第2节 细胞的分化
人类受精卵的发育过程
组成人体细胞的种类有200多种
细胞分裂
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,在形态结构和功能上发生差异的过程，称为细胞分化.
一、细胞分化及意义
1、什么是细胞分化?
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。患者的血液中出现大量异常的白细胞，而正常的血细胞明显减少。通过骨髓移植可以有效的治疗白血病。此外用化疗、放疗等方法也可以遏制病变的白细胞 ,延长病人的生命。
2、问题探讨：
1、为什么健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡减少？
会通过细胞分裂产生新的血细胞来补充
2、骨髓与血细胞的形成有什么关系？
骨髓中的造血干细胞通过增殖和分化，不断的产生不同种类的血细胞。
我们再来看一个细胞分化的实例
植物器官切片图
3、细胞分化有何生物学意义？
1）通过细胞分化使相同的细胞能够形成各种不同的组织和器官；
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。
细胞分化的特点又有哪些呢？
2、分化的特点
（1）普遍性
细胞分化在生物界中十分普遍的一种生命现象。
一、细胞分化
（2）持久性
贯穿在生物体整个个体发育过程中。
（胚胎时期达到最大限度）
思考：
“细胞分化发生在生物体生命的
整个过程中” 你能举例说明吗？
红细胞
血小板
白细胞
例一：
例二：
表皮的生发层细胞能分裂分化成角质层细胞，以补充死亡脱落的角质层细胞
骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞
（3）稳定性
分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
（4）不可逆性
已经分化了的细胞不能重新形成之前的细胞（如红细胞不能逆分化成造血干细胞）
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
肌动蛋白基因开启
合成肌动蛋白
结论：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。
1．从分子角度看，构成人体的各种细胞在形态、结构、功能等方面的不同是靠什么物质体现的？
2.为什么组成各种细胞的蛋白质会不同呢？其根本原因是什么？
蛋白质
基因的选择性表达
不是,各种细胞的遗传信息完全相同,但执行情况不同。
3.细胞出现了分化,是否遗传物质发生了改变?
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
植物组织培养实验
已经高度分化的细胞，能不能再分化成其他细胞？
1958年，美国科学家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完整的植株。
实验证明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能，即植物细胞具有全能性。
二、细胞的全能性：
1、定义：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体的潜能。
思考：
为什么任意一个体细胞会具有发育成完整个体的潜能？
体细胞内含有本生物物种全套的遗传信息！
“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物体细胞培养成新的个体。
为什么细胞核具有发育成完整个体的潜能？
动物细胞是否具有全能性？
细胞全能性大小的比较：
在①受精卵、②生殖细胞、③高度分化的动物细胞中，全能性最大的是____,最小的是____。
细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞分化程度越高，全能性越____；分化程度越低，全能性越___。
另外，植物细胞全能性____动物细胞！
①
③
低
高
高于
1、干细胞概念：
动物和人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。
三、干细胞
干细胞
分化潜能的大小
来源
胚胎干细胞
成体干细胞
全能干细胞：如受精卵
多能干细胞：如骨髓造血干细胞
专能干细胞：如肠上皮干细胞
1、下列关于细胞分化的说法错误的是（ ）
A、细胞分化与生物发育有密切关系
B、细胞分化是一种普遍存在的生命现象
C、细胞分化仅发生在胚胎时期
D、一般条件下细胞分化是不可逆的
C
课堂巩固
2、下列实例中能体现细胞全能性是（ ）
（1）用悬浮液培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育
的植株
（2）用烟草组织培养出可育的完整植株
（3）把分裂旺盛的花药细胞用人工的方法培育成植株
A、（1）（2）
B、（2）（3）
C、（1）（3）
D、（1）（2）（3）
D
课堂巩固
3、人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能 产生血红蛋白，胰岛细胞（ ） A、只有胰岛素基因
B、比人的受精卵基因要少 C、既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其它基因 D、有胰岛素基因和其它基因，但没有血红蛋白基因
C
课堂巩固
4、动物体内各种类型的细胞中具有最高全能性的细胞是（ ）
A、体细胞
B、生殖细胞
C、受精卵
D、肝细胞
C
课堂巩固
5、下列关于细胞分裂和细胞分化的叙述,错误的是（ ） A、生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果 B、生物体通过细胞分化，细胞之间逐渐发生了稳定性的差异 C、细胞分裂是细胞分化的基础 D、细胞分化过程中细胞的遗传物质发生了改变
D
课堂巩固
6．动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，错误的是（ ）
A．a过程表示干细胞能自我更新
B．b、c过程表示干细胞具有分化能力
C．a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
D．b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用
Ｄ
课堂巩固
这幅图说明了怎么的一种生命现象？
一、个体衰老与细胞衰老的关系
单细胞生物:细胞衰老=个体衰老
细胞衰老≠个体衰老
细胞时刻都在更新
多细胞生物：
一、个体衰老与细胞衰老的关系
问题探讨
衰老是生物界的普遍现象。衰老的人体通常表现出细胞数目减少、肌肉萎缩、行动迟缓等特征。
1.人体的衰老还表现出那些特征？

2.老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？
3、人体衰老和细胞衰老有什么关系？
白发、皱纹、老年斑、耳聋、眼花等。
有，精原细胞产生精子； 有，角质层细胞。

请分析以下衰老症状与衰老细胞的什么特征有关？
（1）肌肉萎缩，出现皱纹
（2）食量下降
（3）头发变白
（4）出现老人斑
水分减少，体积变小，代谢减慢
代谢减慢，物质运输能力降低
酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少
细胞内的色素积累
（5）体温降低，怕冷
多种酶的活性降低，代谢减慢
二.细胞衰老的特征
1.细胞内的水分减少,细胞萎缩,体积减小,新陈代谢速率减慢.
2.细胞内多中酶活性降低.
3.细胞内色素逐渐积累，妨碍物质交流和传递
4.细胞内的呼吸速率减慢，细胞核体积增大,核膜内折，染色质收缩，染色加深.
5.细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低.
细胞衰老的原因
自由基学说：生命活动中，细胞容易产生自由基，这些自由基会损伤细胞导致细胞的衰老。
端粒学说：随细胞分裂次数的增加，端粒DNA变短导致正常基因受损，致使细胞衰老。
2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡萝尔·格雷德和杰克·绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。他们的研究成果揭示，端粒变短，细胞就老化；如果端粒酶活性很高，端粒的长度就能得到保持，细胞的老化就被延缓。
>烧 烫
图：正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）
2002年10月7日英国人悉尼·布雷诺尔、美国人罗伯特·霍维茨和英国人约翰·苏尔斯顿，因在器官发育和细胞编程性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖。
Sydney Brenner
H. Robert Horvitz
John E. Sulston
三.细胞的凋亡
1、含义：是一种自然的生理过程
由基因决定的细胞自动结束生命的过程,就叫细胞凋亡;也称细胞编程性死亡。
正常细胞与凋亡细胞
2、细胞凋亡的意义：
完成正常发育
维持内部环境稳定
抵御外界因素干扰
细胞的凋亡
例如：
人胚胎中尾的消失
胎儿手的发育过程中，五指的相互分离
蝌蚪发育过程中，尾的消失
细胞坏死：
受极端物理、化学或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡，并会导致炎症反应。
发育过程中手和足的成形过程
3、细胞凋亡与细胞坏死的区别
受基因控制生理
或病理性死亡
外界因素引起
病理性死亡
内陷，形成凋亡小体
破裂，内容物释放
无
有
对机体有利
对机体有害
多为单个散在细胞
大片组织或成群细胞
无明显变化
肿胀，内质网崩解
变小
变大
坏死细胞
凋亡细胞
你知道威胁人类健康的
四大“杀手”吗？
-- 1.心血管病  2.癌症  3.艾滋病  4.糖尿病
癌(carcinoma)
全球每年新增癌症病例
世界卫生组织国际癌症研究中心预测:2020年全世界癌症发病率将比2003年增加50％，全球每年新增癌症患者人数将达到1500万人。
据2000年卫生事业发展情况统计公报，我国城市地区居民疾病死因排在第一位的就是癌症。
什么是癌？癌是怎样产生的呢？
如何预防癌症？
我国癌症死亡人数不断增加
有人说，癌症就是肿瘤。就你所了解的情况，你同意这种说法吗？
讨论题
1、肿瘤是细胞在致瘤因素作用下，基因发生了改变，失去对其生长的正常调控，导致异常增生。

2、肿瘤分为良性肿瘤和恶性肿瘤两大类。
良性肿瘤生长缓慢，与周围组织界限清楚，不发生转移。
恶性肿瘤生长迅速，可转移，还会产生有害物质，破坏正常器
管结构，使机体功能失调，威胁生命，称为“癌”。
机体内有的细胞受到致癌因子的作用，细
胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制
的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
一、什么是癌细胞？
1．在适宜的条件下，癌细胞能够无限增殖
二、癌细胞的特征
观察图片，癌细胞与正常细胞有什么不一样吗？
2．癌细胞的形态结构发生显著变化
材料
材料：癌症为什么难以治疗？
思考：
3．癌细胞的表面发生了变化。

由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，
使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低，
容易在体内分散和转移。
癌细胞的分散和转移示意图
2.化学致癌因子：无机物如石棉、砷化物、铬化物、镉化物等；有机物如黄曲霉毒素、亚硝胺等。
1.物理致癌因子：主要指辐射，如紫外线、X射线等。
3.病毒致癌因子：如致癌病毒。
三、有那些致癌因子呢？
抑癌基因的功能是抑制细胞不正常的增殖。
原癌基因（oncogene）负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。
当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，细胞就会过度增殖，形成肿瘤。
A.原癌基因
B.抑癌基因
累积效应
四、致癌因子为什么会导致细胞癌变呢？
原癌基因
抑癌基因
正常
细胞
致癌
因子
突变
细胞癌变
四、致癌因子为什么会导致细胞癌变呢？
小结：发病机理
正常细胞
癌细胞
原癌基因
致癌因子
预防：
　①避免接触致癌因子
　②增强体质，保持心态健康，养成良好的生活习惯，从多方面积极采取防护措施。
抑癌基因
五、怎样预防癌症呢？
建立健康生活方式，远离致癌因子
食物中的防癌物质：大豆 ；动物肝脏中含有的大量维生素D；蔬菜水果中富含的维生素C，维生素E，胡萝卜素；绿茶中富含多元酚
保持愉悦的心情
防治措施：早发现、早诊断、早治疗
治疗方法：手术切除、化疗、放疗。
1、尽量避免接触致癌因子。
2、增强体质，保持心态健康
养成良好生活习惯。
六、癌症的防治
细胞
细胞
正常分化
畸形分化
癌细胞
组织
器官、系统
生物体
衰老
凋亡
一、利用干细胞，人体组织器官将能再生

英国足球名星----贝克汉姆储存来自他刚出生儿子留下的脐带血干细胞，以便万一他在赛场上重要器官受伤，则可以接受干细胞移植手术治疗。
　　
二、细胞的重编程

2008年，科学家们实现了一个长期寻求的细胞炼金术壮举。他们从不同疾病的患者身上提取皮肤细胞，将其再编程为干细胞。改造后的干细胞在实验室里生长并分裂，为研究人员研究构成疾病基础的细胞过程提供了新工具。这项成就也可能是用患者自身细胞治疗疾病的漫长征途中的重要一步。
干细胞研究应用的媒体报道
持久性，稳定性，不可逆转，遗传物质没有改变。
基因的选择性表达
细胞分化是个体发育的基础；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。
已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。