《高中生物 7.4细胞分化和植物细胞的全能性2 沪科第二册.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物 7.4细胞分化和植物细胞的全能性2 沪科第二册.ppt（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章细胞分裂和分化 第4节细胞分化和植物细胞全能性 细胞是如何分化的 组织 器官 系统 个体 1 肌细胞 神经细胞 口腔上皮细胞等细胞的来源怎样 2 这些细胞有什么不同之处 细胞分化对个体发育有什么意义 细胞分化是不是人类所特有的呢 细胞分化的结果是什么 讨论 2 意义 细胞分化是个体发育的基础 是生物界中普遍存在的生命现象 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 一细胞分化及其意义 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 生理功能和合成蛋白质上发生稳定性差异的过程 2 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
2、胞 始终保持为上皮细胞 而不会变成其他类型的细胞 3 造血干细胞原红细胞早幼红细胞中幼红细胞晚幼红细胞成熟红细胞死亡 下列事实分别说明了细胞分化的哪一特征 稳定性 不可逆性 1 细胞分化发生在整个生命进程中 3 细胞分化特点 a 持久性 b 稳定性 c 不可逆性 问 就一个个体来说 各种细胞具有相同的遗传信息 为什么形态 结构和功能却有很大的差异呢 资料 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 肌细胞中的一种蛋白质 合成有关的基因则处于关闭状态 在肌细胞中则相反 分析 1 红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗 2 红细胞 血红蛋白基因开启 合成血红蛋白 肌细胞 肌动蛋白
3、基因开启 合成肌动蛋白 4 细胞分化实质 细胞分化是不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致 基因的选择性表达 相同 分别是什么生命现象 两者有何区别和联系呢 增加 相同 不变 差异 遗传信息都不变 共同完成生物个体发育过程 总结 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 意义 细胞分化是个体发育的基础 是生物界中普遍存在的生命现象 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 3 特点 4 实质 a 持久性 b 稳定性 不可逆性 c 遗传物质没有改变 不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致 基因的选择性表达
4、 二 全能性 一 全能性 totipotency 的细胞细胞全能性 单个细胞分裂 分化后仍具有发育成完整个体的能力 植物 哺乳动物和人受精卵8 Cells前的细胞是全能性细胞 细胞的多能性 pluripotency 细胞具有分化为有限细胞类型的能力 单能性 unipotency 形态上特化 功能上专一的终末分化细胞 细胞分化的规律 全能 多能 单能 Schwann在1839年明确的指出 如果具有与有机体内一样的条件时 每个细胞应该可以独立生活和发展 背景资料 德国著名植物学家G Haberlandt在细胞学说的基础上于1902年提出了细胞全能性学说 他认为 高等植物的组织 器官可以不断分割 直
5、到单个细胞 如果每个细胞都有植物个体一样的性质和能力 那么 可以通过植物细胞培养使单个细胞发育成为一个新个体 植物组织培养的发展简史 探索阶段 19世纪初 30年代中 德国植物生理学家HaHerlandt首次进行了植物细胞培养实验 奠基阶段 30 50年代 1934年 White培养番茄离体根尖成功1939年 Gautheret连续培养胡萝卜根形成层首次成功White 烟草种间杂种的瘤组织进行组培Nobecourt 胡萝卜进行组培以上三人是植物组织培养的奠基人 迅速发展阶段 60年代后 原生质体 花药 快繁技术迅速发展 科学研究表明 处于离体状态的植物活细胞 在一定的营养物质 激素和其他外界条
6、件的作用下 就可能表现出全能性 发育成完整的植株 人工条件下实现的这一过程 就是植物组织培养 1958年Steward和Reinert用胡萝卜根的愈伤组织诱导成了体细胞胚 并进而获得了完整植株 植物组织培养的发展简史 1964年印度古哈和马赫施瓦里在离体培养毛叶曼陀罗花药时 首次培育出单倍体的植株 我国科学家在组织培养技术 单倍体育种方面 培育出许多优质高产的小麦 水稻新品种 在国际上处于优先地位 植物组织培养 关键词 外植体 脱分化 再分化 愈伤组织 细胞离体 一定的营养物质 激素和其他外界条件 必要条件 植物组织培养 外植体 从活植物体上切下进行培养的那部分组织或器官1 外植体灭菌消毒 根
7、尖 茎 芽 嫩叶 种子 花粉等 2 用消毒过的器械将外植体置于培养皿上3 切取所需的外植体4 将外植体接种于培养容器的培养基上整个试验在超净工作台上进行 保持无菌 外植体经过一段时间在培养基上生长后 会形成愈伤组织 1 植物组织培养的过程 韧皮部细胞 植物激素 无机盐和糖类等 细胞团 胚状体 有根 茎 叶的试管苗 问题 脱分化 再分化 由胡萝卜的韧皮部细胞培养成完整的胡萝卜植株体现出植物细胞的什么特性 高度分化的植物细胞有发育成完整个体的潜能 1 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了呢 2 能否让这些高度分化的细胞再具有分裂分化能力呢 过程 离体的植物器官
8、组织或细胞 愈伤组织 根 芽 植物体 外植体 脱分化 植物激素 细胞分裂素 生长素 再分化 植物组织培养 植物组织培养条件 含有全部营养成分的培养基 一定的温度 空气 无菌环境 适合的PH 适时光照等 1 植物组织培养过程 高度分化的细胞含有保持物种发育所需要的全套基因 思考 为什么已经分化的细胞具有全能性呢 试管苗大规模培养 2 植物组织培养的应用 现在已有胡萝卜 芹菜 柑橘 咖啡 棉花 玉米 水稻 橡胶等几十种植物的人工种子试种成功 但由于成本较高 中国尚未应用于生产 1 定义 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 2 原理 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物
9、质 都有发育成为完整个体所必需的全部基因 从理论上讲 生物体的每一个活细胞都应该具有全能性 3 差异 1 受精卵的全能性最高 2 受精卵分化后的细胞中 体细胞的全能性比生殖细胞的低 植物细胞的全能性 例题辨析 下列有关细胞全能性的含义 正确的是 A 每个生物体内的所有细胞都具有相同的功能 B 生物体内的任何一个细胞可以完成该个体的全部功能 C 生物体的每一个活细胞都具有发育成完整个体的潜能 D 生物体的每个细胞都经过产生 分裂 分化 生长 衰老 死亡的全过程 在生物体内 细胞没有表现出全能性 而是分化为不同的组织 器官 是因为 A 细胞丧失了全能性 B 基因的表达有选择性 C 不同的细胞内基因
10、不完全相同 植物组织培养形成的愈伤组织进行培养 又可以分化形成根 芽等器官 这一过程称为 下列不能作为植物组织培养的材料是 多莉是怎么诞生的 思考 这个试验说明了已经分化的细胞核具有什么特性 高度分化的动物体细胞的细胞核有发育成完整个体的潜能 2 克隆羊的诞生 已经分化的细胞 仍然具有发育成完整个体的潜能 细胞全能性 植物组织培养技术 克隆个体的产生 思考 为什么已经分化的细胞具有全能性呢 高度分化的细胞含有保持物种发育所需要的全套基因 除受精卵外 生物体内有没有具有分裂分化能力的细胞 植物体内 分生组织细胞 如根尖分生区细胞 动物体内 干细胞 动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞 资料
11、干细胞是还没有分化发育的细胞 它能生成各种组织器官的起源细胞 科学家把干细胞大致分为3种类型 全能干细胞 胚胎干细胞 多能干细胞 组织干细胞 和专能干细胞 全能干细胞的一大特点是具有发育的全能性 可以参与整个生物体的发育 构成人体的各种组织和器官 受精卵便是一个最初始的全能干细胞 多能干细胞具有分化出多种细胞组织的潜能 但不能发育成完整的个体 如血液组织干细胞 神经组织干细胞和皮肤组织干细胞等 多能干细胞进一步分化 可形成专能干细胞 专能干细胞只能分化成某一类型的细胞 如神经组织干细胞可以分化成各种类型的神经细胞 血液组织干细胞可以分化成红细胞 白细胞等各类血细胞 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 持久性 稳定性 不可逆转 遗传物质没有改变 细胞分化是不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致 基因的选择性表达 细胞分化是个体发育的基础 是生物界中普遍存在的生命现象 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 已经分化的细胞 仍然具有发育成完整个体的潜能
