【课外阅读】“细胞分化”知识解读
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细胞分化的知识点总结1. 细胞分化的定义细胞分化指多能干细胞逐渐转变为特定类型细胞的过程。
在多能干细胞分化的过程中,细胞都会减少或犹如整个染色体基因家庭的部分基因表达,这样,它们只可能具有某些功能特定化的组织,器官或系统。
2. 细胞分化的类型细胞分化可分为两种类型:确定性细胞分化和可逆细胞分化。
确定性细胞分化:确定性细胞分化是指一种多能干细胞通过一系列程序性细胞行为的过程,使其作为终端细胞(如各种器官的特定类型细胞或合成特定分子的细胞)而实现其功能。
可逆细胞分化:可逆细胞分化是指已经分化成特定细胞类型的细胞,仍具备复杂功能的生物大分子合成和表达机制,可以在适当情况下,恢复到类似胚胎干细胞的状态,并表现为多功能性。
3. 多能干细胞的分化多能干细胞是一类未成熟细胞,不同于分化,它们可以分化成各种类型的细胞,在胚胎发育和自我更新中起到关键作用。
干细胞分化与多能性的研究,是未来再生医学和干细胞医学工程研究的一个重要方向。
4. 细胞分化的调控细胞分化是一个复杂的过程,在这个过程中,细胞通过若干分子信号、转录因子和环境因素等进行调控,以确保细胞分化的方向和发育过程的正常进行。
这些调控因素可以穿插干细胞生物学的不同阶段和势能,发挥其生物学功能。
5. 分化相关的基因表达在细胞分化过程中,细胞的基因表达模式也会发生改变。
通过转录因子和表观遗传机制等调节,多能干细胞中特定的基因表达被关闭,而相应的细胞类型特异性基因表达被打开,以使得细胞朝特定方向分化。
6. 分化相关的细胞信号传导在细胞分化的过程中,细胞与周围环境之间的交流和信号传导至关重要。
通过各种信号通路和分子,细胞可以感知和响应外部环境的变化,从而调节自身的命运和功能。
7. 胚胎发育中的细胞分化在胚胎发育过程中,多能干细胞逐渐分化为各种类型的细胞,建立起各种组织和器官的结构。
这一过程严格受到一系列分子信号、转录因子和外界环境的调控,以确保胚胎的正常发育。
8. 成体发育中的细胞分化在成体发育过程中,细胞分化仍在继续进行,以维持器官和组织的正常功能。
【高中生物】高中生物知识点(细胞分化)
细胞分化是指在个体发育中,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。
它是一种持久性的变化,发生在生物体的整个生命过程中,但在胚胎时期达到最大限度。
经过细胞分化,生物体内会形成各种不同的细胞和组织,这
种稳定性的差异是不可逆的。
细胞分化程度:体细胞>胚胎细胞>受精卵
但科学研究证实,高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力,即保持着全
能性。
细胞全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性。
生物体
的每一个细胞都包含有该物种所特有的全部的遗传信息,都有发育成为完整个体所必需的
全部遗传物质。
理论上,生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。
细胞全能性的大小:
受精卵>胚胎细胞>体细胞
通常情况下,生物体内细胞并没有表现出全能性,而是分化成为不同的细胞、组织,
这是基因在特定的时间和空间条件下基因的选择性表达的结果。
为大家整理的
高中生物
知识点(细胞分化)就到这里,同学们一定要认真阅读,希望对大家的学习和生活有
所帮助。
感谢您的阅读,祝您生活愉快。
必修一生物细胞分化知识点生物细胞分化是指细胞在发育过程中逐渐转变为不同类型的细胞,发挥不同的功能。
以下是必修一生物中的细胞分化知识点:1. 细胞分化的概念:细胞分化是指通过基因表达调控,细胞逐渐从一种原始状态转变为特定类型细胞的过程。
2. 细胞分化和体细胞的关系:体细胞是指构成机体各种组织和器官的细胞,它们通过分化形成具有特定功能的细胞。
3. 多能性细胞和无能细胞:多能性细胞是指具有分化能力的细胞,如胚胎干细胞和诱导多能性干细胞。
无能细胞是指已经分化为特定类型细胞,丧失再分化能力的细胞,如神经细胞、肌肉细胞等。
4. 细胞分化的影响因素:细胞分化受到基因调控、细胞外环境的影响,如邻近细胞的信号分子、营养供给、物理因素等。
5. 细胞分化的标志:细胞分化后,细胞形态、结构、化学成分及功能发生明显变化,这些变化可作为细胞分化的标志。
6. 分化过程的调控:细胞分化受到一系列基因调控网络的调控,主要包括转录因子、细胞周期调控因子等。
这些调控网络逐步激活或抑制特定基因的表达,以促进细胞特定功能的发挥。
7. 细胞分化的类型:细胞分化可分为成细胞分化和分裂后分化两种类型。
成细胞分化是指细胞在分裂后立即分化为不同类型细胞。
分裂后分化是指细胞在分裂后经历多次细胞周期,然后再分化为不同类型细胞。
8. 细胞分化与细胞特化:细胞分化是指细胞从一种状态转变为特定类型细胞的过程,而细胞特化是指细胞在此基础上进一步调整和适应环境,发挥特定功能的过程。
9. 细胞分化与发育:在胚胎发育过程中,细胞分化在不同发育阶段起到重要作用,决定了不同组织和器官的形成与功能发挥。
10. 细胞分化的应用:细胞分化的研究对于生物医学应用具有重要意义,如干细胞治疗、组织工程学等。
这些知识点可以帮助理解生物细胞分化的基本概念、过程和影响因素,为后续学习提供基础。
生物必修一细胞分化知识点细胞分化是细胞在发育过程中逐渐从未定向的原始状态向特定细胞类型的发展方向发生的一种形态学改变和细胞功能的转变。
细胞分化对于生物的生长发育及组织结构的形成都具有重要的作用,因此在高中生物必修一课程中,对于细胞分化的知识点也十分重要。
一、细胞分化的概念细胞分化是细胞在发育过程中经历了从未定向的原始状态到特定细胞类型的发展方向发生的一种形态学改变和细胞功能的转变。
细胞分化成为了胚胎发育和成体细胞更新过程中的重要过程。
二、细胞分化的特征1. 细胞分化是细胞命运转换的结果,它使得细胞从原始状态到具有特殊功能的状态。
2. 细胞分化是一个逐渐高度特化的过程,一个细胞分化成为一个特定细胞类型时,它的形态、大小、结构和生理特征等都会发生变化。
3. 分化后的细胞具有更加有序化的细胞结构和更加复杂的细胞功能,能够针对更具体的生物学任务。
三、细胞分化的调控1. 细胞内蛋白质表达的调控:细胞分化的一个重要调控因素就是在蛋白质表达中的调控。
通过基因的转录和翻译,细胞可以合成不同的蛋白质,从而分化出具有不同特殊功能的细胞。
2. 细胞外因素对细胞分化的影响:细胞分化也可以受到不同的细胞外因素的影响,包括生长因子、信号通路和基质质量等等。
四、细胞分化与多能性1. 多能性细胞:多能性细胞指未发生分化的自我更新能力较强的细胞,能够通过细胞分化为不同或相同类型的细胞。
例如:干细胞。
2. 单能性细胞:单能性细胞指已经发生分化,具有特定性质和功能的细胞。
例如:神经细胞、肌肉细胞等。
3. 多能性细胞的应用:多能性细胞在医学科研中有着很好的应用前景,如利用干细胞科技进行再生医学等。
细胞分化是生物学研究中的重要内容,它对于生物的生长发育及组织结构的形成具有着重要的作用。
熟悉细胞分化的知识点,有助于我们更好地理解生命的奥秘,探究复杂细胞功能和人体发育过程中的基本规律。
细胞的分化名词解释
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,叫做细胞分化。
细胞分化是一种持久性的变化,一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
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。
细胞分化的意义:细胞分化是生物个体发育的基础;细胞分化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。
细胞分化的原因:细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果,即在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
《细胞的分化》讲义在我们奇妙的生命世界中,细胞的分化是一个极其重要的过程。
它就像是一位神奇的建筑师,精心塑造着生物体的形态和功能。
细胞分化,简单来说,就是一个原始的、未特化的细胞逐渐转变为具有特定形态、结构和功能的细胞的过程。
让我们从生命的最初开始讲起。
当受精卵形成后,它就是一个全能性的细胞,具有发育成完整个体的潜能。
这个受精卵会不断分裂,产生的子细胞起初在形态和功能上基本相似。
但随着发育的进行,这些细胞开始走上不同的“道路”,逐渐分化出各种类型的细胞。
比如,在胚胎发育过程中,一部分细胞会分化成为构成神经系统的神经细胞,它们能够传递和处理信息;另一部分细胞则会分化成为肌肉细胞,负责身体的运动;还有一些会成为上皮细胞,形成身体的各种表面和腔道的衬里。
那么,细胞是如何知道自己要分化成哪种特定类型的细胞呢?这背后有着复杂而精细的调控机制。
基因的选择性表达在细胞分化中起着关键作用。
每个细胞都包含着生物体的全套基因,但在特定的时间和环境下,只有一部分基因会被激活表达,而其他基因则保持沉默。
比如,当一个细胞要分化成为肌肉细胞时,与肌肉发育相关的基因会被开启,从而合成特定的蛋白质,使细胞逐渐具备肌肉细胞的特征。
细胞所处的环境也对其分化方向产生影响。
周围细胞分泌的信号分子、细胞外基质的成分等,都能给细胞提供“指令”,引导它们进行分化。
细胞分化的过程是高度有序和精确调控的。
一旦出现异常,就可能导致疾病的发生。
例如,癌细胞就是细胞分化失控的结果。
正常细胞在一定条件下会停止分裂或者按照预定的程序进行分化,而癌细胞则不受这些控制,无限增殖并且失去了正常的细胞功能。
细胞分化不仅在个体发育中至关重要,在医学领域也有着重要的意义。
在再生医学中,科学家们致力于研究如何诱导细胞分化,以修复受损的组织和器官。
比如,通过特定的培养条件和诱导因子,让干细胞分化成为心肌细胞,有望用于治疗心脏病。
对于癌症的治疗,了解癌细胞分化异常的机制,可以为开发新的治疗方法提供思路。
《细胞分化形成组织》知识清单细胞,这个构成生命的基本单位,它们的分化过程就如同一场精妙绝伦的舞蹈,最终形成了各种组织,共同演绎着生命的奇迹。
一、细胞分化的概念细胞分化,简单来说,就是在个体发育中,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。
打个比方,最初的细胞就像是一群刚刚入学的学生,他们都有着相似的潜力和可能性。
但随着时间的推移,通过不同的学习和培养,他们逐渐发展出了各自独特的技能和特长,有的擅长数学,有的擅长语文,有的擅长艺术。
这就类似于细胞在分化过程中逐渐形成了不同的类型。
二、细胞分化的特点1、持久性细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中,但在胚胎时期达到最大限度。
也就是说,从受精卵开始,细胞分化就已经启动,并且一直持续到生命的终结。
2、稳定性和不可逆性一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到细胞死亡。
这就好像一个人选择了自己的职业道路后,通常不会轻易改变。
3、普遍性细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,无论是植物还是动物,都离不开细胞分化。
三、细胞分化的原因细胞分化的原因主要是基因的选择性表达。
我们知道,细胞中都包含着整套的遗传信息,就像一个图书馆里存放着所有的书籍。
但在不同的细胞中,只有特定的基因会被“打开”并表达,而其他基因则处于“关闭”状态。
这就决定了细胞会朝着不同的方向分化。
四、细胞分化的意义1、形成各种不同的组织和器官如果细胞不进行分化,所有的细胞都一样,那么生物体就无法形成复杂的结构和多样的功能,就像一座城市如果只有一种建筑,那它的功能必然是单一和有限的。
2、维持生物体的正常生长和发育细胞分化使得生物体在生长过程中能够有序地发展,各个组织和器官能够协调工作,共同完成生命活动。
五、组织的形成当细胞分化到一定程度,具有相似形态、结构和功能的细胞群就会聚集在一起,形成组织。
1、上皮组织由上皮细胞构成,细胞排列紧密,具有保护、分泌等功能。
比如覆盖在体表的皮肤上皮,以及消化道内表面的上皮等。
【生物知识点】细胞分化的特点及影响因素
细胞分化是指同一来源的细胞逐渐产生出形态结构、功能特征各不相同的细胞类群的过程。
接下来让我们看一下细胞分化的热点和影响因素。
①细胞分化的潜能随个体发育进程逐渐“缩窄”,在胚胎发育过程中,细胞逐渐由“全能”到“多能”,最后向“单能”的趋向,是细胞分化的一般规律;
②细胞分化具有时空性,在个体发育过程中,多细胞生物细胞既有时间上的分化,也有空间上的分化;
③细胞分化与细胞的分裂状态和速度相适应,分化必须建立在分裂的基础上,即分化必然伴随着分裂,但分裂的细胞不一定就分化。
分化程度越高,分裂能力也就越差;
④细胞分化具有高度的稳定性,正常生理条件下,已经分化为某种特异的、稳定类型的细胞一般不可能逆转到未分化状态或者成为其他类型的分化细胞;
⑤细胞分化具有可塑性,已分化的细胞在特殊条件下重新进入未分化状态或转分化为另一种类型细胞的现象。
①胞外信号分子:包括近端组织的相互作用和远距离细胞的相互作用。
近端组织的相互作用通过细胞生长分化实现的。
远距离细胞的相互作用对细胞分化的影响主要是通过激素调剂实现。
②细胞记忆与决定:细胞记忆使得细胞在其形态、结构和功能等分化特征尚未表现出来就已经确定了细胞的分化命运,这就是细胞决定。
③受精卵细胞质的不均一性:在细胞分裂时mRNA不均一的分配到子细胞中,从而决定细胞分化的命运。
④细胞间的相互作用与位置效应:改变细胞所处的位置可导致细胞分化方向的改变。
此即位置效应。
⑤环境对性别的决定
⑥染色质变化与基因重排对细胞分化的影响
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第六章细胞的生命历程第二节细胞的分化【学习目标】1.阐明细胞分化的概念,说出细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果,是形成多细胞生物体的必要过程。
2.举例说明细胞的全能性在植物组织培养和动物克隆等方面的应用。
3.说出干细胞的特点,关注干细胞在医学上的应用。
自主学习一、细胞分化及其意义1.细胞分化的概念在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在上发生稳定性差异的过程。
2.细胞分化的特点(1):细胞分化在生物界中普遍存在,是生物个体发育的基础。
(2):细胞分化是一种持久性的变化,发生在整个生命进程中,且胚胎时期分化达到最大限度。
(3):一般来说,已经分化的细胞一直保持分化后的状态,直到死亡。
(4):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.细胞分化的意义:(1)生物的基础。
(2)使细胞趋向。
有利于。
4.细胞分化的原因就一个个体而言,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,这是细胞中的基因的结果,既在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
二、细胞的全能性1.细胞的全能性概念细胞经分裂和分化后,仍具有或的潜能和特性。
2.细胞具有全能性的原因细胞内含有。
3.实例(1)植物组织培养①过程(以胡萝卜组织培养为例)②条件:离体状态,给予适当的营养(水、无机盐、植物激素、糖类等物质)和其他外界条件。
③结论:的植物细胞仍具有全能性。
④应用:通过,快速繁殖花卉和蔬菜等作物;拯救濒危物种。
(2)克隆动物的培养(动物体细胞核移植)①过程(以非洲爪蟾的核移植为例)②结论:已分化的仍具有全能性。
三、干细胞1.干细胞的概念干细胞是一类具有能力的细胞,是能生成各种组织器官的原始细胞。
机体内的各种细胞、组织和器官都是干细胞分化发育而来的。
2.特点①具有能力。
②在动物和人体内,数量。
3.实例:人骨髓中的许多造血干细胞能通过增殖和分化不断产生。
4.应用:医学上,干细胞的研究为器官移植提供了新的思路,为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
《细胞分化》讲义在我们神奇的生命世界中,细胞分化是一项极其重要的生命活动。
简单来说,细胞分化就是一个细胞从最初的“未定型”状态逐渐发展成为具有特定功能和形态的细胞的过程。
这就好像是一群刚刚入学的孩子,他们在经过一段时间的学习和培养后,各自找到了自己擅长和喜欢的方向,有的成为了科学家,有的成为了艺术家,有的成为了运动员等等。
细胞分化的概念听起来可能有点抽象,但实际上它在我们的生命历程中无处不在。
从一个受精卵开始,经过一系列的分裂和分化,最终形成了我们身体内各种各样的细胞类型,如神经细胞、肌肉细胞、血细胞等等。
这些不同类型的细胞协同工作,才使得我们的身体能够正常运转。
那么,细胞分化是如何发生的呢?这背后有着一系列复杂而精妙的调控机制。
首先,基因的选择性表达是细胞分化的关键。
我们的细胞都包含着整套的遗传信息,就像一个装满了各种工具的大工具箱。
但在不同的细胞中,只有特定的一些基因会被“打开”,表达出相应的蛋白质,从而赋予细胞特定的功能和特征。
比如,在神经细胞中,与神经信号传递相关的基因会活跃表达,而在肌肉细胞中,则是与肌肉收缩相关的基因发挥主要作用。
其次,细胞所处的环境也对细胞分化起着重要的引导作用。
细胞就像是生活在一个社区中的居民,周围的环境会影响它们的发展方向。
例如,某些化学信号分子可以刺激细胞朝着特定的方向分化。
这些信号分子可以来自细胞自身,也可以来自周围的其他细胞或者组织。
再者,细胞之间的相互作用也在细胞分化中扮演着重要角色。
细胞之间通过直接接触或者分泌信号分子进行交流和协调。
比如,在胚胎发育过程中,不同区域的细胞之间的相互作用决定了器官的形成和发育。
细胞分化具有很多重要的意义。
对于个体发育来说,细胞分化是形成各种组织和器官的基础。
如果细胞不能正常分化,就会导致发育异常,甚至出现先天性疾病。
在维持细胞和生物体的正常功能方面,不同类型的细胞各司其职,共同完成生命活动所需的各种功能。
例如,神经细胞负责传递信息,肌肉细胞负责运动,血细胞负责运输氧气和养分等等。
【初中生物】初中生物知识点:细胞的分化组织:
由形态、结构和功能相似的细胞组合而成的细胞群。
这种细胞群称为组织。
细胞分化:
受精卵通过细胞分裂产生新细胞。
随着新细胞的不断生长,少数细胞仍保持较强的分裂能力,形成具有分裂能力的细胞群;另一部分细胞停止分裂活动。
根据它们未来的生理功能,这些细胞在形态和结构上逐渐发生变化,逐渐形成许多形态、结构和功能不同的细胞群。
这是细胞分化。
细胞分化的结果是组织的形成,如图所示:
细胞分化的特点:
细胞分化是一种持久的变化。
细胞分化不仅发生在胚胎发育过程中,而且贯穿整个生命周期,以补充衰老和死亡细胞,例如多能干细胞分化为不同血细胞的细胞分化过程。
一般来说,分化的细胞会一直分化到死亡。
细胞分化的结果是不同组织的形成。
细胞分化和细胞分裂的区别:
细胞分化是指细胞分裂产生的新细胞。
起初,它们在形态和结构上非常相似,并且具有分裂能力。
后来,除了一小部分细胞仍保持分裂能力外,大多数细胞丧失了分裂能力。
在发育过程中,它们的形态、结构和功能发生了不同方向的变化。
细胞分化的结果是各种组织的形成。
细胞分裂是指一个细胞分裂成两个细胞的过程。
在细胞分裂过程中,细胞核中的遗传物质被复制,新的细胞核包含与原始细胞相同的遗传物质。
细胞怎样构成生物体知识梳理:。
高考生物一轮专题知识梳理第12讲细胞的分化、衰老与死亡1.细胞的分化。
提醒①细胞分化程度越高,细胞的分裂能力就越低。
②分化的细胞不一定不再进行分裂,如B淋巴细胞等,接受抗原刺激后仍可再分裂。
③同一个体不同类型的分化细胞内,遗传物质相同,mRNA和蛋白质并非完全不同。
2.细胞的全能性。
(1)细胞的全能性: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。
(2)植物细胞的全能性。
提醒①未脱离植物体的细胞不能表现出全能性。
②分化程度高的细胞其全能性不一定低,如卵细胞。
(3)动物细胞细胞核的全能性。
(4)干细胞。
正误判断(1)人体肌细胞与幼红细胞中基因、mRNA、蛋白质均不同。
(×)(2)胰岛B细胞有胰岛素基因而无抗体基因,故可以产生胰岛素而不能产生抗体。
(×)(3)ATP合成酶基因在不同细胞中选择性表达。
(×)(4)同一个体茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强。
(√)(5)克隆羊“多莉”的诞生证明了动物体细胞仍然具有全能性。
(×)(6)用动物胚胎干细胞培育出组织和器官体现了动物细胞的全能性。
(×)教材微点1.(必修1 P118“思考·讨论”)上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞都源自早期胚胎细胞,正常情况下,它们不能(填“能”或“不能”)恢复成早期胚胎细胞;就这四种组织来说,一种组织的细胞不能(填“能”或“不能”)转变成其他组织的细胞。
2.(必修1 P121“与社会的联系”)为什么可以利用干细胞培养组织、器官来修复受到损伤的组织、器官?提示因为干细胞具有分裂、分化的能力,可培养出组织或器官。
长句突破1.(概念辨析)[全国卷Ⅱ,T40(4)]与克隆羊“多莉”培育成功一样,其他克隆动物的成功获得也证明了已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
2.(科学思维)平滑肌细胞能合成肌动蛋白,而神经细胞不能合成的原因是控制合成肌动蛋白的基因仅在平滑肌细胞中表达,在神经细胞中不表达。
【课外阅读】“细胞分化”知识解读
一、细胞分化
1、概念:在生物个体发育的过程中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态
..、结.
构.和功能
..上发生稳定性差异的过程
2、特点
(1)持久性:细胞分化贯穿于生物体的整个生命过程,在胚胎时期达到最大程度
(2)不可逆性:一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡
但也有特殊的情况,如①离体状态的植物细胞经脱分化后,恢复为具有发育成完整个体的能力;②造血干细胞的子细胞可能发生不可逆转的分化,也可能还保留着分裂能力如B 淋巴细胞可以增殖分化成记忆细胞和浆细胞
(3)普遍性:细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础
(4)渐变性:细胞分化是一种逐渐变化的过程
(5)稳定差异性:细胞分化改变了细胞的形态、结构和功能,增加了细胞的种类(这是不同细胞之间的不同点);但不改变细胞的数目和遗传物质(这是不同细胞之间的相同点)
3、原因
(1)内因:基因的选择性表达(不同细胞中的基因在不同时间和不同空间的表达)(2)外因:细胞所受的各种因素的影响
①细胞分化的基础是核基因的选择性表达,它需要细胞质的协调作用细胞质的不均匀分布,细胞质中的某些物质影响到细胞核中基因的选择性表达,决定着后代细胞的分化方向,也决定着成体细胞的分化方向
②细胞质中的信号分子可以通过核孔定向运输进入细胞核,结合在核DNA上,对核基因的选择性表达起着调控作用,因此核质的相互作用是细胞完成各种生理功能的先决条件细胞表面受体接受细胞外信号后转换而来的细胞内信号称为第二信使,已知的第二信使种类很少,但却能转递多种细胞外的不同信息,调节大量不同的生理生化过程,这说明细胞内的信号通路具有明显的通用性第二信使都是小的分子或离子,细胞内有五种最重要的第二信使:cAMP(环磷酸腺苷)、cGMP(环磷酸鸟苷)、1,2—二酰甘油、1,4,5-三磷酸肌醇、Ca2+ 等而将细胞外的信号(如各种激素)称为第一信使
4、细胞分化发生时期:一般发生在分裂间期,即两次分裂之间,或是发生在细胞永久停止分裂以后胚胎时期、有丝分裂、减数分裂时期都存在细胞分化的现象
5、结果:形成不同的组织和器官
(基因的选择性表达→细胞分化→形成不同的组织和器官)
6、意义:细胞分化是个体发育的基础
个体发育是通过细胞增殖、细胞生长和细胞分化来实现的细胞增殖只能是细胞树木的增加,细胞生长只能使细胞体积增大只有通过细胞分化才能产生出不同形态、不同结构和不同功能的细胞,由这些不同的细胞再构成组织,进而形成胚胎、幼体,并发育成成体
二、细胞增殖(细胞分裂)与细胞分化的关系
1、联系
(1)细胞分裂与细胞分化是相伴相随的常常表现出边分裂边分化的现象,细胞在增殖过程中也有分化,而在分化过程中也能继续增殖
(2)随着细胞分化的深入,细胞的分裂能力逐渐下降,最后高度分化的细胞同时失去了分裂能力通常分化程度高的细胞,增殖能力较差或失去增殖能力如神经细胞达到高度分化的地步,因此它们不能再转变为其他类型的细胞,而且也失去了分裂的能力在这种情况下,分化是永久的,是不可逆转的但在另一些情况下,分化又是暂时和可逆的,如造血器官中的网状细胞,分化程度较低,能形成血细胞或结缔组织中的各种细胞
分化程度与分裂能力呈现出“反相关”的关系:
分裂能力越高,分化能力越高,分化程度也就越低(如胚胎干细胞、癌细胞);
分化程度越高,分裂能力越低,分化能力也就越低,(如肌肉细胞、神经细胞)
(3)细胞增殖是细胞分化的基础,细胞分化是细胞增殖的升华细胞分裂是量变,细胞分化是质变细胞分化并不是单个细胞少数细胞的孤立的变化,而必须以细胞增殖生成一定数量的细胞的基础上因此,从某种意义上,细胞分化是以细胞增殖为基础的
2、区别
细胞分裂(有丝分裂)是产生相同的细胞,其特点具有一定的周期性和局限性;细胞分化是基因的选择性表达,其特点具有稳定性、渐变性等
三、细胞的全能性
1、概念:已分化的细胞,仍具有发育成完整个体的潜能
2、原因:已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体,并携带有本物种相同的DNA 分子因此,已分化的细胞,仍具有发育成完整个体的潜能
3、细胞全能性表达的差异
高度分化的植物细胞仍具有发育成完整植物体的能力
高度分化的动物细胞,它的全能性受到限制,具体来说,是因为其细胞质失去了诱导能力,限制了细胞的全能性,所以致使整个细胞不能表现出全能性但动物细胞的细胞核具有全能性,因为其核内含有保持物种遗传性所需的全套遗传物质,这在“克隆羊”实验已得到证
明现在一般说法是动物细胞的全能性受抑制,因为实验还未能证明动物细胞具有全能性一般情况下,分化程度越高,全能性表达越难,两者呈现出“反相关”的关系:
植物细胞的全能性>动物细胞的全能性;
受精卵>生殖细胞>体细胞;
增殖细胞>不增殖细胞
4、植物细胞的全能性表达的条件
(1)离体状态;
(2)一定的营养物质(无机盐、蔗糖、维生素、有机添加物)和植物激素(生长素和细胞分裂素);
(3)其它外界条件(无菌条件,适宜的温度、pH等)
在高度分化的植物细胞中,含有本物种全套遗传物质因此在适宜条件下,这种活细胞仍然具有发育成和亲本相同的完整植株的能力,即具有细胞的全能性
在生物体内,细胞并没有表现出全能性,而是分化成为不同的组织、器官,这是由于受基因选择性表达的调控,一般要进行定向的、不可逆转的分化,细胞中的基因会有选择地表达出各种蛋白质,从而构成生物体的不同组织和器官,因此其全能性不能表现出来当植物细胞脱离原来所在的植物体或组织而处于离体状态时,在一定的营养物质(水、无机盐和小分子有机物等)、激素(生长素和细胞分裂)和其他外界条件(无菌、适宜的温度、pH等)的作用下,就可能表现出全能性,通过脱分化和再分化,最终发育成完整的植株
四、干细胞
1、概念: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干细胞是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称之为“万用细胞”
2、人体干细胞的分类
(1)全能干细胞:受精后的最初几个小时内,受精卵分裂为一些完全相同的全能细胞它具有形成完整个体的分化潜能与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力全能干细胞,可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型,从而可以进一步形成人体的任何组织或器官,最终发育成一个完整的人胚胎干细胞就属于此类人类的精子和卵子结合后形成受精卵,这个受精卵就是一个最初始的全能干细胞
(2)多能干细胞:大约在受精后四天,经过几个循环的细胞分裂之后,这些全能细胞开始特异化但是这些细胞仍具有多向分化的潜能,可以分化形成除自身组织细胞外的其他组织细胞,如造血干细胞、神经干细胞、皮肤干细胞等分别可以发育成为血液、神经、皮肤等以外的组织但是已经不能发育成一个人类多能干细胞可直接复制各种内脏器官和修复组织人类寄希望于利用干细胞的分离和体外培养,在体外繁育出组织或器官,并最终通过组织或器官移植,实现对临床疾病的治疗
(3)专能干细胞:它是由多能干细胞进一步分化而成的专能干细胞只能分化成某一类型的细胞,比如神经干细胞,可以分化成各类神经细胞;如造血干细胞,它能产生红细胞、白细胞和血小板又如皮肤干细胞,它能产生各种类型的皮肤细胞。