细胞分化和细胞全能性
2022生物苏教版必修1文档：第五章 第23课时 细胞分化和全能性
第23课时细胞分化和全能性[目标导读] 1.结合实例概述细胞分化的概念、特点和实质。
2.结合植物的组织培育，阐述细胞全能性的概念。
[重难点击] 1.细胞分化的概念、特点和实质。
2.细胞全能性的概念。
一细胞分化1．细胞分化的概念(1)结合教材P100，归纳细胞分化的概念。
答案由一个或一种细胞经细胞分裂产生的后代，在形态结构和生理功能上渐渐发生稳定性差异的过程。
(2)简洁生物体全部体细胞都是由一个受精卵发育而来的，那么经细胞分化形成的各种细胞的细胞核内的遗传物质有没有发生变化呢？答案没有。
2．细胞分化的意义(1)结合教材P101观看植物的不同组织和细胞：用天竺葵的叶制作临时装片进行观看，将观看到的细胞和其形态结构进行连线(2)由上可知，同一片叶片中的不同细胞的形态结构和生理功能不同，但它们的最初来源都相同。
(3)在个体发育中，细胞分化能够增加细胞的类型，不同的细胞构成了生物体的组织和器官，执行不同的功能，所以细胞分化是生物个体发育的基础。
3．细胞分化的特点(1)细胞分化发生在生物体的整个个体发育的进程中，说明细胞分化具有长期性。
(2)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，说明细胞分化具有普遍性。
(3)争辩表明：将蛙的原肠胚时期将来发育成后肢的部分细胞移植到将来发育成背部的细胞中，这部分细胞不会随着四周细胞发育成背部，而是连续沿着原有的分化方向发育成一条后肢。
这种现象说明细胞分化具有不行逆性。
4．细胞分化的实质阅读教材P102，列出下列鸡的细胞所含有的基因和mRNA的种类，“＋”代表“有”，“－”代表“没有”。
项目类型卵清蛋白基因β珠蛋白基因胰岛素基因卵清蛋白mRNAβ珠蛋白mRNA胰岛素mRNA 输卵管细胞＋＋＋＋－－成红细胞＋＋＋－＋－胰岛素细胞＋＋＋－－＋据此说明，细胞分化是基因选择性表达的结果。
归纳总结细胞分裂与细胞分化是两种完全不同的生理过程。
但又不是毫无关联、确定孤立的。
列表比较如下：比较项目细胞分裂细胞分化细胞变化细胞数目增多细胞种类增多发生时间从受精卵开头发生在整个生命进程中意义保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性是生物体个体发育的基础联系(1)细胞分裂是细胞分化的基础，细胞的分裂与分化往往是相伴相随的。
高考生物第一轮高频考点复习课件：第14讲 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变(共60张PPT)
【例1】下列关于细胞分化的说法，正确的是( D ) ①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 ②细胞分化后，细胞中mRNA不同，tRNA相同 ③分 化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能 ④一般不会出现细胞核遗传物质的改变 ⑤细胞分化 的实质是基因选择性表达 A．②③④⑤ B．①②④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④⑤
四、细胞癌变 1．癌细胞的主要特征 (1)适宜条件下，无限增殖(将癌细胞和正常细胞 比较)
细胞来源 正常人肝细胞 海拉的宫颈癌细胞 细胞周期 22 h ＜22 h 分裂次数 50～60 ∞≈25483.6 时间 45.8 d～55 d 1951年至今
(2)癌细胞的形态结构发生了变化 例如，体外培养中的正常的成纤维细胞呈扁平梭 形，转化成癌细胞后变成球形。癌细胞的细胞核都较 正常细胞的大，有时形态也变得不规则，核仁也变大 了。
3．实验操作步骤的设计程序
二、演练 近期统计数据显示，癌症已成为我国城乡居民的首要死 因。请根据提供的资料回答问题：
(1)体外分别培养某癌细胞和正常体细胞，上图中代表 癌细胞生长曲线的是 a 。在体内，癌细胞可能侵袭周 围正常组织，说明癌细胞具有扩散转移 的特性。 (2)细胞癌变后，膜表面会出现一些不同于正常细胞的 蛋白质，这些蛋白质会成为抗原，引起机体的免疫应 答，在应答中直接使癌细胞裂解的免疫细胞是 效应T 细胞 。
(4)癌症的预防及治疗 ①预防：日常生活中远离致癌因子；增强体质。 ②治疗：手术切除是目前常用的治疗方法，这就 需要尽可能在早期发现癌组织，用外科手术完全清除。 然而，这种方法对癌细胞已有多处转移的患者显然很 难实施。遇到这种情形，必须采用“化学疗法”和 “放射线疗法”辅助治疗。首先使用抗癌药物和放射 线照射缩小转移的癌组织，再对原发癌组织进行切除。
第六章第二节细胞的分化—细胞的全能性(高中生物必修一)
二、干细胞
三、总结
随堂检测
3.下列有关细胞全能性的叙述，错误的是 A.植物细胞培养的实验原理是植物细胞的全能性 B.受精卵和早期胚胎细胞都是具有全能性的细胞 C.克隆羊的诞生，表明动物细胞也具有全能性 D.细胞的全能性指的是已经分化的细胞，仍然具有发
育成完整个体的潜能
6．(2011安徽高考)干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床新技术。自体骨髓 干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖 尿病的目的。下列叙述正确的是( )
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。
所以，说已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
克隆猴 克隆猪 克隆猫
非洲爪蟾核移植
3、原因
为什么已分化的体细胞（或细胞核）具有全能性？ 答：已分化的体细胞（或细胞核）具有本物种个体发育所需的 全部基因。
4、细胞全能性大小比较
分化程度越高，全能性越小
具有全能性≠能表达全能性
2、实例
（1）植物细胞具有全能性
植物细胞实现（表达）
全能性的条件： 1、离体 2、适宜条件（营养、 激素、水、无机盐、温 度等）
排列疏松；薄壁；高 度液泡化；不定形
2、实例
（2）动物细胞的细胞核具有全能性
伊恩·维尔穆特和多利
克隆羊多利是世界上第一只用已经分化的成熟 的体细胞（乳腺细胞）克隆出的羊。存活不到 七年（1996年—2003年）。
第六章 第二节 细胞分化
（细胞的全能性）
学习目标
1、掌握细胞全能性的概念。 2、理解高度分化的植物细胞和动物细胞细胞核 全能性的不同。 3、了解干细胞的相关知识。
重点 细胞全能性的概念和发生条件
《细胞分化和细胞全能性》 知识清单
《细胞分化和细胞全能性》知识清单一、细胞分化细胞分化是指同一来源的细胞逐渐发生形态结构、生理功能和蛋白质合成上的差异。
简单来说，就是细胞从一种通用的“初始状态”变成具有特定功能和特征的“专门化状态”。
细胞分化的特点包括稳定性、持久性、不可逆性和普遍性。
稳定性意味着一旦细胞分化完成，其特定的形态和功能就会相对稳定；持久性是指细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中；不可逆性表示分化后的细胞通常不会再回到未分化的状态；普遍性则体现在几乎所有的多细胞生物都会经历细胞分化。
细胞分化的原因主要在于基因的选择性表达。
每个细胞都含有整套的遗传信息，但在特定的时间和空间，只有一部分基因会被激活表达，从而决定了细胞的特定分化方向。
例如，在肌肉细胞中，与肌肉收缩相关的基因会被表达，而在神经细胞中，则是与神经信号传导相关的基因得到表达。
细胞分化的意义十分重大。
首先，它使得多细胞生物能够形成各种不同类型的细胞和组织，从而构建出复杂的器官和系统，实现各种复杂的生理功能。
其次，细胞分化能够提高生物体对环境的适应能力，不同类型的细胞可以分工合作，应对外界环境的变化。
二、细胞全能性细胞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。
具有全能性的细胞通常是受精卵和早期的胚胎细胞。
例如，植物细胞的全能性相对容易体现，通过植物组织培养技术，将植物的一小块组织或单个细胞培养成完整的植株，这就证明了植物细胞的全能性。
动物细胞的全能性表现相对较难，但细胞核具有全能性。
比如，克隆羊多利的诞生，就是将一只羊的乳腺细胞核移植到去核的卵细胞中，最终发育成一只完整的羊，这表明细胞核中包含了个体发育所需的全部遗传信息。
细胞全能性的实现需要一定的条件。
对于植物细胞，需要适宜的营养物质、激素、环境条件等；对于动物细胞，除了上述条件外，还需要将细胞核移植到去核的卵细胞中，或者通过诱导干细胞分化等技术手段来实现。
细胞全能性的研究在医学、农业等领域具有重要的应用价值。
第二节——分化和全能性
高度分化的体细胞，不能反向 进行
3.实质：
对于一个个体，各种细胞具有完全相同 的遗传信息，只是在不同的细胞中遗传信息 的执行情况不同，
即：
基因的选择性表达
例子：
红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活 动状态，与肌动蛋白合成有关的基因处于关闭状态。
肌细胞中，与肌动蛋白合成有关的基因处于活 动状态，与血红蛋白合成有关的基因处于关闭状态。
4.分化细胞表达的基因
①管家基因：所有细胞均表达的一类基因
(如呼吸酶基因、ATP水解酶基因)
②奢侈基因：不同类型细胞特异性表达的一类 基因(如血红蛋白基因、胰岛素基因)
例：下图是人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态
3.功能：
胚胎干细胞： 可以分化成各种组织和器官。
成体干细胞： 可以分化成具特定功能细胞的能力
四.注意
（1）细胞分化不改变遗传物质DNA、tRNA、 rRNA和细胞数目，但是改变转录产物mRNA和 翻译产物蛋白质和细胞形态
（2）分化程度越高，全能性不一定越低，比 如卵细胞
（3）种子等幼体长成新个体不体现全能性
1958年，美国科 学家用胡萝卜韧 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。
2.原因： 体细胞内含有本物种全套的遗传信息！
(× ) (6)玉米种子萌发长成新植株体现了植物细胞的全能性( × )
例.下列有关细胞分化的叙述中，错误的是（ A）
细胞分化和植物细胞全能性
2
在细胞分化的过程中，细胞的形态、结构和功能 逐渐发生变化，这些变化是基因选择性表达的结 果。
3
表观遗传修饰在细胞分化过程中也起着重要的作 用，它可以调控基因的表达，影响细胞的分化方 向。
细胞分化的特点
持久性
细胞分化一旦发生，分化后的细胞将保 持其特有的形态、结构和功能，直到生
命结束。
不可逆性
一般情况下，已经分化的细胞只能沿 着某一特定方向发展，而不能逆转回
05 结论与展望
研究结论
细胞分化是植物生长和发育过程中的重要过程，通过 细胞分化，植物能够形成具有特定功能的组织和器官。
输标02入题
植物细胞全能性是指一个植物细胞具有发育成完整个 体的潜在能力，这一特性为植物的再生和繁殖提供了 基础。
01
03
植物激素和环境因素对细胞分化和植物细胞全能性具 有重要影响，它们能够调控细胞的生长和发育过程。
04
细胞分化与植物细胞全能性之间存在密切关系，细胞 分化程度越高，其全能性越受到限制；反之，未分化 的细胞具有更高的全能性。
研究展望
探索细胞分化与植物细胞全能性之间的相互作 用关系，以及如何通过调控细胞分化来提高植
物的抗逆性和适应性。
加强植物细胞工程和基因工程的应用研究，利用植物 细胞的全能性，实现植物的快速繁殖、基因改良和生
原始状态。
稳定性
细胞分化具有高度的稳定性，即使在 某些条件下，已经分化的细胞也不会 重新回到未分化的状态。
遗传性
细胞分化是基因选择性表达的结果， 因此具有遗传性，可以遗传给后代。
03 植物细胞全能性基础
植物细胞全能性的定义
植物细胞全能性的表现
在适宜的条件下，植物细胞可以脱分化形成愈伤组织，进而再分化形成完整的 植株。
细胞分化和细胞的全能性
在医学上，细胞核移植技术可以用于 生产与患者完全匹配的干细胞和组织 ，用于移植治疗。通过将患者的体细 胞的核转移到卵细胞中，可以产生与 患者完全匹配的干细胞和组织，避免 了免疫排斥反应和伦理问题。
THANK YOU
感谢聆听
通常情况下，已经分化 的细胞无法回到未分化
状态。
多样性
细胞分化产生不同类型 的细胞，形成生物体的
多样性。
遗传稳定性
分化细胞的基因表达模 式是相对稳定的，能够 保持遗传信息的稳定传
递。
03
细胞分化的类型
胚胎细胞分化
胚胎细胞分化是指在胚胎发育过程中，细胞根据特 定的遗传和环境信号，逐渐特化形成不同类型的细 胞。
02
细胞分化过程中，基因选择性表达使得细胞获得特定的功能和形态，同时保留 了全能性，即细胞仍保持着发育成完整个体的能力。
03
细胞的全能性在某些条件下可以诱导和激发，例如通过组织培养、基因编辑等 技术手段，使已分化的细胞重新获得或部分恢复全能性。
细胞分化和全能性的区别
细胞分化是指细胞在发育过程中逐渐获得特定功能和形态的过程，而细胞 的全能性是指细胞具有发育成完整个体的潜能。
分化的细胞只能发育成与原组织相似的部分，而具有全能性的细胞则可以 发育成完整的个体。
分化的细胞在形态、功能和基因表达等方面均有所改变，而具有全能性的 细胞则保持了发育成完整个体的所有必要条件。
细胞分化和全能性的影响因素
遗传因素
基因组结构和表达模式决定了细胞的分化方向和全能性程度。基因突变、染色体异常等遗传因素可以影响细胞的分化 与全能性。
胚胎干细胞治疗
胚胎干细胞治疗可用于治疗一些难以治愈的疾病，如 糖尿病、帕金森病、阿尔茨海默病等。通过将胚胎干 细胞分化成特定的细胞类型，可以替换病变或受损的 细胞，恢复细胞功能，从而达到治疗疾病的目的。
高考生物 考点一遍过 考点 细胞的分化和细胞的全能性(含解析)
藏躲市安详阳光实验学校考点23 细胞的分化和细胞的全能性1．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）特点：普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。
（3）实质：在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同。
（4）意义⎩⎪⎨⎪⎧ ①生物个体发育的基础②使多细胞生物体中细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率2．细胞的全能性（1）概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
（2）实例⎩⎪⎨⎪⎧①植物组织培养实验说明植物细胞具有全能性②克隆羊多利的培育成功说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性（3）干细胞：动物和人体内少数具有分裂和分化能力的细胞。
（4）把实例与相应的原理或过程连线 考向一 细胞分化1．下列有关细胞分化的叙述，正确的是 A ．细胞分化使细胞结构和功能发生改变B ．分化的细胞核体积变大，代谢增强C ．细胞分化是基因发生突变的结果D ．细胞分化增强了细胞的增殖能力 【参考答案】A胞的增殖能力， D 错误。
归纳整合图解法展示细胞分化的机理2．如图所示为来自同一人体的4 种细胞，下列叙述错误的是 A ．虽然来自同一人体，但各细胞中遗传物质含量并不相同 B ．虽然各细胞的生理功能不同，但都能产生ATPC ．虽然各细胞大小不同，但细胞中所含的蛋白质种类相同D ．虽然各细胞中携带的基因相同，但进行表达的基因不同 【答案】C【解析】虽然来自同一人体，但各细胞中遗传物质含量并不相同，如卵细胞中的核DNA 含量减半，A 正确；虽然各细胞的生理功能不同，但都能进行细胞呼吸产生ATP ，B 正确；图中看出，细胞已经发生分化，由于基因的选择性表达，导致细胞中含有的蛋白质种类不完全相同，C 错误；虽然各细胞中携带的基因相同，但进行表达的基因不同，D 正确。
考向二 细胞全能性的判断3．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是A．造血干细胞形成各种血细胞B．花药经离体培养得到单倍体植株C．克隆羊“多利”的诞生D．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗【参考答案】D规律总结区分细胞分化与全能性的标志（1）细胞分化的标志在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化；只有在特定细胞中选择性表达的基因控制细胞分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因可以证明细胞发生了分化。
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一课Байду номын сангаас 一课时
教学建议
❖ 第一课时 ❖ 细胞分化与植物细胞分化的观察实验 ❖ 教学方法：“实验组织”教学 ❖ 教具 根尖构造图 细胞分化图
教学建议
❖ 1、课题导入：形成
受精
❖ 由减数分裂 生殖细胞
受精卵复习开
始，导入本节的关键问题“一个受精卵是怎
样形成一个多细胞生物体的”，引出“细胞
分化”的课题
过程能力与方法
❖ 通过资料搜集、交流，培养学生获取信息和 表达信息的能力。
❖ 创设问题讨论情景，培养学生合作学习的能 力、实验设计能力。
❖ 通过阅读教材，培养学生提取信息的能力
重点和难点
❖ 细胞分化 ❖ 细胞全能性
课时建议
三课时
❖ 细胞分化与植物细胞分化的观察实验 一课 时
❖ 细胞的全能性 ❖ 克隆技术
教学建议
❖ 4、（1）教师引导阅读第24页实验第一自然 段，配合教学挂图说明“多细胞生物的生长 发育始于细胞的分类”，“对多细胞的高等 植物来说，分生组织细胞的有丝分裂增加了 细胞数目，同时在生长素、细胞分裂素等植 物激素的作用下，促进了细胞分化，形成各 种组织”。由此叙述实验目的。
教学建议
❖ （2）用根尖构造图配合说明今天实验的材 料——侧根；镜检的要求——找到根的各组 织细胞，如根冠细胞、导管、根毛细胞等
❖ 4、阅读“细胞分化的内在因素”，了解 科学家的实验过程，了解细胞核和细胞 质在细胞分化中的作用，了解DNA和 RNA在细胞分化中的作用。
❖ 5、讨论“细胞所处的环境对细胞分化会 有影响吗？”以小组为单位进行实验方 案设计（教师提示：高一第二学期“探 究激素对蝌蚪生长发育的影响”
❖ 参考资料：
❖ 理解细胞全能性。了解干细胞的研究在临 床医学上的应用前景。
知识与技能
❖ 了解克隆技术与细胞全能性的关系，了解克 隆技术在工业、农业和医学中的应用前景及 相关问题，理解细胞全能性对生产实际、人 类生活的意义。
❖ 通过植物细胞分化的观察实验，学会比较各 组织细胞的形态、结构特点，掌握压片制作 技术。
❖ 影响细胞分化的因素： 近距离细胞间的影 响，靠相邻细胞间的联接，包括物质的诱 导，如花粉管萌发；远距离细胞间的影响， 靠扩散的物质，如激素。 环境中各种因子 如温度、湿度、光照、水分、土壤等对细 胞分化也有影响。（详见高三教材与教参）
教学建议
❖ （3）实验可以以“取材”即第25页上的分析 讨论第2题为思考题。（为什么观察植物细胞 有丝分裂时选择材料是吊兰根尖部分，而植 物细胞分化实验则选择吊兰的整个侧根？） ， 让学生通过实验理解各组织细胞是由生长点 细胞分化形成的。然后通过观察比较各组织 细胞的形态结构后，得出细胞的多样性是与 细胞分化有关的结论。
教学建议
❖ 2、什么是细胞分化？ ❖ 请学生阅读第一节：有丝分裂中的有关细胞
分化的内容，按照自己的理解，说明什么是 细胞分化
教学建议
❖ 3、细胞分化在生物个体发育中的作用 ❖ 教师指导学生阅读，第22页上的引言部分，
使学生了解受精卵只有经过细胞分裂和生长 以及细胞分化，才能发育成一个多细胞生物 体。（用细胞分化形成组织的挂图）
教学建议
❖ 5、实验后指导阅读教材第22——24页，引 导学生总结和理解细胞分化的概念、特点， 了解细胞分化是一个过程，它的结果是形成 细胞的多样性，分化是贯穿于生物个体发育 的全过程。
区别
❖ 细胞生长与细胞分化 ❖ 细胞生长仅是数量增加，干重增加 ❖ 细胞分化是一种细胞、组织和器官产生新的
结构蛋白质的过程，细胞分化是有物质基础 的，没有化学物质的变化，就没有分化。
❖ 第二课时 细胞全能性
❖ 教学方法：“交流——引导”教学
❖ 1、由“干细胞的研究”引入（事先布置 收集资料的专题内容，如：什么是干细 胞；干细胞的研究近况；干细胞的研究 对人类生活的意义）
❖ 2、学生交流有关干细胞的研究资料，教 师引导学生从交流中，从课文阅读中引 导学生理解细胞全能性的概念，了解不 仅受精卵具有全能性，胚胎干细胞也具 有全能性。区别全能性、多能性与单能 性干细胞
教学目标与要求
态度与价值观目标 通过本节的学习，认识生命的延续方 式是多姿多彩的，建立科学的生命观 和辨证唯物主义的自然观。
认识生命科学与技术同人类生活和社 会发展的密切关系，关注与生命科学 有关的社会热点问题
知识与技能目标
❖ 理解细胞分化的概念，细胞分化是生物界 普遍存在的一种生命现象，与生物发育密 切相关。
区别（续）
❖ 细胞工程中，植物组织培养技术、动物克隆 技术等的生物学理论，依靠细胞的全能性
❖ 第三课时 克隆技术
❖ 教学方法：“收集资料——问题讨论— —合作学习”教学
❖ 1、收集有关克隆的文字、录象及多媒体 资料，交流观看。
❖ 2、讨论克隆技术在工业、农业和医学中 的应用前景和相关问题。
❖ 3、通过阅读教材了解高度分化的植物细 胞具全能性；动物细胞的细胞核具全能 性。
❖ 3、从学生的干细胞研究专题中获得有关细 胞全能性的概念，充分利用教材的有关
“胡萝卜根韧皮部组织培养”实验图示 （也可以请参加过组织培养的学生介绍）， 说明植物细胞的全能性比动物细胞更明显。
区别
❖ 细胞全能性与细胞工程
❖ 细胞的全能性是指已经分化的细胞，仍然具 有分化、发育成为完整的新个体的现象。细 胞工程是指应用细胞生物学或分子生物学的 方法，通过类似于工程学的步骤，在细胞整 体水平或细胞器水平上，按照人们的意愿来 改变细胞内的遗传物质以获得新型生物或一 定细胞产品一门综合型细胞科学技术