细胞工程优秀课件
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细胞工程精ppt课件
• 基因水平：基因转化；
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8
开展细胞工程的意义
• 研究各种细胞、组织和器官所需的生理条件及 其特点；
• 有利于改变物种的遗传种性，加快选育优良品 种的步伐；
• 可大量、不受季节限制地工厂化生产所需的组 织或生物；
• 有利于某些药物、抗体及次生代谢物的生产；
• 可获得脱毒植物；
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使鸡胚心脏细胞传代3400次，生存34年，可无限 生长；
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14
动物细胞工程
• 1940 Earle建立可无限传代的小鼠结缔组 织L系；
• 1951 Gay建立第一个永生人宫颈癌Hela 细胞系；
• 1958 冈田善雄用灭活仙台病毒诱发腹水 瘤细胞融合；
• 1960s 童第周和牛满江进行鱼和蛙的核移 植，获核质杂种鱼；
社，2003 • 李志勇编著. 细胞工程. 科学出版社，
2003
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4
探究式自主学习计划
• 自愿组成学习小组，3人左右，选出组长； • 每组选一个主题，时间约10 min； • 各组需准备PowerPoint; • 各组最高可得8分； • 其他同学可提问、补充或更正； • 教师讲评和讨论；
• 1958 Steward进行胡萝卜细胞悬浮培养，还长成胚状体 和植株；
• 1953 Muir成功对烟草细胞进行悬浮液体培养；
• 1960 英国Cocking用纤维素酶制备番茄根细胞原生质体；
• 1964 印度Maheshwari以花药培养出单倍体组织；
• 1968 Reinhard用植物细胞悬浮培养生产出哈尔碱；
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2
《细胞工程》主要内容（2）
➢ 动物细胞与组织培养 ➢ 动物细胞融合 ➢ 细胞重构与动物克隆 ➢ 淋巴细胞杂交瘤与单克隆抗体 ➢ 染色体转移与基因转移 ➢ 人类干细胞研究 ➢ 原核细胞的原生质体融合 ➢ 真菌细胞的原生质体融合
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8
开展细胞工程的意义
• 研究各种细胞、组织和器官所需的生理条件及 其特点；
• 有利于改变物种的遗传种性，加快选育优良品 种的步伐；
• 可大量、不受季节限制地工厂化生产所需的组 织或生物；
• 有利于某些药物、抗体及次生代谢物的生产；
• 可获得脱毒植物；
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使鸡胚心脏细胞传代3400次，生存34年，可无限 生长；
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动物细胞工程
• 1940 Earle建立可无限传代的小鼠结缔组 织L系；
• 1951 Gay建立第一个永生人宫颈癌Hela 细胞系；
• 1958 冈田善雄用灭活仙台病毒诱发腹水 瘤细胞融合；
• 1960s 童第周和牛满江进行鱼和蛙的核移 植，获核质杂种鱼；
社，2003 • 李志勇编著. 细胞工程. 科学出版社，
2003
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4
探究式自主学习计划
• 自愿组成学习小组，3人左右，选出组长； • 每组选一个主题，时间约10 min； • 各组需准备PowerPoint; • 各组最高可得8分； • 其他同学可提问、补充或更正； • 教师讲评和讨论；
• 1958 Steward进行胡萝卜细胞悬浮培养，还长成胚状体 和植株；
• 1953 Muir成功对烟草细胞进行悬浮液体培养；
• 1960 英国Cocking用纤维素酶制备番茄根细胞原生质体；
• 1964 印度Maheshwari以花药培养出单倍体组织；
• 1968 Reinhard用植物细胞悬浮培养生产出哈尔碱；
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2
《细胞工程》主要内容（2）
➢ 动物细胞与组织培养 ➢ 动物细胞融合 ➢ 细胞重构与动物克隆 ➢ 淋巴细胞杂交瘤与单克隆抗体 ➢ 染色体转移与基因转移 ➢ 人类干细胞研究 ➢ 原核细胞的原生质体融合 ➢ 真菌细胞的原生质体融合
细胞工程第一章PPT课件
细胞培养技术需要提供适宜的环 境条件，包括温度、湿度、气体 组成等，以维持细胞的正常生理
状态。
细胞培养技术分类
原代细胞培养
直接从生物体内取出的细胞进行的培养。
传代细胞培养
将原代细胞经过分裂、生长，形成细胞系或细胞株，再进行的培养。
细胞系
从原代细胞培养中获得的具有特定生物学特征的细胞群体。
细胞株
通过选择和克隆化获得的具有特定生物学特征的细胞群体。
细胞工程应用领域
农业、医学、生物制药、生物能源等领域。
细胞工程应用
农业领域
通过细胞工程改良作物品种， 提高产量和抗性，培育抗虫、
抗病、抗旱等新品种。
医学领域
用于疾病治疗、药物研发和人 体组织工程，如干细胞治疗、 基因治疗和人工器官等。
生物制药领域
通过细胞培养技术生产疫苗、 抗体、干扰素等生物药物，提 高药物产量和纯度。
技术难题
加强基础研究，提高细胞工程技术的稳定性 和安全性。
成本与普及度
降低细胞工程技术成本，使其更广泛地应用 于临床治疗。
安全性与长期影响
加强长期追踪观察，确保细胞工程技术对人 类健康无不良影响。
细胞工程对人类社会的影响
医疗保健
细胞工程技术将为疾病治疗提供更多有效手 段，提高人类健康水平。 Nhomakorabea生物技术产业
细胞工程第一章
目录
• 细胞工程简介 • 细胞培养技术 • 干细胞研究 • 基因编辑技术 • 细胞工程展望
01
细胞工程简介
细胞工程定义
细胞工程定义
细胞工程是一门应用细胞生物学和分子生物 学原理与方法，在细胞水平上改变生物遗传 特性的技术。
细胞工程原理
通过细胞培养、细胞融合、染色体操作和基因转移 等技术，实现对细胞遗传特性的改造和优化。
第三章细胞工程课件
? 3. 自我复制：是指生物体利用自身作模板，通过代 谢作用，复制出完全相同的结构，或产生也具有相同 的自体繁殖能力的突变结构。
前者为“遗传”，后者为“变异”。 “遗传”保证 了物种的纯化，“变异”为物种的进化提供依据。自我复 制实现了遗传与变异的矛盾统一。
? 细胞具有生命特征属性
生物体由细胞组成，所以细胞也具有生命特征属性。 细胞是生物体结构和功能的基本单位。核酸是构成细 胞的重要物质，携带着遗传信息，并具有自我复制的能力， 但当单独存在时，不能表现出生命特征属性。只有组成细 胞时，才能表现完整的生命活动。
1.2 细胞工程的基础知识
? 生物界有两大类细胞：原核细胞与真核细胞。 ? 原核细胞：DNA裸露于细胞质中，不与蛋白质结合，
易于人们的遗传操作；生长迅速；胞内无膜系构造细 胞器；生长迅速；是细胞改造的良好材料。
? 真核细胞：胞内有细胞核和众多膜系构造细胞器；一 般都有明显的细胞周期，处于有丝分裂时期的染色包 体呈现高度螺旋紧缩状态，既不利于基因外钓，也不 利于外源基因的插入。可采取一定的措施诱导真核细 胞同步化生长。植物细胞外还有数层以纤维素为主要 成分的细胞壁。
? 即，生物体要维持生命，必须吐故纳新。
? 2. 应激性：是指生物体随环境变化的刺激而发生相 应反应的特征。
生物体的生存离不开环境条件，而环境又是不断变化 的。除四季有规律的变化外，还有些急剧变化，如干旱、 涝灾、高温、低温、昆虫侵害等等。生物体具有“某种机 制”来感知和正确估计环境的变化，以便在体内加以校正， 保证体内平衡，来应付突变的环境。
3.培养细胞展现自体复制特性
脱分化
植物组织
愈伤组织 （脱分化细胞）
再分化
植株
二、细胞工程的基本技术
细胞工程简介PPT课件
基因编辑的基本原理
基因编辑是一种通过修改生物体 的基因序列来改变其遗传信息的
精确技术。
它利用特定的核酸酶，如 CRISPR-Cas9系统，来识别和 切割DNA的特定位点，以达到
修改基因序列的目的。
基因编辑技术可以用于纠正缺陷 基因、引入有益基因或删除有害 基因，以改善生物体的性状或治
疗遗传性疾病。
利用干细胞的免疫调节功能 ，可以用于治疗各种免疫系 统疾病，如系统性红斑狼疮 、类风湿性关节炎等。同时 ，通过基因编辑技术可以将 干细胞改造为能够治疗遗传 性疾病或癌症的细胞。
干细胞的抗衰老作用为其在 美容和保健领域的应用提供 了可能，如用于生产美容护 肤品或开发抗衰老疗法。
04
基因编辑与细胞治疗
在适宜的环境和营养条件下，细胞能够进行自我复制和分化，形 成新的组织和器官。
细胞对环境敏感
细胞对周围环境中的物理、化学和生物因子非常敏感，这些因子可 以影响细胞的生长、分裂和分化。
细胞间的相互作用
细胞之间存在相互作用，可以通过信号传递等方式影响彼此的生物 学行为。
细胞培养的方法与技术
原代细胞培养
传代细胞培养
细胞工程简介
目录
• 细胞工程概述 • 细胞培养技术 • 干细胞工程 • 基因编辑与细胞治疗 • 细胞工程的前景与挑战
01
细胞工程概述
定义与分类
定义
细胞工程是以细胞为基本单位，在体 外或体内通过人工操作获得细胞、组 织或器官的技术。
分类
根据操作对象和应用目的，细胞工程 可分为动物细胞工程和植物细胞工程 两大类。
可以模拟体内环境，研究细胞的生物学行为；可以大量生产细胞和蛋白质；可 用于药物筛选和毒理学研究等。
缺点
细胞工程课件 第一章 细胞工程
5. 花药与花粉培养
无菌培养植物的花药（带花粉）或花粉， 形成单倍体植株。
有效的育种辅助手段：单倍体植株获得以后， 通过染色体加倍，即得到可以稳定遗传的纯合 二倍体，缩短植物育种年限。
6.细胞培养 (Cell culture)
无菌培养植物单细胞或小细胞团。
细胞培养可用于： 1、植物克隆 2、细胞系的诱变和变异体的筛选 3、生产有用化合物（useful chemicals）
细胞工程 Cell Engineering
Plant Cell
Animal Cell
细胞
大量培养 调控分化
生产有用物质(药 物、蛋白质、酶、 有用化合物)
生产组织和器官， 用于医疗修复
个体再生
优良个体克隆， 用于良种推广
遗传改良
新细胞系、新组 织、新个体
细胞融合、细胞器移植、核 质移植、转基因
细胞工程(cell engineering)：在体外培养生物
参考资料
1. 杨淑慎：细胞工程，科学出版社 2. 李青旺：动物细胞工程与实践 ，化学化工出版
社 3. 曹孜义、刘国民（主编）：实用植物组织培养
技术教程，甘肃科学技术出版社，1999年 4. Pierik RLM: In Vitro Culture of Higher Plants
(4th Edition). Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherland, 1999. 5. Plant Cell, Tissue, and Organ Culture (杂志) 6. Plant Cell Reports (杂志) 7. 植物生理学通讯（杂志）
无菌培养植物的成熟胚或未成熟胚， 使其形成正常的植株。
细胞工程 ppt课件
ppt课件
7
系等，如对地中海贫血症、唐氏综合症、血友病等的诊断。此外，
单克隆抗体（简称单抗）的问世是医学史上的一个里程碑，它促进
了医学基础研究和临床应用的发展，提高了疾病诊断水平，对治疗 诸如癌症等疑难病发挥了特殊的作用。单抗是特异性极高的蛋白质，
定性或定量检测病人血、尿及分泌物中各种特殊蛋白质或病原体，
1982 年 ， 美 国 药 品 与 食 品 管 理 局 （ Food and Drug Administration，简称FDA ）批准Elilly（礼来制药）公司的人 胰岛素遗传工程产品上市，使基因工程产品正式商品化。至今全 世界已有1000多家生物技术公司，其中大多数都在进行基因工程 药的开发，现已有近20种基因工程药品投放市场，如治疗糖尿病 的人胰岛素，抗肿瘤的人白细胞介素-2，防治肾衰引起贫血的—
比传统方法的准确率大大提高，可快速检测到常规方法下不能检测 的病原体。目前有不少诊断用单抗试剂盒已商品化，如血型A、B及
AB分型的诊断试剂，各种疾病如乙肝、各种性病、肿瘤等的免疫试
剂 盒 。 我 国 现 已 研 制 出 的 单 抗 制 品 有 几 十 种 。
ppt课件
8
（三）基因工程药物
1977 年，科学家 Itakura （板仓）将人生长激素释放抑制因 子基因转入大肠杆菌，生产出有活性的生长激素释放抑制因子， 标志着生物工程制药工业的开始。在此之前，除了抗生素可用生 物发酵大规模生产外，绝大多数生化药物主要从组织或体液中提 取，这种制备方法产量低，成本高。例如，要获得1mg生长激素 释放抑制因子传统方法：要从10万头羊脑中提取。用基因工程方 法只需10L发酵液便可。
ppt课件 5
（一）医学基础研究
应用基因工程技术，可进行如下几个础；②分析基因的结构与功能，如对一些重要的细胞因子、生长因 子等基因进行克隆与表达，表达产物为研究这些蛋白质的功能及其 相互作用关系提供了实验资料；③探讨疾病发生、发展及治疗的分 子机制，如从基因水平研究肿瘤、心血管、神经系统疾病的发生发 展机制，了解各类感染因子的致病机制，探讨细胞生长、分化及死 亡的分子机制，为人类疾病的基因治疗提供理论和技术基础。DNA 体外重组技术对医学科学渗透，促进了医学科学发展，形成了分子 生物学、分子遗传学、分子免疫学、分子药理学、分子病理学、分 子流行病学、分子肿瘤学等分支学科。
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系等，如对地中海贫血症、唐氏综合症、血友病等的诊断。此外，
单克隆抗体（简称单抗）的问世是医学史上的一个里程碑，它促进
了医学基础研究和临床应用的发展，提高了疾病诊断水平，对治疗 诸如癌症等疑难病发挥了特殊的作用。单抗是特异性极高的蛋白质，
定性或定量检测病人血、尿及分泌物中各种特殊蛋白质或病原体，
1982 年 ， 美 国 药 品 与 食 品 管 理 局 （ Food and Drug Administration，简称FDA ）批准Elilly（礼来制药）公司的人 胰岛素遗传工程产品上市，使基因工程产品正式商品化。至今全 世界已有1000多家生物技术公司，其中大多数都在进行基因工程 药的开发，现已有近20种基因工程药品投放市场，如治疗糖尿病 的人胰岛素，抗肿瘤的人白细胞介素-2，防治肾衰引起贫血的—
比传统方法的准确率大大提高，可快速检测到常规方法下不能检测 的病原体。目前有不少诊断用单抗试剂盒已商品化，如血型A、B及
AB分型的诊断试剂，各种疾病如乙肝、各种性病、肿瘤等的免疫试
剂 盒 。 我 国 现 已 研 制 出 的 单 抗 制 品 有 几 十 种 。
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（三）基因工程药物
1977 年，科学家 Itakura （板仓）将人生长激素释放抑制因 子基因转入大肠杆菌，生产出有活性的生长激素释放抑制因子， 标志着生物工程制药工业的开始。在此之前，除了抗生素可用生 物发酵大规模生产外，绝大多数生化药物主要从组织或体液中提 取，这种制备方法产量低，成本高。例如，要获得1mg生长激素 释放抑制因子传统方法：要从10万头羊脑中提取。用基因工程方 法只需10L发酵液便可。
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（一）医学基础研究
应用基因工程技术，可进行如下几个础；②分析基因的结构与功能，如对一些重要的细胞因子、生长因 子等基因进行克隆与表达，表达产物为研究这些蛋白质的功能及其 相互作用关系提供了实验资料；③探讨疾病发生、发展及治疗的分 子机制，如从基因水平研究肿瘤、心血管、神经系统疾病的发生发 展机制，了解各类感染因子的致病机制，探讨细胞生长、分化及死 亡的分子机制，为人类疾病的基因治疗提供理论和技术基础。DNA 体外重组技术对医学科学渗透，促进了医学科学发展，形成了分子 生物学、分子遗传学、分子免疫学、分子药理学、分子病理学、分 子流行病学、分子肿瘤学等分支学科。
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紫外线
丧失感染活性 （不感染细胞）
保留融合活性（诱 导细胞融合）
融 合 过 程 示 意 图
单 克 隆 抗 体 制 备 过 程
植 所采用技术 物 的理论基础
细
胞
工 通常采用的技
程
术手段
植物细胞的全能性
植物组织培养 植物体细胞杂交
二、植物组织培养
2. 植物组织培养过程
离体的植物 器官、组织
或细胞
（5）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较
3．癌细胞
❖ 在个体正常发育过程中，细胞有控制地通过有丝分裂增殖，有秩序
地发生分化，执行特定的功能。可是，有时部分细胞由于受到某种
（ 六
因素的作用则发生转化，不再进行终未分化，而变成了不受调节的 恶性增殖细胞，这种细胞即称为癌细胞。
（1）癌细胞的主要特征
）
细胞工程优秀课件
一、 植物细胞工程
1. 细胞的全能性
（1）概念 生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个
体的潜能的特性。
（2）细胞全能性的物质基础 生物体的每一个细胞都包含有该种所特有的
全部遗传物质，既发育成为完整个体所必需的 全部基因。
（3）全能性表达的条件
❖ 离体---必要条件 ❖ 一定的营养物质---水 无机盐 维生素 氨基
无定形状态的薄壁细胞。
c. 具有光合作用能力的类型是胚状体以后的结构和个体。
d. 亲代与子代保持遗传的连续性与稳定性。
③脱分化与再分化的比较
3.植物体细胞杂交
⑴概念 将两个来自不同植物的体细胞融合成一 个杂种细胞并把这杂种细胞培养成新的植物体的 方法。 ⑵过程
原生质体制备→原生质体融合诱导→杂种细胞的筛选和培养 ↓
化
胞的致癌作用是由于病毒基因组中的癌基因引起，而正常细胞中存 在的癌基因是在早期进化过程中通过病毒感染而从病毒基因组中获
得。如果细胞癌基因受阻，则细胞能正常发育；在各种致癌因子作
用下，细胞癌基因被活化而使细胞发生癌变。
1、两个DNA能够连接在一起的原因
2、抗虫基因在棉花细胞中表达的过程
3、基因工程的原理 4、蛋白质工程中改造基因的两种方式 5、生产 抗虫作物的优点 6、如何从个体水平确定人胰岛素基因在大肠杆菌中 已经表达 7、把目的基因导入植物和动物方法分别是什么 8、蛋 白质工程的目的 9、基因工程的工具酶
化学法：聚乙二醇（PEG）
三、植物体细胞杂交
过程示意图
(1)
(2)
(3)
(1)
(4)
(5)
三、植物体细胞杂交
4. 植物体细胞杂交应用
白菜
甘蓝
白菜－甘蓝
核心要点突 破
4．单克隆抗体的制备 (1)过程
3．过程
基础知识梳 理
单克隆抗体的制备过程
核心要点突 破
核心要点பைடு நூலகம் 破
植物组织培养和植物体细胞杂交
发生改变。 ❖ 细胞系：超过50代的细胞，遗传物质发生改
变，可无限增殖。
动物细胞培养过程
胚胎成幼龄动物的组织器官（细胞来源）
剪碎胰蛋白酶
分离细胞
单个细胞 洗涤、稀释、分离 原代培养
原代细胞 传代培养
细胞株 （遗传物质没有发生改变）
细胞系 （遗传物质发生改变）
动物细胞融合
物理法 化学法 生物法
仙台病毒
2. 植物组织培养
（1）原理----植物细胞的全能性 （2）过程----脱分化 再分化
离体的 器官、 组织和 细胞
植物激素、无机盐和糖类等
脱分化
愈伤 组织 再分化
胚 状 体
再分化
有根、茎、叶 的试管苗
特点：
a. 植物细胞的有丝分裂是植物组织培养基础。
b. 愈伤组织 细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化呈
10、基因工程第一步和第四步分别是什么 11、常用的运载体是12、 分子水平确定目的基因已经导入受体细胞的方法是
动物胚胎或幼龄动物的组织、器官（取材）
剪碎
胰蛋白酶或胶原蛋白酶
（分解细胞间的蛋白）
单个细胞
动物组织细胞间隙中含有
加培养液 一定量蛋白质
细胞悬液
原代培养
10代细胞 细胞株
遗传物质未改变
50代细胞 细胞系
杂种植株的再生与鉴定
第二节 细胞工程简介 二 动物细胞工程
动物细胞工程概述
❖
动物细胞培养
动 物
动物细胞融合
细 胞
单克隆抗体制备应用
工
程
胚胎移植
核移 植
动物细胞培养基本概念
❖ 培养液的成分：葡萄糖、氨基酸、无机盐、维 生素和动物血清等
❖ 原代培养：单个细胞 传至十代左右 ❖ 传代培养：经原代培养的细胞 传40到50代。 ❖ 细胞株：10到40、50代的细胞，遗传物质没
无限传代
传代培养
遗传物质已改 变
5.如何界定原代培养和传代培养；细胞株和细胞系？
细胞 悬浮 液
随细胞增多，细胞就会停止分裂增殖
细胞株
细胞系 遗传物质改变
10代 细胞
50代 细胞
无限传 代
原代培养
传代培养
多数组织细胞固定在表面 生长和分裂。
脱分化
愈
根
伤 再分化
组
织
芽
植 物 体
脱分化 再分化
由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组 织的过程，称为植物细胞的脱分化。
脱分化产生的愈伤组织继续进行培养又可以重新 分化成根或芽等器官，这一过程称为植物细胞的 再分化。
二、植物组织培养
➢ 植物组织培养应用举例（一）
脱分化
再分化
离体植 物细胞
愈伤组织
胚状体
根芽
植物体
二、植物组织培养
➢ 植物组织培养应用举例（三）
人工种子
胚状体 人工种皮 人工胚乳
三、植物体细胞杂交
3. 过程：
植物A细胞 去壁
植物B细胞
杂种植株
原生质体A
原生质体融合
原生质体B 细胞分裂
愈伤组织
融合体 再生壁
杂种细胞
去壁的常用方法： 酶解法（纤维素酶、果胶酶等）
原生质体融合方法： 物理法：离心、振动、电刺激等
❖ 癌细胞的主要特征表现在无限增殖；接触抑制现象丧失；细胞间的 粘着性降低，易分散和转移；易于被凝集素凝集；粘壁性下降；细
细
胞骨架结构紊乱；产生新的膜抗原；对生长因子需要量降低等方面。 （2）致癌因子及癌基因学说
胞
❖ 凡能引起细胞发生癌变的因子称为致因子。主要包括三类：化学致
分
癌因子，物理致癌因子，病毒致癌因子。 ❖ 一些学者对细胞癌变的机理提出了“癌基因学说”：认为病毒对细
❖ 激素---细胞分裂素 生长素 ❖ 适宜的条件---无菌 温度 酸碱度
酸等
（4）全能性的差异性
在生物的所有细胞中，受精卵的全能性最高，生 殖细胞尤其是卵细胞有较高的全能性。 具体表现为 植物细胞>动物细胞（动物细胞中细胞核具有全能）
受精卵>生殖细胞（配子、精子、卵子）>体细胞 体细胞中—分化程度低>分化程度高 幼嫩>衰老 细胞分裂能力强>细胞分裂能力