内环境的改变必然使旧的平衡打破而达到新的平衡。

植物体是由各个层次或小系统如基因水平、亚细胞水平、细胞水平、器官水平构成的生命大系统，各系统内和系统间的协调运行不仅是维持植物生长的先决条件，而且他们的动态平衡关系还制约其发育进程。

《细胞分化和细胞全能性》知识清单一、细胞分化细胞分化是指同一来源的细胞逐渐发生形态结构、生理功能和蛋白质合成上的差异。

简单来说，就是细胞从“相似”变得“不同”。

细胞为什么会分化呢？这主要是因为细胞在发育过程中，受到了基因的调控。

每个细胞都包含着生物体的全套遗传信息，但在特定的时间和空间，只有一部分基因会表达，从而决定了细胞的特性和功能。

细胞分化的过程是一个逐步进行的过程。

在胚胎发育的早期，细胞的分化程度较低，具有较大的发育潜力。

随着发育的进行，细胞逐渐分化为不同的组织和器官。

例如，在胚胎发育中，一些细胞会分化为神经细胞，形成神经系统；另一些细胞则会分化为肌肉细胞，构成肌肉组织。

细胞分化具有稳定性和不可逆性。

一旦细胞分化完成，形成了特定的细胞类型，通常情况下就不会再转变为其他类型的细胞。

但在某些特殊条件下，如细胞受到损伤或特定的实验处理，部分已经分化的细胞也可能重新获得分化的能力。

细胞分化的结果是形成了多种多样的细胞类型，从而构建了复杂的生物体。

不同类型的细胞在形态上有明显的差异。

比如，神经细胞具有细长的突起，用于传递信号；红细胞则呈双凹圆盘状，有利于运输氧气。

在生理功能上，各种细胞也各有所长。

心肌细胞能够有规律地收缩，推动血液流动；胰岛β细胞能够分泌胰岛素，调节血糖水平。

细胞分化对于生物体的生长、发育和维持正常生理功能具有至关重要的意义。

它使得生物体能够形成各种不同的组织和器官，实现各种复杂的生命活动。

如果细胞分化出现异常，可能会导致各种疾病的发生，如癌症就是细胞分化失控的一种表现。

二、细胞全能性细胞全能性是指细胞具有发育成完整生物体的潜能。

这意味着一个细胞，只要条件合适，就能够发育成一个完整的个体。

植物细胞具有较强的全能性。

例如，从一棵植物上取下一个细胞，经过适当的培养条件，可以发育成一棵完整的植株。

这在植物组织培养技术中得到了广泛的应用。

科学家们可以利用植物细胞的全能性，快速繁殖优良品种，培育无病毒植株等。