第六章细胞的生命历程
第2节细胞的分化
一、教学目标与核心素养
1.生命观念∶不同组织细胞的执行情况不同，导致了形态、结构和功能多样的细胞，它们有序地组织在一起形成一个有机的整体。
2.科学思维∶基于基因选择性表达的本质，掌握细胞分化的特点；基于各类细胞的遗传信息，理解细胞的全能性。
3.社会责任∶能够通过实验设计、实验分析等方法，探究影响细胞生命历程的外界因素，养成关爱生命、关爱健康的习惯。
二、教学重点和难点
教学重点：
1．细胞分化的概念和意义。
2．细胞全能性的概念及实例。
教学难点：细胞的全能性。
三、课前准备
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四、教学过程
一、导入新课
问题探讨：
1. 从受精卵发育到胎儿，细胞数量的增加是通过何种细胞分裂方式进行的？
（有丝分裂。
主要特征是染色体复制后平均分配到子细胞，维持了亲子代细胞之间遗传的稳定性。
）
2. 仅有细胞的增殖，受精卵能发育成多细胞生物体吗？
（不能，细胞增殖的结果是形成形态、功能相同的细胞团。
这种细胞分裂产生的子代细胞与亲代细胞相比，遗传物质不会改变。
也就是说在受精卵的发育过程中，只有细胞的增殖和生长是远远不够的，还有细胞的分化。
）二、讲授新课
胚胎发育过程中，前期和后期有什么不同？
（胚胎发育的早期，各个细胞彼此相似；它们都来自受精卵的分裂，具有相同的遗传物质。
）
细胞增殖的同时，这些细胞逐渐向不同方向变化，红细胞和心肌细胞都来自一群相似的胚胎细胞。
后来，有的细胞发育为红细胞，合成运输氧的血红蛋白；有的细胞发育为肌细胞，合成行使运动功能的蛋白质。
这些细胞内的DNA一样吗？
（一样，都是来自受精卵的有丝分裂，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核。
）
我们看到了组成胎儿的各种细胞组织，就是因为细胞变化方向不同，使它们从相似的早期胚胎细胞变成了形状结构各异的各种各样的细胞和组织，这些不同的细胞、组织就组成了一个完整的生物体——胎儿。
认识到这里，同学们明白什么是细胞分化吗？
（一）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，叫细胞分化。
（1）分化的对象：一个或一种细胞。
（2）分化的结果：产生形态、结构、功能不同的细胞。
植物体的生长过程中存在分化现象吗？
在同一植物体中，叶肉细胞中的细胞质有大量的叶绿体，能够进行光合作用；表皮细胞具有保护功能，细胞质中没有叶绿体，而在细胞壁上有明显的角质层等等。
同一植物体的这些细胞也都来自一群彼此相似的早期胚胎细胞。
2.细胞分化的特点
思考：下列事实分别说明了细胞分化的什么特征？
资料一：细胞分化发生在整个生命进程中。
（持久性）
资料二：黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素；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。
（稳定性）
资料三：人体不同类型细胞之间的差异是稳定不变的，都不能恢复到原来胚胎细胞的形态和结构。
（不可逆性）细胞分化是否意味着细胞中遗传物质的改变？
（遗传物质没有改变，不同组织的细胞共同来源于受精卵，经有丝分裂产生。
）
3. 细胞分化的原因
就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传信息，但形态、结构和功能却有很大差异，这是怎么回事呢？
原来，在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的，例如在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白合成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反。
结论：细胞分化是遗传信息执行情况不同导致的，也可以称为基因的选择性表达。
4. 细胞分化的结果
产生形态、结构、功能不同的细胞。
5. 细胞分化的意义
（1）细胞分化是个体发育的基础。
（2）使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
①②分别是什么生命现象？
（①为细胞分裂，②为细胞分化）
两者有何区别和联系呢？
细胞分化具有稳定性、不可逆性，是不是细胞一旦分化就不再具有分裂分化能力？
1958年，美国科学家斯图尔德将胡萝卜韧皮部的一些细胞放入培养液中培，结果这些细胞旺盛地分裂和生长，最终长成一株新的植株。
在离体状态下，给予细胞一定条件，高度分化的细胞仍具有发育成完整个体的能力，这就是细胞的全能性。
细胞的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。
（二）细胞的全能性
1. 定义：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
思考：为什么高度分化的植物细胞还具有发育成个体的潜能？
（细胞内含有本生物物种全套的遗传信息）
植物细胞都具有全能性，那动物细胞呢？
科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验，将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。
到目前为止，人们还不能将单个分化的动物体细胞直接培养成的个体。
说明高度分化的动物细胞从整个细胞来说，细胞全能性受到抑制。
但通过核移植技术形成的重组细胞，具有全能性。
也就是说，已经分化的动物体细胞的细胞核仍然保持着全能性。
遗传物质主要存在于细胞核中。
2. 动植物细胞全能性的应用：
（1）快速繁殖花卉、蔬菜等。
（2）拯救珍稀、濒危动植物。
（3）克隆人体器官，用于器官移植。
除受精卵外，生物体内有没有具有分裂分化能力的细胞？
正如植物体内分生组织的细胞具有分化能力一样，动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
例如，人的骨髓中有许多造血干细胞，它们能够通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去。
按全能性的大小可分为
（1）全能干细胞：具有无限分化潜能，能分化成各种组织和器官，如胚胎干细胞。
（2）多能干细胞：具有分化出多种组织细胞的潜能，如多能骨髓造血干细胞。
（3）专能干细胞：由多种干细胞分化而来，只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化，如神经干细胞。
