细胞分化和细胞全能性

第23课时细胞分化和全能性[目标导读] 1.结合实例概述细胞分化的概念、特点和实质。

2.结合植物的组织培育，阐述细胞全能性的概念。

[重难点击] 1.细胞分化的概念、特点和实质。

2.细胞全能性的概念。

一细胞分化1．细胞分化的概念(1)结合教材P100，归纳细胞分化的概念。

答案由一个或一种细胞经细胞分裂产生的后代，在形态结构和生理功能上渐渐发生稳定性差异的过程。

(2)简洁生物体全部体细胞都是由一个受精卵发育而来的，那么经细胞分化形成的各种细胞的细胞核内的遗传物质有没有发生变化呢？答案没有。

2．细胞分化的意义(1)结合教材P101观看植物的不同组织和细胞：用天竺葵的叶制作临时装片进行观看，将观看到的细胞和其形态结构进行连线(2)由上可知，同一片叶片中的不同细胞的形态结构和生理功能不同，但它们的最初来源都相同。

(3)在个体发育中，细胞分化能够增加细胞的类型，不同的细胞构成了生物体的组织和器官，执行不同的功能，所以细胞分化是生物个体发育的基础。

3．细胞分化的特点(1)细胞分化发生在生物体的整个个体发育的进程中，说明细胞分化具有长期性。

(2)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，说明细胞分化具有普遍性。

(3)争辩表明：将蛙的原肠胚时期将来发育成后肢的部分细胞移植到将来发育成背部的细胞中，这部分细胞不会随着四周细胞发育成背部，而是连续沿着原有的分化方向发育成一条后肢。

这种现象说明细胞分化具有不行逆性。

4．细胞分化的实质阅读教材P102，列出下列鸡的细胞所含有的基因和mRNA的种类，“＋”代表“有”，“－”代表“没有”。

项目类型卵清蛋白基因β珠蛋白基因胰岛素基因卵清蛋白mRNAβ珠蛋白mRNA胰岛素mRNA 输卵管细胞＋＋＋＋－－成红细胞＋＋＋－＋－胰岛素细胞＋＋＋－－＋据此说明，细胞分化是基因选择性表达的结果。

归纳总结细胞分裂与细胞分化是两种完全不同的生理过程。

但又不是毫无关联、确定孤立的。

列表比较如下：比较项目细胞分裂细胞分化细胞变化细胞数目增多细胞种类增多发生时间从受精卵开头发生在整个生命进程中意义保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性是生物体个体发育的基础联系(1)细胞分裂是细胞分化的基础，细胞的分裂与分化往往是相伴相随的。

《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，就是细胞从一种通用的“初始状态”变成具有特定功能和特征的“专门化状态”。

细胞分化的特点包括稳定性、持久性、不可逆性和普遍性。

稳定性意味着一旦细胞分化完成，其特定的形态和功能就会相对稳定；持久性是指细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中；不可逆性表示分化后的细胞通常不会再回到未分化的状态；普遍性则体现在几乎所有的多细胞生物都会经历细胞分化。

细胞分化的原因主要在于基因的选择性表达。

每个细胞都含有整套的遗传信息，但在特定的时间和空间，只有一部分基因会被激活表达，从而决定了细胞的特定分化方向。

例如，在肌肉细胞中，与肌肉收缩相关的基因会被表达，而在神经细胞中，则是与神经信号传导相关的基因得到表达。

细胞分化的意义十分重大。

首先，它使得多细胞生物能够形成各种不同类型的细胞和组织，从而构建出复杂的器官和系统，实现各种复杂的生理功能。

其次，细胞分化能够提高生物体对环境的适应能力，不同类型的细胞可以分工合作，应对外界环境的变化。

二、细胞全能性细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

具有全能性的细胞通常是受精卵和早期的胚胎细胞。

例如，植物细胞的全能性相对容易体现，通过植物组织培养技术，将植物的一小块组织或单个细胞培养成完整的植株，这就证明了植物细胞的全能性。

动物细胞的全能性表现相对较难，但细胞核具有全能性。

比如，克隆羊多利的诞生，就是将一只羊的乳腺细胞核移植到去核的卵细胞中，最终发育成一只完整的羊，这表明细胞核中包含了个体发育所需的全部遗传信息。

细胞全能性的实现需要一定的条件。

对于植物细胞，需要适宜的营养物质、激素、环境条件等；对于动物细胞，除了上述条件外，还需要将细胞核移植到去核的卵细胞中，或者通过诱导干细胞分化等技术手段来实现。

细胞全能性的研究在医学、农业等领域具有重要的应用价值。

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。

第3课细胞的分化、衰老和死亡【课标要求】1.说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性分化，形成了复杂的多细胞生物体。

2.描述在正常情况下，细胞衰老和死亡是一种自然的生理过程。

【素养目标】1.比较细胞的分化、衰老和死亡，建立细胞是一个统一整体的生物学观念。

(生命观念)2.分析细胞衰老、凋亡的特点，关注人体健康和科技发展。

(社会责任)【主干·梳理与辨析】一、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。

①普遍性：多细胞生物普遍具有。

②持久性：贯穿于生物体整个生命进程中。

③稳定性：已分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡。

④不可逆性：一般来说，细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的体细胞，不能反向进行。

(3)实质：在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的表达情况不同，即基因的选择性表达。

(4)意义。

①生物个体发育的基础。

②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。

2．细胞的全能性和干细胞：(1)细胞的全能性：(2)干细胞。

①概念：动物和人体内保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。

②类型：项目胚胎干细胞成体干细胞来源来自早期胚胎或原始性腺组织来自各种各样的组织功能可以分化成各种组织和器官具有分化成特定功能细胞的能力举例来自囊胚的内细胞团细胞骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞【思考辨析】1．肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。

(×)分析：肌细胞与幼红细胞中基因相同，但是mRNA、蛋白质不完全相同。

2．同一个体，茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强。

(√)3．哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆。

(√)4．克隆羊“多莉”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。

(×)分析：克隆羊“多莉”的诞生只证明了动物体细胞的细胞核具有全能性。