第六章 第2节 细胞的分化

课 标 定 位
1.掌握细胞分化的概念和意义； 2．理解细胞全能性的概念及实例； 3．知道有关干细胞的研究与人类健康。
基础知识梳理
一、细胞分化及其意义 1．多细胞生物体从小长大，不仅有细 胞 数量的增加，还有细胞在结构和功能上的 分化，即多细胞生物的生长和发育是通过细 胞分裂和 细胞分化 实现。 2．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。 该生命现象贯穿生命的始终，所以是持久性 的。
3．科学家曾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。我们熟悉的克隆羊多莉， 是将乳腺细胞的核移植到去核的卵 细胞中培育成的，这说明已分化的动物 体细胞的 细胞核 是具有全能性的。但是，到目 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。
课后知识升华
点石成金 1．由1个或1种细胞分裂产生的后代，在 形态、结构和生理功能上发生的稳定性差异— —细胞分化。 2．分化后的细胞遗传信息完全相同。 3．分化的细胞，仍然具有发育成完整个 体的潜能。 4．细胞分化的原因是基因的选择性表达。
误区警示 1．同一生物体上有多种细胞是由于基因的 选择性表达。 2，分化潜能最高，并非其他 时期不存在分化。 4．进行组织培养的前提条件是细胞在离体 状态下。
3．几种细胞全能性比较 一般情况下，分化程度越高，全能性越低， 二者呈负相关。同一生物体内细胞的全能性高 低为：受精卵>生殖细胞>体细胞增殖细胞>不 增殖细胞。
例2 以下不能说明细胞全能性的实验是( ) A．胡萝卜韧皮部细胞培育出植株 B．紫色糯性玉米种子培育出植株 C．转入抗虫基因的棉花细胞培育出植株 D．番茄与马铃薯体细胞杂交后培育出植 株 【尝试解答】 B
例1 动物和人体内具有分裂和分 化能力的细胞称为干细胞。对图 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 【尝试解答】 D
【思路点拨】
即时突破
1．(2009年高考上海卷)如图所示的细胞 类型转换过程称为( )
A．细胞融合 B．细胞生长 C．细胞分裂 D．细胞分化 解析：选D。由图可知，全能干细胞增殖 产生的后代细胞，在形态、结构和功能上发生 了稳定性的差异，这个过程属于细胞分化。
要点二
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。这是因为分化的细胞核 中含有保持本物种遗传性所需要的全套基因， 并未因分化而失去基因。
【思路点拨】 ACD均为已分化的细胞最 后发育成了完整个体，B项中的种子本身即是 由受精卵发育而来的，可以认为就是一个个体， 由种子培育成个体仅是个体的生长，不能体现 细胞全能性。
【归纳提升】 (1)生物体内细胞的全能性； 正常生物体内细胞虽具有全能性，但其全能性 受限制，不能得以实现。 (2)细胞全能性的表现：起点是已分化的细 胞(组织)，终点是完整的个体。 (3)细胞全能性实现的条件：离体情况下， 提供适宜的外界条件、营养条件。
即时突破
2．在下列自然现象或科学研究成果中， 能为“动物细胞具有全能性”观点提供直接证 据的是( ) A．壁虎断尾后重新长出尾部 B．蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂 C．用体外培养的皮肤治疗烧伤病人 D．小鼠腺细胞的自我复制
解析：选B。根据细胞全能性的概念判断， 壁虎断尾后重新长出尾部，用体外培养的皮肤 治疗烧伤病人，小鼠腺细胞的自我复制是细胞 的有丝分裂进行增殖，均未发育成一个新的个 体；只有蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂符合 全能性的概念。
2．植物细胞全能性和动物细胞全能性 (1)高度分化的植物体细胞具有全能性 ①植物细胞全能性表现的条件：在离体的情 况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外 界条件下，细胞才能表现其全能性。 ②应用：利用植物组织培养技术，进行快速 繁殖，拯救濒危物种，培育转基因植物等。 (2)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。例如，动物克隆技术。 (3)动植物的体细胞一般是通过有丝分裂增殖 而来，已分化的体细胞都有一套和受精卵相同的 遗传物质，这是体细胞具有全能性的根本原因。
4．细胞分化的原因：各种细胞具有完全 相同的遗传信息，但不同的细胞中遗传信息的 执行情况是不同的(基因选择表达的结果)。 5．细胞分化的结果：产生不同的组织和 器官。 6．细胞分化的意义：是个体发育的基础。 个体发育是通过细胞增殖和细胞分化来实现的。 细胞增殖只能使细胞的数目增多，细胞生长只 能使细胞体积增大。只有通过细胞分化才能产 生出不同形态、不同结构、不同功能的细胞， 由这些不同的细胞再构成组织，进而形成胚胎、 幼体，并发育成成体。
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．过程
3．细胞分化的特点 (1)持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生 命进程中，在胚胎期达到最大限度。 (2)不可逆性：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。 (3)普遍性：是生物界普遍存在的生命现象， 是生物个体发育的基础。 (4)遗传物质未发生变化。
3．各种细胞具有完全相同的 遗传信息 ， 但形态、结构和功能却有很大差异，原因是在 个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执 行情况是不同的。
思考
1.细胞分化过程中遗传物质是否发生变化？ 思考*提示：1．不改变。
二、细胞的全能性 1．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。 2．1958年，美国科学家 斯图尔德 取胡萝 卜韧皮部的一些细胞，放入含有植物激素、无 机盐和糖类等物质的培养液中培养，结果这些 细胞旺盛地分裂和生长，形成一个细胞团块， 继而分化出根、茎和叶，移栽到花盆后，长成 了一株新的植株。这个实验表明，高度分化的 植物细胞仍然具有 发育成完整植株的能力 。
思考
2.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什么性质？ 思考*提示：2．全能性。
4．正如植物体内分生组织的细胞具有分化能 力一样，动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分 化能力的细胞，这些细胞叫做 干细胞 。
课堂互动探究
要点一 细胞的分化