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1、受精作用 胚胎发育 一 细胞的分化 1 概念 在个体发育中 相同细胞的后代 在形态 结构和功能上发生稳定性差异的过程 分化的结果 分化的对象 相同细胞 产生形态 结构 功能不同的细胞 受精卵 细胞分化 成年人全身细胞总数约1014个 细胞种类有200多种 这么多种类细胞均来自一个受精卵 一 细胞的分化 神经细胞 传递神经冲动 红细胞 运输氧气 肌肉细胞 行使运动功能 上皮组织细胞 行使保护功能 一 细胞的分化 功能 光合作用 功能 保护功能 功能 贮藏营养物质 一 细胞的分化 2 过程 首先 出现在化学成分上的不同 比如酶的不同 继而出现形态 结构和生理功能上的不同 但染色体数及核DNA相同
2、一 细胞的分化 细胞分裂所产生的新细胞 起初在形态 结构方面都很相似 并且都具有分裂能力 后来 除了一小部分细胞仍然保持着分裂能力以外 大部分细胞失去了分裂能力 在生长过程中 这些细胞向不同方面发生了变化 具有了不同的功能 它们在形态 结构上也逐渐发生了变化 结果就逐渐形成了不同的组织 一 细胞的分化 分化是一种持久的 稳定的变化 它发生在生物体的整个生命进程中 在胚胎时期达到最大限度 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 细胞分化是特定基因在一定的时间 空间表达 即基因有选择的表达 的结果 概括地说 一个胚细胞在形态上和化学上发生任何适度的永久性的变化 使它与最初所出现的状
3、态有着显著的不同 这些细胞的变化就叫细胞分化 一 细胞的分化 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 不可逆性 1 细胞分化发生在整个生命进程中 动物 胚胎时期达到最大限度 持久性 4 人的所有细胞中都含有胰岛素基因 但该基因只在胰岛细胞中才表现出来 从而合成胰岛素 不可变性 3 特点 一 细胞的分化 4 实质 基因 选择性表达的过程 表皮细胞 神经细胞 蛋白质1 蛋白质2 蛋白质3 为什么这三种细胞的形态和功能都不同 一 细胞的分化 就一个个体来说 各种细胞具有完全相同的遗传物质 但不同细胞中遗传信息的执行情
4、况不同 控制合成的蛋白质不同 基因的选择性表达的结果 如图 实质 基因的选择性表达的结果 细胞分化的过程与结果就是基因的选择性表达的过程与结果 表现出不同的形态 结构和功能 含全套基因 含全套基因 一 细胞的分化 6 意义 在胚胎发育的早期 各个细胞彼此相似 通过细胞的有丝分裂 细胞的数量越来越多 与此同时 这些细胞又逐渐向不同的方向变化 因此 细胞分化的意义可总结为 1 经过细胞分化 在多细胞生物体内会形成各种不同的细胞和组织 使多细胞生物体中的细胞趋于专门化 有利于提高各种生理功能的效率和组织器官的修复 5 结果 产生不同的组织和器官 一 细胞的分化 例如 色素细胞能合成黑色素 肌肉细胞合
5、成肌动蛋白和肌球蛋白 红细胞能够合成血红蛋白等 都是在特定时间和特定地点合成的 而邻近的其他细胞 都不能合成这些蛋白质 这三种细胞的稳定性变异是不可逆转的 2 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各种组织 器官和系统 才能形成胚胎 幼体 并发育成成体 是个体发育的基础 一 细胞的分化 细胞分化 有丝分裂 受精卵 小肠上皮细胞 血红细胞 神经细胞 7 比较细胞分裂与细胞分化 一 细胞的分化 细胞分裂 细胞分化 不同点 结果 数量增多 产生相同的细胞 细胞的形态 结构 生理功能发生稳定性变化 且这种变化是不可逆的 特点 从受精卵
6、开始 有些部位的细胞终生保持分裂能力 有的细胞发育到一定的时期就停止分裂 发生于整个生命进程中 胚胎早期开始出现细胞分化 是一种持久性的变化 在胚胎期达到最大限度 部位 局部 普遍 意义 保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性 没有细胞分化 生物体就不能进行正常的发育 7 比较细胞分裂与细胞分化 一 细胞的分化 相同点 遗传信息都不变 联系 细胞分化不是单个细胞的少数变化 细胞必须经过细胞分裂达到一定数目才可以分化 也就是细胞分化是以细胞分裂为基础的 两者相伴相随 常常是边分裂边分化 随着细胞分化 细胞的分裂能力逐渐下降 最后高度分化的细胞失去分裂能力 7 比较细胞分裂与细胞分化 一 细胞的分化
7、 共同完成生物个体发育过程 8 细胞分化与生物个体发育 受精卵 成熟的生物个体 细胞分化是相同细胞产生不同后代细胞的过程 因此 个体发育是在细胞分裂基础上 通过细胞分化完成的 细胞分化是个体发育中的主要过程 1 个体发育是细胞分化的结果 一 细胞的分化 细胞分化是一种永久性变化 它发生在生物体的整个生命进程中 但在发育的不同阶段 细胞分化程度不同 胚胎时期 三胚层的原肠胚时期 达到最大程度 2 个体发育不同阶段细胞分化程度不同 从最终来源看 生物体不同细胞均来自受精卵的有丝分裂 由于有丝分裂中遗传物质几乎不发生变化 因而 同一生物体内不同细胞含有几乎相同的遗传物质 但是 在个体发育过程中 由于
8、各种因素的影响 在基因调控下 不同部位不同细胞在不同时期选择表达不同的基因 合成不同的蛋白质 使细胞表现出不同的形态及生理特征 3 细胞分化与细胞内遗传物质变化 一 细胞的分化 在生物体内 细胞分化是一种稳定的程序性变化 这种变化是不可逆转的 但在人工实验条件下 分化的组织细胞能脱分化 脱分化的组织细胞由于含有发育成完整生物体的全部遗传物质 因而经一定人工培养后可发育成一个完整生物体 4 细胞分化的不可逆性及脱分化 分化程度越高的细胞 分化能力越低 比如神经细胞是高度分化的细胞 其分化能力较低 分化程度低的细胞 分化能力越高 如 胚胎干细胞的分化程度较低 但分化能力较高 可以分化为各种组织细胞
9、 分化程度也可以理解为成熟程度 5 分化程度与分化能力二者是反比关系 一 细胞的分化 9 细胞分裂 细胞生长 细胞分化 1 细胞分裂 是生物体重要的生命特征 细胞分裂可使单细胞生物产生新的个体 使多细胞生物产生新细胞 用来补充体内衰老和死亡的细胞 幼体可以通过有丝分裂使细胞数量增多 导致生物体由小长大 通过细胞分裂 可以将复制的遗传物质平均地分配到两个子细胞中去 细胞分裂是生物体生长 发育 繁殖和遗传的基础 一 细胞的分化 2 细胞生长 细胞分裂后新产生的子细胞体积很小 不断地从周围环境中吸收营养物质 并且转变成自身物质 使细胞体积逐渐增大 这就是细胞的生长 生物体的生长包括细胞数目的增加和细
10、胞体积的增大两个方面 因而 细胞分裂和细胞生长都是生物体生长的细胞学基础 3 细胞分化 是在细胞分裂产生新细胞的基础上 一部分细胞在形态 结构和生理功能方面发生了稳定性的变化 从而成为具有特定功能的细胞的过程 经分化产生的细胞以特定结构和功能的器官 系统组成生物体 细胞分化导致组织形成和器官成熟 是生物体发育的细胞学基础 9 细胞分裂 细胞生长 细胞分化 一 细胞的分化 例13 1中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作 通过将大熊猫的体细胞核植入去核后的兔子卵细胞中 在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎 这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列 下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述中 错误的是 A
11、 在形成早期胚胎的过程中 细胞经历了分裂和分化B 兔子卵细胞细胞质的作用是激发大熊猫细胞核的全能性C 克隆出的早期胚胎中 各细胞间具有相同的遗传信息D 在形成早期胚胎的过程中 尚未出现细胞的分化 一 细胞的分化 例13 2下列关于细胞分化的说法 正确的是 分化是稳定的 而且一般是不可逆的 一旦细胞沿一定方向分化 便不会再脱分化到原先的状态 细胞分化后 细胞中mRNA不同 tRNA相同 分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能 一般不会出现细胞核遗传物质的改变 细胞分化的实质是基因选择性表达A B C D 一 细胞的分化 例13 3多细胞生物体在发育过程中起决定作用的是 A 细胞分裂B 细
12、胞生长C 细胞衰老D 细胞分化 一 细胞的分化 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 真的这样吗 分化的细胞要保持分化后的状态需要什么条件 1958年 美国科学家斯图尔德的实验 含有植物激素 无机盐 糖类等物质的培养液中 实验表明 在离体时给予细胞一定条件 高度分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的能力 植物细胞性 二 细胞的全能性 1 概念 2 表现的条件 1 特点 高度分化的植物细胞具有全能性 植物组织培养 花药离体培养可以证明植物细胞具有全能性 动物已分化的体细胞全能性受限制 但细胞核仍具有全能性 2 植物细胞的全能性 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
13、体的潜能 植物组织培养 是指在无菌和人工控制的环境条件下 利用适当的培养基 对离体的植物器官 组织及细胞进行培养 使其再生完整植株的技术 二 细胞的全能性 3 植物细胞全能性的应用 蝴蝶兰的大规模生产 快速繁殖花卉 蔬菜等 拯救珍稀濒危物种 二 细胞的全能性 二 细胞的全能性 二 细胞的全能性 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 动物细胞是否具有全能性 克隆羊的全过程 白面羊乳腺细胞的细胞核 黑面羊卵细胞的细胞质 体外培养一段时间 非洲爪蟾和 多利 的诞生证明 已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性 但是目前为止 人们还没有成功地将单个已分化的动
14、物体细胞培养成新的个体 二 细胞的全能性 3 动物细胞全能性 1 高度分化的动物细胞 细胞的全能性虽受到限制 但细胞核仍保持着全能性 这是因为细胞核内含有保持物种遗传性所需要的全套遗传物质 动物克隆技术的成功 证明上述观点的成立 细胞核全能性 3 动物细胞在体外培养只能培养成细胞群 无法得到一个完整的个体 2 胚胎分割移植技术的成功 证明胚胎发育早期的胚胎干细胞具有全能性 二 细胞的全能性 长江女神白鳍豚 水中大熊猫 丹顶鹤 4 动物细胞核全能性的应用 用克隆技术拯救濒危动物 二 细胞的全能性 4 细胞具有全能性的原因 由于体细胞一般是通过有丝分裂繁殖而来的 一般已分化的细胞都有一整套和受精卵
15、相同的染色体 携带有本物种相同的DNA分子 因此 分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能 在多细胞生物中每个个体细胞的细胞核具有个体发育的全部基因 只要条件许可 都可发育成完整的个体 二 细胞的全能性 植物细胞 动物细胞 5 细胞全能性的比较 受精卵 生殖细胞 体细胞 细胞分裂能力强的 细胞分裂能力弱的 体细胞 分化程度低的 分化程度高的 二 细胞的全能性 6 细胞分化 细胞全能性的比较 二 细胞的全能性 例13 4 关于细胞全能性的理解不确切的是 A 动物细胞培养获得大量骨髓瘤细胞 证明了动物体细胞也具有全能性B 细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在因素C 经植物组织培养得到
16、的试管苗 是植物细胞在一定条件下表现全能性的结果D 大量的科学事实证明 高度分化的植物体细胞仍具有全能性 A项中的动物细胞培养和C项中的植物组织培养结果不同 说明了什么 提示 植物细胞的全能性比动物细胞高 二 细胞的全能性 例13 5 花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人工的方法在培养基上培育成单倍体植株 这一成果是利用了细胞的 A 应激性B 全能性C 变异性D 适应性 例13 6下列哪种细胞的全能性容易表达出来 A 蛙的口腔上皮细胞B 蚕豆的叶肉细胞C 蛔虫的卵细胞D 水螅的神经细胞 三 干细胞 在生物体内 体细胞的分裂分化能力最强的是什么细胞呢 植物 根尖分生区细胞与牙尖的分生组织细胞 人与动物 干细胞 三 干细胞 1 概念 2 分类 干细胞是一类具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞 生物体内的各种细胞 组织和器官都是由干细胞分化发育而来的 是从哺乳动物的早期胚胎中分离出来的 可分化成人体的各种细胞 构成人体的各种组织和器官 最终发育成一个完整的个体 胚胎干细胞 按全能性大小 1 全能干细胞 胚胎干细胞进一步分化 可以形成各种组织干细胞 它具有形成一种器官的多种组织的潜能 但不
