细胞的分化教案2
- 格式:doc
- 大小:32.00 KB
- 文档页数:7
细胞的分化高中优秀教案案例细胞的分化高中优秀教案案例一教学设计思路新课程改革的四项基本理念是提高生物科学素养、面向全体学生、倡导探究性学习和注重与现实生活的联系。
生物学教育的基本任务是培养和提高学生的生物科学素养,它反映了一个人对生物领域中核心基础内容的掌握情况。
本节教学设计围绕“细胞分化”这一核心概念,用感性信息,让学生通过听、看、思考等形式领悟分化的内涵。
通过对科学史上经典实验的分析引导学生逐步探究分化对生命的意义及其与现实生活的联系,建立关于细胞分化的原因、时间、结果、特点、意义等概念要素,从而达到课程标准所要求的理解层次。
科学史资料的分析旨在让学生领悟科学发展与实验探索关系的同时逐渐丰富对细胞的全能性的认识,关注引起细胞分化与全能性体现的内外因素,不同细胞全能性表现能力的差异,同时从外因和内因小结出细胞分化的两个特点。
这样的设计,使整节课始终围绕细胞分化这一主要线索,既突出了重点又将知识进行了联系,加深了学生对细胞分化的理解。
二.教材分析(1)知识铺垫少,内容抽象。
本节内容学生之前接触到的相关知识储备少,且细胞分化是无法直接观察到,学生缺少切身体会,在没有基因选择性表达的这一概念基础上进行细胞分化的学习,对理解细胞分化的概念和意义十分困难。
(2)与遗传、现代生物技术等多方面知识联系紧密。
由于细胞分化过程受机体严格精巧的控制,但其内部遗传物质一般却是相同的,因此与全能性相关。
根据细胞的分化潜能的大小可以进行分类。
所以,细胞全能性、干细胞、癌细胞都是围绕细胞的分化拓展而来的。
它既是对细胞分裂等知识的延伸,又为学习遗传变异打下基础。
同时,植物细胞和动物细胞不同的能力又是选修教材中克隆技术和胚胎工程的理论基础,因此,本节内容与其他知识的联系紧密。
三.学情分析高中学生具备一定的自主学习能力,能够通过阅读教材获得知识的前认知。
但由于缺少感性认识,学生对细胞分化的理解只是停留在对概念的描述上,理解十分困难,遇到相似的现象不会判断是否是细胞分化。
一、教学目标1. 让学生了解细胞分化的概念,理解细胞分化的特点和意义。
2. 让学生掌握细胞分化的过程,了解细胞分化的实质。
3. 培养学生观察、分析和解决问题的能力,提高学生对生物学知识的兴趣。
二、教学重点与难点1. 重点:细胞分化的概念、特点、意义及过程。
2. 难点:细胞分化的实质和调控机制。
三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生主动探究细胞分化的相关知识。
2. 利用多媒体课件和实物模型,帮助学生直观地理解细胞分化的过程。
3. 组织小组讨论,培养学生的团队合作能力和口头表达能力。
四、教学内容1. 细胞分化的概念:介绍细胞分化的定义,让学生理解细胞分化是一种持久的、稳定的细胞状态改变。
2. 细胞分化的特点:讲解细胞分化的普遍性、稳定性、不可逆性等特点。
3. 细胞分化的意义:阐述细胞分化对生物个体发育的重要性,以及对于维持生物体内环境稳定的作用。
4. 细胞分化的过程:详细介绍细胞分化的具体过程,包括基因表达的调控、蛋白质合成和细胞功能的改变等。
5. 细胞分化的调控机制:讲解细胞分化调控的内外因素,以及相关分子机制。
五、教学评价1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对细胞分化概念、特点、意义等方面的掌握情况。
2. 小组讨论:评估学生在小组讨论中的参与程度、合作能力和口头表达能力。
3. 课后作业:布置有关细胞分化的练习题,检验学生对细胞分化过程和调控机制的理解。
六、教学过程1. 导入新课:通过展示发育过程中的胚胎干细胞图像,引发学生对细胞分化的兴趣,进而引入本节课的主题。
2. 讲解细胞分化的概念:简洁明了地讲解细胞分化的定义,让学生理解细胞分化是一种持久的、稳定的细胞状态改变。
3. 分析细胞分化的特点:引导学生思考细胞分化的普遍性、稳定性、不可逆性等特点,并通过实例进行说明。
4. 探讨细胞分化的意义:引导学生认识到细胞分化对生物个体发育的重要性,以及对于维持生物体内环境稳定的作用。
5. 总结并过渡:概括本节课的主要内容,并提出要学习的内容——细胞分化的过程。
第2节细胞的分化核心素养解读1.生命观念——运用结构与功能观的观念,阐明个体发育是通过细胞分化实现的。
2.科学思维——采用演绎与推理的方法,说明细胞分化的实质。
3.科学探究——体验胡萝卜组织培养的过程,理解植物细胞的全能性。
4.社会责任——关注干细胞的特点和应用,认同科学技术推动社会进步。
知识网络晨读必背1.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,叫作细胞分化。
2.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。
3.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。
4.1996年诞生的克隆羊“多莉”,我国科学家于2017年获得的世界上首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”,就是将体细胞移植到去核的卵细胞中培育成的,这说明已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
5.动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞,这些细胞叫作干细胞,如人的骨髓中的造血干细胞和脐带血干细胞等。
一、细胞分化及其意义1.概念2.特点连一连:基于对细胞分化特点的理解,完成下列连线答案:①—c②—a③—b3.意义(1)是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。
4.实质细胞中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。
二、细胞的全能性1.概念:细胞经分裂和分化后,仍具有产生完整的有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
2.干细胞(1)概念: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:人骨髓中的许多造血干细胞,能通过增殖和分化,不断产生红细胞、白细胞和血小板,补充到血液中去。
(1)蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是基因选择性表达的结果。
(×)(2)成熟个体体内的所有细胞都已经高度分化。
细胞的分化教案(通用11篇)细胞的分化教案第1篇一、教学目标:【知识】:说明细胞的分化(理解水平)举例说明细胞的全能性(理解水平)【技能】:收集有关干细胞研究进展和应用的资料【情感与态度】:探讨干细胞技术带来的社会问题二、教学重难点:重点-细胞分化的概念和意义、细胞全能性的概念;难点-细胞分化的机理、细胞全能性的概念及实例。
三、教学用具:PPT幻灯片、有关植物组织培养的视频片断。
四、教学过程:教学内容教师活动学生活动(一)引入及细胞分化的概念通过复习有丝分裂的.意义——保持了遗传的稳定性。
提出问题:有丝分裂后产生的两个子细胞应该在形态结构上相同的,但事实上呢?例如组成人体的所有细胞,都是由一个受精卵进行有丝分裂产生的,这些细胞的形态结构都一样吗?展示人体不同形态的细胞。
引出细胞分化的概念,可以用板画的形式解释细胞分化的动态过程。
强调细胞分化的稳定性和分化的基础。
思考老师的问题,根据初中学习过的内容和实际的生活经验作出回答。
再在老师的引导下,说出同一生物体内不同形态结构细胞的例子。
(二)细胞分化的意义与机理利用反向思维法,提出问题:如果组成多细胞生物的那些细胞形态结构功能都是一样的,会出现怎么样的现象呢?引出细胞分化的意义:是个体发育的基础。
提出问题,细胞核是细胞的遗传和代谢的控制中心,那么组成生物体的细胞中的遗传物质是否一样?如果是一样的话,为什么这些细胞会出现这样的差异呢?解释细胞分化在分子水平上的原因。
思考、讨论问题,作出回答:生物体各部分不出现功能的分化,生命活动的效率低思考问题,作出回应(三)细胞的全能性提出问题,既然分化后的细胞内遗传物质和受精卵是一样的,受精卵能分裂发育为一个个体,那分化后的细胞可以吗?讲述斯图尔德所做的植物组织培养实验,证明植物细胞的全能性。
引出细胞全能性的概念动物细胞全能性的表现:目前只能体现出动物细胞的细胞核具有全能性。
动物的干细胞概况。
适当补充干细胞技术的研究前沿以及引起的社会问题。
苏教版(2024)生物七年级上册《细胞的分裂和分化》教案及反思一、教材分析《细胞的分裂和分化》是苏教版七年级上册生物学中的重要内容。
细胞是生物体结构和功能的基本单位,细胞的分裂和分化是细胞生命活动的重要表现。
通过学习细胞的分裂和分化,学生能够理解生物体生长、发育和繁殖的基础,为后续学习生物体的结构层次等知识奠定基础。
二、教学目标【知识与技能目标】:1.描述细胞分裂的过程和特点。
2.说出细胞分化的概念和意义。
3.区别细胞分裂和细胞分化。
【过程与方法目标】:1.通过观察细胞分裂和分化的图像,提高观察和分析能力。
2.运用所学知识解释生物体生长和发育的现象,培养逻辑思维能力。
【情感态度与价值观目标】:1.体会生命的神奇和奥秘,激发对生物学的兴趣。
2.认同细胞分裂和分化对于生物体的重要性,树立珍爱生命的观念。
三、教学重难点【教学重点】:1.细胞分裂的过程和特点。
2.细胞分化的概念和意义。
【教学难点】:1.细胞分裂过程中染色体的变化。
2.理解细胞分化是基因选择性表达的结果。
四、学情分析七年级学生刚刚开始学习生物学,对生命现象充满好奇心和求知欲。
但他们的抽象思维能力和逻辑推理能力相对较弱,对于细胞分裂和分化这样微观、抽象的知识,需要通过直观的教学手段和形象的比喻来帮助理解。
同时,学生在小学科学课程中已经对细胞有了初步的认识,这为学习本节课内容提供了一定的知识基础。
五、教学方法和策略【教学方法】1.讲授法:讲解细胞分裂和分化的基本概念和过程。
2.直观教学法:利用多媒体课件、动画、图片等直观教具展示细胞分裂和分化的过程,帮助学生理解。
3.小组讨论法:组织学生讨论细胞分裂和分化的意义,培养学生的合作学习能力和思维能力。
【教学策略】:1.创设情境:通过展示生物体生长发育的图片或视频,引出细胞分裂和分化的主题,激发学生的学习兴趣。
2.问题引导:在教学过程中设置一系列问题,引导学生思考和探究,培养学生的思维能力。
3.归纳总结:在学习完细胞分裂和分化的知识后,引导学生对相关内容进行归纳总结,加深理解和记忆。
第一章:细胞分化的概念与意义1.1 细胞分化概述细胞分化的定义细胞分化的过程细胞分化的结果1.2 细胞分化的意义细胞分化与个体发育细胞分化与组织形成细胞分化与器官功能第二章:细胞分化的机制2.1 遗传因素与细胞分化基因表达与细胞分化遗传物质的改变与细胞分化2.2 细胞信号传递与细胞分化细胞因子与细胞分化细胞膜受体与细胞分化第三章:细胞分化的类型与特点3.1 完全细胞分化完全细胞分化的定义完全细胞分化的特点完全细胞分化的实例不完全细胞分化的定义不完全细胞分化的特点不完全细胞分化的实例第四章:细胞分化的调控因素4.1 内部调控因素转录因子与细胞分化启动子与细胞分化4.2 外部调控因素营养因子与细胞分化环境因素与细胞分化第五章:细胞分化的应用与研究进展5.1 细胞分化在医学领域的应用细胞分化与组织工程细胞分化与器官移植5.2 细胞分化研究进展干细胞研究基因编辑技术在细胞分化研究中的应用第六章:细胞分化的具体实例6.1 干细胞的分化胚胎干细胞的分化成体干细胞的分化神经细胞的发育过程神经细胞的分化机制6.3 血细胞的分化血细胞的过程血细胞的分化类型第七章:细胞分化的分子机制7.1 转录因子在细胞分化中的作用转录因子的定义与功能转录因子在细胞分化中的具体作用7.2 表观遗传学与细胞分化表观遗传学的定义与机制表观遗传学在细胞分化中的作用7.3 非编码RNA在细胞分化中的作用miRNA在细胞分化中的作用lncRNA在细胞分化中的作用第八章:细胞分化与疾病8.1 细胞分化异常与疾病肿瘤与细胞分化异常遗传性疾病与细胞分化异常8.2 细胞分化治疗策略干细胞治疗基因治疗8.3 细胞分化研究在药物开发中的应用靶点发现与药物研发新型药物递送系统第九章:细胞分化实验技术与方法9.1 细胞培养技术动物细胞培养植物细胞培养9.2 分子生物学技术基因克隆与表达蛋白质相互作用分析9.3 成像技术在细胞分化研究中的应用荧光显微镜技术激光扫描共聚焦显微镜技术第十章:细胞分化研究的未来展望10.1 干细胞研究的未来发展干细胞治疗的临床应用人工器官的构建10.2 基因编辑技术在细胞分化研究中的应用CRISPR/Cas9技术在细胞分化研究中的应用基因编辑技术的未来发展方向10.3 细胞分化研究对人类社会的贡献疾病治疗的新策略组织工程与再生医学的发展重点和难点解析重点环节1:细胞分化的定义与过程细胞分化是指未分化的干细胞通过特定的生物学过程转变为具有特定结构和功能的细胞。
细胞的分化教学目标知识目标:(1)说明细胞分化的概念和生物学意义。
(2)举例说明细胞的全能性概念以及科学实践中的应用。
能力目标:(1)培养学生分析、归纳的思维能力,提高学生的科学探究和生物学素养。
(2)让学生通过收集有关干细胞的相关资料,学会鉴别、选择、运用和分享信息。
情感态度与价值观:(1)通过细胞分化和全能性问题的分析,逐步树立科学的世界观。
(2)通过有关干细胞的资料搜集,引导学生关注人类的健康问题,激发学生的社会责任感。
教学重点和难点教学重点:细胞分化的概念和意义;细胞全能性的概念。
教学难点:细胞全能性的概念及其实例。
课前准备(1)收集人体的不同细胞;寻找胚胎发育过程的视频,(2)制作多媒体课件。
教学过程问题探讨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?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。
什么是细胞的分化?下面我们一起来讨论。
同学们观察胚胎发育过程中,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,如课本图6—8,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成的组织,这些不同的细胞、组织就组成了一个完整的生物体——胎儿。
高中生物试讲细胞分化教案
课时:1课时
目标:学生能够理解细胞分化的概念,了解细胞分化在生物体发育和维持生理功能中的重
要性。
教学重点:细胞分化的概念和意义
教学难点:理解细胞分化在器官发育中的作用
教学过程:
一、导入(5分钟)
教师引导学生回顾细胞的基本结构和生物体的组织结构,并提出问题:你知道细胞分化是
什么吗?为什么会出现细胞分化?
二、讲解(15分钟)
1. 定义:细胞分化是指在生物发育过程中,干细胞或具有多能性的细胞根据体内或外部环
境的需求特化成不同功能和形态的细胞的过程。
2. 意义:细胞分化是生物体发育和维持生理功能的基础。
只有不同形态和功能的细胞组织
相互配合,生物体才能正常生长发育,并具有各种生理功能。
三、案例分析(10分钟)
通过案例分析,让学生了解细胞分化在器官发育中的作用。
比如:胚胎的发育过程中,干
细胞会分化成各种器官的细胞,如心脏细胞、肝细胞等,实现器官的形成和功能的发挥。
四、讨论和总结(10分钟)
与学生讨论细胞分化的意义和具体实例,总结细胞分化在生物体发育和维持生理功能中的
重要性。
五、作业布置(5分钟)
布置作业:写一篇关于细胞分化的小结,包括细胞分化的概念、意义以及在器官发育中的
作用。
六、课堂反思(5分钟)
教师对本节课的教学过程进行总结和反思,评价学生的学习情况,为下节课的教学做准备。
教学反思:本节课主要通过讲解和案例分析的方式,让学生掌握了细胞分化的基本概念和意义,引导学生思考细胞分化在生物发育中的重要作用。
下节课可以引入更多案例和实验来深入探讨细胞分化的机制和调控。
第2节细胞的分化一、教学目标1.说明细胞的分化。
2.举例说明细胞的全能性。
3.进行有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析。
二、教学重点和难点1.教学重点(1)细胞分化的概念和意义。
(2)细胞全能性的概念。
2.教学难点细胞全能性的概念及实例。
三、教学策略本节教学内容可以安排1课时。
在学习细胞分化时,应该联系初中学过的有关组织、器官、系统的知识;联系不同组织中的细胞形态、结构和功能的特点。
从个体发育过程中各种组织、器官、系统建成的角度来理解细胞分化的重要意义。
关于细胞分化的概念和意义,在教学时应注意引导学生探讨以下问题。
1.细胞分化在生物界普遍存在的实例。
例如,在植物的胚根发育成根的过程中,分生区的细胞不断分裂,形成的细胞近似正方体,随着细胞的生长,变成伸长区的长方体细胞,后来分化成成熟区的输导组织的导管细胞、根毛细胞、薄壁细胞等形态、结构、功能各异的细胞。
又如动物的胚胎细胞形成多细胞生物体,干细胞再生出各种细胞等。
2.细胞分化的过程。
在细胞外观尚未出现明显变化之前,细胞分化的前途就由遗传信息的执行情况决定了,分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化,首先源于细胞内化学物质的变化,如结构蛋白和催化化学反应的酶,以后依次渐变,不能逆转,因此,分化是一种持久的、稳定的渐变过程。
3.细胞分化的意义。
一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞(受精卵),细胞的分裂只能繁殖出许多相同的细胞,只有经过细胞分化才能形成胚胎、幼体,并发育成成体,细胞分化是生物个体发育的基础。
细胞的全能性是教学的难点,可以从细胞有丝分裂结果,染色体和DNA数目不变来分析。
由于体细胞一般是受精卵通过有丝分裂繁殖而来的,已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体,携带具有本物种特征的DNA分子。
因此,分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。
在合适的条件下,有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。
本节教材的“资料搜集和分析”,对于学生了解干细胞及其研究进展,培养收集和处理信息的能力,具有重要意义,应鼓励学生课后完成资料搜集工作,在班级内交流。
四、答案和提示(一)问题探讨1.健康人会不断产生新的血细胞,补充到血液中去。
2.骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化,不断产生不同种类的血细胞。
(二)旁栏思考题1.提示:细胞分化的实例:如根尖的分生区细胞不断分裂、分化,形成成熟区的输导组织细胞、薄壁组织细胞、根毛细胞等;胚珠发育成种子,子房发育成果实;受精卵发育成蝌蚪,再发育成青蛙;骨髓造血;皮肤再生等都包涵着细胞的分化。
2.动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制,细胞分化潜能变窄,这是指整体细胞而言。
可是细胞核则不同,它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因,并且并没有因细胞分化而失去基因,因此,高度分化的细胞核仍然具有全能性。
这可以从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到证实。
(三)资料搜集和分析1.在个体发育过程中,通常把那些具有自我复制能力,并能在一定条件下分化形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细胞。
干细胞有很多种类型,大体上可分为成体干细胞和胚胎干细胞。
2.提示:干细胞的研究为替换病变的组织和器官,某些癌症和遗传病的治疗带来新的希望。
(四)练习基础题1.数目增多,染色体数目,稳定性差异。
2.C。
拓展题1.提示:通过植物组织培养技术繁殖花卉,保证花木的优良品质不变,并且繁殖得快;通过体细胞克隆哺乳动物;干细胞移植治疗白血病;利用干细胞技术解决器官移植缺少供体器官的难题等。
2.提示:动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育,细胞分化潜能变窄。
肌细胞是已分化的细胞,它通常不能转化为其他类型的细胞,因而不能用肌细胞代替干细胞培育组织和器官。
五、参考资料1.细胞分化的生理机制(1)细胞分裂的不对称性卵母细胞的细胞核并不位于中央,而是在细胞外周靠近表面的地方,极体就是从这里形成并释放出来的,通常把极体释放的位点称为动物极,而相对的一极称为植物极。
动物卵细胞中,贮存有2~5万种不同核苷酸序列的mRNA,专供受精卵的启动、分化和发育之用。
卵细胞中的mRNA并非均匀分布的,而是位于特定的空间。
因此,卵细胞质的特性决定了子细胞核的分化命运,如昆虫是以表面卵裂的方式形成胚层细胞的。
(2)细胞间的相互作用胚胎诱导在胚胎发育过程中,一部分细胞影响相邻细胞向一定方向分化的作用称为胚胎诱导,如中胚层形成的脊索可诱导其顶部的外胚层发育成神经板、神经沟和神经管,视细胞可诱导其外面的外胚层形成晶体,而晶体又可诱导外胚层形成角膜。
分化抑制用含有成蛙心组织的培养液培养蛙胚,则蛙胚不能发育出正常的心脏,若去除成蛙心组织,则蛙胚发育正常,这说明分化成熟的细胞可以产生某种物质,抑制相邻细胞发生同样的分化,这种作用称为分化抑制。
细胞数量效应当小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时,可发育成具有功能的胰腺组织,但是,如果把胰腺原基切成8小块分别培养,则都不能形成胰腺组织;如果再把分开的小块合起来,又可形成胰腺组织。
可见细胞数量对诱导组织形成可能也是必要的。
细胞外基质细胞外基质在胚胎发育和细胞分化中也具有重要的作用。
激素的作用激素对细胞分化的影响可看做是远距离细胞间的相互作用,如昆虫的保幼激素和蜕皮激素。
前者的功能是保持幼虫特征,促进成虫器官原基的发育,后者的功能是促进蜕皮和成虫形态的出现。
当两者保持一定的比例时,幼虫蜕皮而长大,当保幼激素含量减少或不合成时,幼虫化蛹,变为成虫。
成虫期又开始合成保幼激素,促进性腺的发育。
2.细胞分化的分子机制(1)染色体结构的变化与细胞分化基因剔除某些原生动物、昆虫和甲壳动物在细胞分化过程中有部分染色体丢失的现象。
例如,马蛔虫的一个变种(2n=4),当个体发育到一定阶段时,在将要分化为体细胞的那些细胞中,染色体破裂为碎片,含有着丝粒的碎片在细胞分裂中保留,不具有着丝粒的碎片在分裂中丢失。
不过,预定形成生殖细胞的那些细胞中不发生染色体的断裂和丢失现象。
基因扩增基因扩增是指细胞内特定基因的拷贝数专一性大量增加的现象。
例如,在卵裂和胚胎发育过程中,爪蟾卵母细胞中的rDNA基因大量扩增而形成大量核糖体,以供大量合成蛋白质所需;在果蝇的唾腺细胞中,由于DNA复制而核不分裂,很容易观察到多线染色体。
基因重排哺乳动物能产生106~108种抗体,但并不意味着细胞内具有相应数量的基因,免疫球蛋白是异四聚体结构,除重链和轻链的随机组合以外,免疫球蛋白的多样性主要来源于基因的重新组合。
从这一点来看淋巴细胞的分化是不可逆的。
DNA的甲基化脊椎动物一些基因的活性与基因调控区域或其周围特定胞嘧啶的甲基化有关,甲基化使基因失活,相应地非甲基化和低甲基化能活化基因的表达。
细胞内的基因可分为管家基因(house-keeping gene)和奢侈基因(luxury gene),前者是维持细胞生存不可缺少的,后者与细胞分化有关,是与组织特异性表达有关的基因,在特定组织中保持非甲基化或低甲基化状态,而在其他组织中呈甲基化状态。
(2)基因与细胞分化无论是母体mRNA的作用还是细胞间的相互作用,其结果是启动特定基因的表达。
因此细胞分化的实质是基因的差次表达或顺序表达。
即特定的基因在特定的时间内在特定的组织中表达的结果。
受精卵发育为新个体,是受一系列基因调控的,这些基因在发育过程中,按照时间、空间顺序启动和关闭,互相协调,对胚胎细胞的生长和分化进行调节。
人和鼠都是从单个受精卵发育而来的。
其实,从一个受精卵中产生什么生物完全由基因组决定。
这种决定究竟如何进行的呢?人体细胞的类型比我们想像的少得多。
按照常规的组织学分类方法,脊椎动物和人体细胞类型约有200余种。
这些细胞在人体中呈现有序的空间分布。
细胞的种类或形状彼此不同,是因为不同细胞中合成一些彼此不同的特殊蛋白──“奢侈蛋白”,如表皮细胞的角蛋白,红细胞的血红蛋白,消化道细胞的消化酶,透镜状细胞的晶体蛋白,等等。
除了这些“奢侈蛋白”以外,几乎所有细胞中合成的蛋白质都是一些生活必需品──“持家蛋白”。
由于细胞类型的差异源于细胞中工作的基因类群不同,所以人们自然想到也许细胞中的基因组成发生了改变。
例如,透镜状细胞不能合成血红蛋白和角蛋白,可能是丢失了血红蛋白和角蛋白的基因,而只剩下了晶体蛋白。
或者,细胞中其他基因没有变化,但晶体蛋白基因增加了很多份。
然而,许许多多的证据显示,没有这类可能性。
几乎所有细胞的基因组都和受精卵的一模一样。
已有实验证明,虽然分化常常伴随着显著的细胞外观变化,但细胞的基因组总是保持不变。
两栖类卵细胞较大,先用紫外线破坏它的核,再用玻璃微细管将其他细胞的核吸出,注入去核的卵细胞中。
玻璃微细管刺入卵细胞时,会使卵细胞活化并开始分裂和分化。
用各种分化细胞的核置换卵细胞的核,结果发现它们和卵细胞的核完全一样,都可以发育成有生育能力的成蛙。
3.细胞分化与再生进入生长期之后,分化细胞即使进一步分裂,其分化的特性并不会改变。
脊椎动物的皮肤、血液、肺等组织上的细胞,每过一段时间便会更新换代。
机体多数组织的细胞并不需要更新,有些特殊细胞将终生保持胚胎发育早期形成的数目。
这些细胞因为不再分裂,所以一旦丧失便无法补充,如神经细胞、心肌细胞、透镜状细胞等。
当然,这些细胞通常寿命很长,并且处于多重保护之下。
除此之外,它们之间没有其他共同之处。
为什么其他细胞需要不断更新,而这些细胞却可以终生保持呢?原因很难找寻,但是,至少对神经细胞来说,细胞更新将改变已经形成的精巧的神经通路,致使某些记忆丧失。
至于心肌细胞,目前尚难解释。
细胞再生有两种方式,其一是通过已分化细胞的分裂──细胞复制,其二是通过干细胞再生。
干细胞的性质、再生速度以及再生过程非常多样化。
干细胞可以无限分裂产生分化细胞。
形形色色的血细胞都是由多能的干细胞分化形成的,这些干细胞主要在成体的骨髓中产生。
多能干细胞在胚胎发育早期,通过血液循环进入骨髓、脾脏和肝脏,并分别在这些组织中形成有造血功能的细胞群。
4.干细胞及其分类一个成熟或者已分化的细胞进行分裂通常只能产生同种类型的细胞,而一个干细胞则可以分化形成多种类型的细胞。
干细胞有很多种类型,它们存在于从胚胎到成体各个阶段的组织和器官里。
胚胎干细胞分裂速度快,并且有产生多种分化细胞类型的潜力,因此,它们也被称为多能干细胞。
成体干细胞分布于很多组织中,但是它们数量稀少,分裂频率低,分化潜力也很有限。
事实上,很多类型的干细胞至今没有在成体中找到。
例如,肺上皮细胞缺陷会造成囊性纤维化,而成体中还没有发现可以产生这种细胞的干细胞。
利用干细胞进行各种疾病治疗的关键在于能否成功分离胚胎干细胞和成体干细胞,并将它们在体外扩增后用于替代受损的组织。
一般认为每种成体干细胞只能分化产生几种相关的成熟细胞类型,但最近有研究表明,在某些环境中,一种干细胞类型可以转化成其他类型的细胞,例如,造血干细胞可以分化形成神经细胞。