Transcript 与“细胞全能性”
第6章 细胞的生命历程 第2节 细胞的分化 受精作用 你知道什么是白血病吗? 白血病是造血系统的恶性疾病，俗称 “血癌”，是国内十大高发恶性肿瘤之 一，其特点为造血组织中某一类型的白 血病细胞在骨髓或其他造血组织中的发 生恶性增生，并浸润体内各脏器、组织， 导致正常造血细胞受抑制，产生各种症 状，临床表现以发热、出血、贫血、肝 脾、淋巴结肿大为特点。 通常如何治疗呢? 放疗 化疗 目前最先进的治疗手段是骨髓移植 器官移植的一种，将正常骨髓由静脉 输入患者体内，以取代病变骨髓的治疗 方法。用此疗法可提高疗效，得到延长 生存期乃至根治的目的。 为什么骨髓移植可以治疗白血病呢? 骨髓中有造血干细胞,可以产生新的血细胞. 这些形态多样的血细胞是怎样产生的? 上皮组织 受精卵 ① 细胞群 ② ①是通过什么过程实 现的？②主要通过什 么实现？两者有何区 别和联系呢？我们试 着比较一下 肌肉组织 神经组织 结缔组织 观察比较细胞分裂和分化的不同点在哪里？ 细胞分化的 起点都是相同的； 而分化的结果则 是在形态、结构 和生理功能上产 生了稳定性的差 异。 细胞的分裂与分化 细胞的分裂 母 细 胞 细胞的分化 1 2 3 肌细胞 神经细胞 神经细胞 红细胞 肌肉细胞 上皮组织细胞 小肠上 皮细胞 有丝分裂 受精卵 细胞分化 血红 细胞 神经 细胞 什么是细胞分化? 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. 细胞分化图解 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、结构和生理功能 上发生稳定性差异的过程。 一、细胞分化及其意义 2.意义： （1）是个体发育的基础,是生物界中普遍存 在的生命现象。 （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。 1. 细胞分化发生在整个生命进程中。 持久性 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（遗传物质未变） 3. 分化后的细胞将一直保持分化后的状态，不 能再回到分化前的状态，直到死亡。 不可逆性 3.细胞分化的特点 持久性、稳定性、不可逆性 请大家举例说明细胞分化发生在个体发育 的什么时期呢？ 4.细胞分化的时期 整个生命历程，（幼年、成年、老年） 胚胎期达最大限度 细胞为什么会出现分化的呢？ 思考： 如果只有细胞增殖受精卵能否发育成 一个完整的个体？ 细胞分化的意义是什么呢？ 6.细胞分化的意义 细胞 组织 器官 系统 ①是生物个体发育的基础 个体 叶脉 上表皮 叶肉 下表皮 ②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。 思考： 早期胚胎细胞（如受精卵）通过细胞分 化逐渐发育，形成各种组织和器官。 思考： 这些组织和器官中高度分化的细胞（如 表皮细胞），还能像早期胚胎细胞那样， 再分化成其他细胞吗？植物体内高度分 化的细胞如表皮细胞、根细胞能否继续 分化发育吗？ 我们共同看一下美国科学家斯图尔德 的一个实验 一、细胞分化及其意义 3.特点： 请分析下列事实分别说明了细胞分化的 什么特点？ 1.细胞分化发生在整个生命进程中。 持久性 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 发生时期：开始于胚胎发育早期，发生在生 物体的整个生命进程中，胚胎时期达到最大限度 ，是一种持久性变化。 生发层细胞，造血干细胞，某些上皮细胞、 肝细胞、成骨细胞 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？ 相同 血红蛋白基因表达 合成血红蛋白 2.红细胞 肌动蛋白基因表达 肌细胞 合成肌动蛋白 结论：细胞分化是特定基因在特定的时间和 空间下基因选择性表达的结果。 先分裂，后分化，细胞分裂是分化的基 础，共同完成生物个体发育过程 不 细胞 数量 同 形态 点 结构 功能 相 同 点 联 系 细胞分裂 细胞分化 增加 不变 相同 差异 遗传信息都不变 共同完成生物个体发育过程 思考： 已经发生高度分化的细胞,还能像早 期胚胎细胞那样,再分化成其他细胞吗? 二、细胞的全能性 问题 1.植物组织培养的过程 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。 已经分化的植物细胞具有全能性 试管植物 胚状体 由单个细胞分裂后形成的细胞团 植物激素、无机盐和糖类的培养液中 适宜的温度 从根的切片分离的细胞 开花的胡萝卜植株 离体 胡萝卜根的切片 高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植株的能力， 这就是细胞的全能性。 试管植物 胚状体 开花的胡萝卜植株 由单个细胞分裂后形成的细胞团 植物激素、无机盐和糖类的培养液中 从根的切片分离的细胞 离体 胡萝卜根的切片 植物细胞全能性表现的条件： 1、首要条件是离体状态。 2、还需要适宜的温度，特定的物质（水、无机盐、 维生素）和植物激素（生长素和细胞分裂素）等 试管植物 胚状体 开花的胡萝卜植株 由单个细胞分裂后形成的细胞团 植物激素、无机盐和糖类的培养液中 从根的切片分离的细胞 离体 胡萝卜根的切片 植物细胞为什么能表现出全能性呢？ 已经分化的细胞具有该物种的全套遗传物质 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？ 1.植物组织培养的过程 问题 韧皮部细胞 植物激素、无机盐和糖类等 脱分化 细胞团 胚状体 再分化 有根、茎、叶 的试管苗 由胡萝卜的韧皮部细胞培养成完整的胡萝卜植株 体现出高度分化的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.细胞全能性的概念： 已经分化的细胞，仍然具有发育成完整 个体的潜能。 思考 为什么已经分化的细胞具有全能性呢？ 生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有 的全套遗传物质。 思考 2.细胞表现全能性有什么条件呢？ （1）离体 （2）一定的营养物质植物激素和其他外 界条件作用 思考 3.细胞全能性有什么应用呢？ 快速繁殖花卉和蔬菜等作物； 拯救珍稀濒危物种； 与基因工程结合培育新作物类型。 用植物组织培养技术培育的玫瑰、兰花手 机吊坠 思考 高度分化的植物细胞具有全能性， 那么动物细胞又怎样呢？ 2.克隆羊的诞生 这 个 试 验 又 说 明 了 什 么 呢 ？ 说明:已分化的动 物体细胞的细胞核具 有全能性。 但目前为止,人 们还没有成功地将单 个已分化的动物体细 胞培养成新的个体。 除受精卵外，生物体内有没有具有分裂分化能力的细胞？ ①植物体内 分生组织细胞（如根尖分生区细胞） ②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） 干细胞是一类具有自我更新 和分化发育潜能的原始细胞， 机体的各种细胞、组织和器 官都是由干细胞分化发育而 来的。 干细胞分为3类：全能干细胞 （胚胎干细胞），多能干细 胞（组织干细胞），专能干 细胞。 1、通过骨髓移植可以有效地治疗白血病； 经常献血的人也不会因为血液的减少而死 亡？为什么？ 2、举例说明干细胞研究的意义。 造血干细胞 •据报道，英国一些知名的足球球 星将他们新出生的孩子脐带血中 的干细胞冷冻储存起来，以便万 一他们在赛场上软骨或是韧带受 到重伤，则可以接受干细胞移植 手术治疗，令受损的器官重新生 长出新的细胞和组织。 干细胞的用途: 干细胞移植治疗白血病； 在体外培养出组织和器官,并最终通过组织和器 官移植实现对临床疾病的治疗。 白血病 ,俗称“血癌” ,是一种恶性程度极高的血液病 , 其自然病程只有 3个月。近年来 ,随着医疗技术的发展 , 可以用化疗、放疗等方法遏止病变的白细胞 ,延长病人 的生命。但是这种方法的副作用大 ,复发率高 ,不但给病 人带来极大的痛苦 ,而且给家庭、社会造成了沉重的负 我国的干细胞研究和应用已经具备了一定的基础，早在20 世纪60年代就开始了骨髓干细胞移植方面的研究，目前研究 和应用得最多的是造血干细胞。1992年，我国内地第一个骨 髓移植非亲属供者登记组在北京成立，“中华骨髓库”也正 式接受捐赠。2002年，北京建立了脐带血干细胞库。关于胚 胎干细胞的 研究，我国目前还没有明确的法律规定。 脐带血现在可以保存在脐带血造血干细胞库里。在脐带血 库里脐带血经过检测、分离、制备等多道医学工序，冷冻在 -196摄氏度的深低温液氮中，并能长期保存。 任务： 1 、什么是干细胞？干细胞可以 分为哪几类？ 2 、干细胞的研究取得了 哪些成果？从这些成果中分析干细胞的 研究有哪些意义？ 思考： 细胞分化特点中“分化的不可逆性” 与“细胞全能性”矛盾吗？ 1、什么是细胞分化？ 2、细胞分化的生物学意义是什 么？ 3、什么是细胞的全能性？ 1.下列对细胞分化的叙述正确的是 （ D ） A．细胞分化是遗传物质改变的结果 B．细胞分化发生在从受精卵到胚胎形成的过程 C．细胞分化从原肠胚后期开始至生命结束 D．细胞分化是由细胞内的遗传物质调控的 2.人胰岛B细胞能产生胰岛素，但不能产生红细胞中的 血红蛋白，根据此推测人胰岛B细胞中 （ C ） A．只有合成胰岛素的基因 B．在细胞分化过程中，基因的数目发生了变化 C．既有合成胰岛素的基因也有合成血红蛋白的基因， 但不同细胞遗传信息的执行情况不同 D．只有合成胰岛素的基因和其他基因，但没有合成血 红蛋白的基因 3.下列实例中能体现细胞全能性的是 （ B ） ①用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株 ②植物用种子进行繁殖 ③用烟草组织培养的单个细胞培 育出了可育的完整植株 A．①② B．①③ C.②③ D.①②③ 4.科学家用甲母羊乳腺细胞的细胞核与乙母羊卵细胞 的细胞质重组成一个细胞，成功培养了“多莉”羊。下列 关于此实验的说法正确的是（多选） （A B C ） A．高度分化的细胞仍然保持全能性 B．重组细胞的细胞核内含有保持物种遗传性所需要 的全部遗传物质 C．在理论上，可以运用上述方法拯救濒危物种 D．运用上述方法，科学家已经可以用单个细胞来培 养新的动物体 种子