【本讲教育信息】

一. 教学内容：

第五章 细胞增殖、分化、衰老和凋亡

第二节 细胞分化、衰老和凋亡（一）

二. 学习内容：

细胞分化

细胞的全能性

三. 学习目标：

说明细胞分化形成各种组织

举例说明细胞的全能性

四. 学习重点：

细胞的分化是本节课的重点

五. 学习难点：

细胞的分化，深刻理解细胞分化的概念及细胞分化对多细胞生命体的普遍意义。

六. 学习过程：

1. 细胞的分化

（1）多细胞生物体的发育

在个体发育过程中，一方面，通过细胞分裂，细胞数量越来越多；另一方面，细胞在形态、结构和功能上发生特异性的变化。

（2）细胞分化 由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程称为细胞分化

（3）实例：

② 细胞分化形成各种形态的细胞（以动物为例）

神经细胞、平滑肌细胞、骨骼肌细胞、上皮细胞、骨细胞、红细胞、白细胞等等。

（4）细胞分化是基因选择性表达的结果。

有序的细胞分化能够增加细胞的类型，进而由不同类型的细胞构成生物体的组织和器官，执行不同的生理功能

例：植物的叶肉细胞中含有叶绿体，能进行光合作用；根尖成熟区表皮细胞形成根毛，能吸收水和无机盐

（5）基因选择性表达

细胞分化的关键在于特异性蛋白质的合成，而特异性蛋白质合成的实质在于基因选择性的表达。而基因选择性的表达导致细胞的形态、结构和功能的差异

① 细胞分化始于基因表达的调控，一部分基因关闭，另一部分打开。它也包括基因表达强度的改变。

② 分化细胞之间的差异归根到底在于不同蛋白质的表达。

③ 分化过程通常是不可逆的。分化终端的细胞通常不再分裂，稳定地具有一定的特征，执行一定的生理功能，然后走向衰老和死亡。

有时，个别分化终端的细胞逆向恢复生长分裂的能力，往往可能是细胞癌变的征兆。

④ 一般认为到达成年阶段，个体发育完成，只有一部分细胞的分化持续于整个生物体的一生。例如哺乳类的骨髓中，终身都发生血细胞的分化成熟过程。

（6）通过检测细胞中的基因和有关蛋白质，可以得出细胞中有哪些基因被选择性表达

实验结果表明：具有相同基因的不同类型的细胞，在发育过程中表达了特定的基因，合成了特异性的蛋白质，这些蛋白质直接决定了细胞的形态结构和生理功能。

比较人体细胞中几种基因及有关蛋白质的种类

细胞总DNA				蛋白质
	输卵管 细胞	成红细胞	胰岛细胞	输卵管 细胞	成红细胞	胰岛细胞
卵清蛋白基因	＋	＋	＋	卵清蛋白	－	－
β珠蛋白基因	＋	＋	＋	－	β珠蛋白	－
胰岛素 基因	＋	＋	＋	－	－	胰岛素

2. 细胞的全能性

不同类型的细胞虽然高度分化，但是仍然具有保持该物种遗传特性的全部遗传物质，应该能够保持细胞的全能性。

事实：

（1）1902年，德国植物学家哈伯兰特（C．Haberlandt）在细胞学说的基础上，大胆预言离体的植物细胞具有发育的全能性，能够发育成为完整的植物体。

（2）1958年，美国植物学家斯图尔德（F．C．Steward）等人，用胡萝卜韧皮部的组织块进行离体培养，得到了完整的植株，并且这一植株能够开花结果，从而证实了哈伯兰特50多年前的预言。

实验证明

① 高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜在能力。

植物细胞的全能性是指植物体中单个已经分化的细胞具有发育成完整个体的全部遗传物质，在适宜的条件下，仍然具有发育成完整新植株的潜能。

② 高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，它的细胞全能性受到限制。但是，它的细胞核仍然保持着全能性，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

（3）将离体的植物组织或细胞培育成正常植株，在植物良种培育等方面得到广泛应用例：花药离体培养技术、茎尖分生组织无病毒植株培养技术。

实验证实，植物的花药、根尖、茎尖、幼胚等都能够在适宜的条件下发育成完整的植株。

（4）植物组织培养技术

原理：利用植物细胞的全能性发展出来的快速植物繁殖的新技术，已经广泛应用于生产。优点：

离体的组织或细胞只是植物体的一小部分，可以研究其在不受植物体其他部分干扰条件下的生长和分化规律；

人们可以通过改变离体的组织或细胞的培养条件（如培养基的配方、光照和培养温度等）来影响它们的生长和分化

植物组织培养技术对研究植物器官、组织和细胞的生长、分化和发育规律，解决植物形态建成中的一些理论问题很有帮助。

（5）植物组织培养技术图解

①

②

愈伤组织 是指一团没有细胞分化或处于“无分化”状态的细胞团块。在组织细胞的离体培养中，外植体中的活细胞经诱导而脱分化，恢复其潜在的全能性，转变为分生细胞，继而其衍生的细胞分化为薄壁组织而形成愈伤组织。

（6）动物细胞的细胞核仍然保持着全能性（多莉羊克隆实验）

【典型例题】

1. 用母羊甲的乳腺细胞的细胞核，与母羊乙去核卵细胞组成一个细胞，成功培育出了“多莉”羊。下列说法错误的一项是（ ）

A. 高度分化的动物细胞的细胞核也具有全能性

B. 这个乳腺细胞核内含有该物种所需要的全套遗传物质

C. “多莉”羊的特征与乙母羊几乎相同

D. “多莉”羊的特征与甲母羊几乎相同

2. 关于细胞分化的叙述，下列说法错误的是（ ）

A. 细胞分化与生物发育有密切关系

B. 细胞分化是生物界普遍存在的生命现象

C. 细胞分化仅发生在胚胎时期

D. 细胞分化是细胞形态、结构和功能上发生稳定差异的过程

3. （2006高考江苏卷,9）细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不正确的是（ ）

A. 分化发生在生物体的整个生命进程中

B. 分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果

C. 未离体的体细胞不会表现出全能性

D. 分化过程中遗传物质发生了改变

4. 在生物的个体发育中，一个受精卵能形成复杂的生物体，主要是下列哪项生理过程起作用（ ）

A. 细胞分裂 B. 细胞生长 C. 细胞成熟 D. 细胞分化

5. 下列关于细胞衰老主要特征的叙述，属于结构改变并且错误的是（ ）

A. 细胞膜通透性改变，使物质运输减少

B. 细胞核体积增大，染色质固缩

C. 核孔是离子、水分子等的运输通道

D. 人的衰老细胞萎缩，体积变大

【模拟试题】（答题时间：45分钟）

1. 细胞分化不同于细胞增殖的主要特点是（ ）

A. 细胞的数目增多

B. 细胞的体积增大

C. 细胞化学成分含量的变化

D. 能形成各种不同的细胞和组织

2. 细胞分化达到最大限度的时期是（ ）

A. 受精卵时期 B. 胚胎时期

C. 有丝分裂时期 D. 细胞的增殖时期

3. 与生物体正常生长发育密切相关的生理过程是（ ）

A. 细胞分裂 B. 细胞分化 C. 细胞生长 D. A、B、C均是

4. 下列哪种细胞的全能性最容易表达出来（ ）

A. 青蛙的上皮细胞 B. 胡萝卜的韧皮部细胞

C. 大白鼠的肝脏细胞 D. 人皮肤生发层细胞

5. 植物细胞全能性表现出来的必要条件是（ ）

A. 给予适宜的营养和外界条件

B. 导入其他植物细胞的基因

C. 脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件

D. 将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞中

6. 花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞在人工培养基上培育成植株，这一成果利用了细胞的（ ）

A. 应激性 B. 全能性 C. 变异性 D. 适应性

7. 细胞的分化是一种持久的稳定的变化，这种变化一般是（ ）

A. 可逆转的 B. 不可逆转的

C. 发展变化的 D. 无序可循的

8. 关于细胞分裂、分化、衰老和凋亡的叙述，正确的是（ ）

A. 细胞的分化使细胞的遗传物质发生改变，导致细胞的形态、结构各不相同

B. 个体发育过程中的细胞分裂、分化、衰老和凋亡对于生物体都是有积极意义的

C. 细胞分裂存在于个体发育的整个生命过程，细胞分化仅存在于胚胎发育过程中

D. 多细胞生物细胞的衰老和机体的衰老总是同步进行的

9. 老年人有老年斑，对此最合理的解释是（ ）

A. 细胞内水分减少，细胞萎缩

B. 细胞核体积增大，染色质固缩

C. 细胞中酪氨酸酶活性降低

D. 细胞内色素积累

10. 细胞的衰老是（ ）

A. 正常生命现象 B. 特殊分化的结果

C. 畸形分化的结果 D. 无法改变的

11. 人的头发基部的黑色素细胞衰老时，头发就会变白，其原因是（ ）

A. 细胞内水分减少 B. 细胞中酪氨酸酶活性降低

C. 细胞膜通透性降低 D. 细胞的呼吸速度减慢

12. 阅读材料，完成下列问题：

1958年，美国科学家斯图尔德取胡萝卜韧皮部细胞进行悬浮人工培养，发现单个细胞能像受精卵一样发育成完整植株。1997年，英国威尔穆特等将白面母羊乳腺上皮细胞核移入黑面母羊去核卵细胞中形成重组细胞，并将其培养成胚胎，将胚胎移植入另一母羊的子宫中发育，后产出“多莉”羊。

（1）文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为 。

（2）斯图尔德的实验证明了 ，威尔穆特的实验证明了 。从细胞结构和遗传的角度分析，两位科学家得出实验结论的根本原因在于 。

（3）斯图尔德和威尔穆特的实验的差别在于 。

13. 据下图完成下列问题：

（1）①→②、①→④的过程叫做 。

（2）①→③的过程叫做 。

（3）③→⑤的过程叫做 。

（4）组成②③④细胞的 、 、 不同，因此它们属于不同的 。

（5）①～⑤所示各细胞群中，具有分裂能力的是标号 所示细胞群。

【试题答案】

1、D；2、B；3、D；4、B；5、C；6、B；

7、B；8、B；9、D；10、A；11、B；

12、（1）体细胞

（2）植物细胞具有全能性 动物细胞核具有全能性 细胞核中具有本物种个体发育的全套基因

（3）植物体细胞全能性易表达；动物体细胞细胞核的全能性的表达要借助于卵细胞

13、（1）细胞分化

（2）细胞分裂

（3）细胞的生长

（4）形态 结构 生理功能 组织

（5）①③⑤