细胞分化和植物细胞的全能性
2020届人教版高中生物必修一学案：6.2 细胞的分化含答案
第2节 细胞的分化学习目标1．说出细胞分化的概念及特点(重点)。
2.阐述细胞分化的实质(难点)。
3.举例说明细胞的全能性。
|基础知识|一、细胞分化 1．概念2．特征：具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。
3．原因：不同的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)有利于提高各种生理功能的效率。
二、细胞的全能性 1．概念(1)前提：已经分化的细胞。
(2)本质：具有发育成完整个体的潜能。
2．基础细胞中含有发育成完整个体所需要的全部遗传信息。
3．植物细胞的全能性 (1)实验过程： 胡萝卜韧皮部细胞 ＋含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液――→培养发育完整的植株 (2)实验结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
4．动物细胞核的全能性 (1)实验过程：乳腺细胞的细胞核＋去核的卵细胞――→培养发育克隆动物 (2)结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
5．干细胞(1)概念：是指动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
(2)举例：如人骨髓中的造血干细胞。
|自查自纠|1．细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率。
( )2．不同分化细胞的遗传信息相同。
( )3．玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。
( )4．骨髓干细胞与胰岛细胞的遗传信息不同，遗传信息的执行情况也不同。
( ) 5．同一植物体的叶肉细胞和贮藏细胞来自一群彼此相似的早期胚胎细胞。
( ) 6．细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。
( )答案 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√|图解图说|★细胞分化形成不同形态、结构和功能的细胞。
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________★细胞具有全能性与细胞全能性的表达不是一个概念，全能性表达的终点是形成新个体。
第二章植物组织培养的基本原理-精品文档
二、植株再生的方式： 1、器官发生（organogenesis）： ①一部分由外植体中已存在的器官原基发育而来。 ②多数则是由外植体经过脱分化后形成愈伤组织，在不断的 培养过程中形成的一些分生细胞团，这些分生细胞团在进 行分化后，重新形成不同类型的器官原基形成的。 特点：单极性结构、新发生的器官原基中的原形成层结构与 母体（愈伤组织或外植体）的维管组织相连接。
1934年, White用离体的番茄根建立了第一个活跃生长的无 性系，使根的离体培养实验首次获得了真正的成 功。提出B族维生素的重要性。 1944年，Skoog报道DNA的降解产物腺嘌呤, 可以促 进愈伤组织的生长，解除生长素对芽形成的抑 制作用，诱导芽的形成。 1958年, Steward和Reinert由培养的胡萝卜细胞诱导形成 了 胚状体。 1965年, 由Vasil和Hildebrandt用单个分离的细胞培养 获得整个植株, 植物细胞全能性的理论真正得到 了科学的证实。
4、愈伤组织形成过程：
(1)
诱导期（启动期）：细胞准备分裂的时期。 外植体细胞在适宜的诱导培养条件下，细胞中RNA含 量迅速增加，核糖体数量增加、淀粉消失、线粒体嵴膜 数量增多，细胞内合成代谢迅速加强。但此时外植体的 体积大小改变不大。
Hale Waihona Puke (2) 分裂期：细胞迅速分裂时期
外植体外层细胞开始迅速分裂，中央细胞常不分裂，由于 分裂不均匀，形成了中间静止的芯。 细胞分裂快，结构松散、颜色浅、透明。
通过器官发生形成再生植物通常有三种方式：
先生根，再长芽。
先产生芽，再生根。
愈伤组织不同部位形成根、芽，通过维管组织将根、 芽连结在一起。
2、体细胞胚胎发生（somatic embryogenesis）： 特点：双极性结构，由单个体细胞形成胚状体，最后发育 生长为一个植株。
植物细胞的全能性讲
植物细胞全能性的重要性
植物细胞全能性的研究有助于深入了解植物生长发育的机制，为植物育种和生物技 术提供理论支持。
植物细胞全能性的研究有助于探索植物的进化历程，揭示植物适应环境的能力和机 制。
植物细胞全能性的研究有助于解决农业生产中的问题，如提高作物产量、改良品质 和抗逆性等。
02
植物细胞全能性的表现
伦理问题
基因编辑的伦理考量
在植物细胞全能性的研究中，基因编 辑技术的使用涉及到伦理问题，需要 考虑技术的安全性、人道性以及对生 态环境的潜在影响。
潜在的生态风险
利用植物细胞全能性进行植物繁殖时， 可能产生新的生态风险，如基因污染、 物种入侵等，需要采取相应的预防措 施。
未来发展前景
提高作物抗逆性
植物细胞培养
次生代谢产物生产
通过植物细胞培养技术，可以在实验室 条件下大规模生产具有重要经济价值的 次生代谢产物，如药物、香料、色素等 。这种方法具有高效、环保、可调控等 优点，为工业生产提供了新的途径。
VS
有毒有害物质降解
利用植物细胞的全能性，可以培养出能够 降解有毒有害物质的植物细胞系。这些细 胞系可以用于处理工业废水、农药残留等 环境问题，为环境保护和治理提供有力支 持。
生物多样性保护
通过植物细胞全能性的研究，未来有 望培育出抗逆性更强、适应性更广的 作物品种，提高农业生产效益。
通过植物细胞全能性的研究，有望实 现濒危植物的繁殖与保护，为生物多 样性保护提供有力支持。
生物燃料与生物材料生产
利用植物细胞全能性，可以生产生物 燃料和生物材料，有助于实现可持续 能源和环保材料的发展。
04
植物细胞全能性的挑战与前景
技术挑战
1 2 3
（细胞工程）名词解释
一、名词解释细胞工程:是应用细胞生物学和分子生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。
通过细胞工程可以生产有用的生物产品或培养有价值的植株，并可以产生新的物种或品系。
外植体:是指用于离体培养的活的植物组织、器官等材料。
植物组织培养：（广义）又叫离体培养，指从植物体分离出符合需要的组织.器官或细胞，原生质体等，通过无菌操作，在人工控制条件下进行培养以获得再生的完整植株或生产具有经济价值的其他产品的技术。
（狭义）组培指用植物各部分组织，如形成层.薄壁组织.叶肉组织.胚乳等进行培养获得再生植株，也指在培养过程中从各器官上产生愈伤组织的培养，愈伤组织再经过再分化形成再生植物。
愈伤组织：在离体培养过程中形成的具有分生能力的一团不规则细胞，多在外植体切面上产生。
胚状体〔embroid〕:—对应于胚〔embryo〕，在离体培养过程中产生一种形似胚（具有明显的根端和芽端），功能与胚相同的结构。
离体无性繁殖：是在人工控制的无菌条件下，使植物在人工培养基上繁殖的技术。
跟常规的繁殖方法相比它是一种微型操作过程，因此，有时就直接称之为微繁继代培养：更换新鲜培养基来繁殖同种类型的材料（愈伤组织.芽等）。
细胞分化:指导致细胞形成不同结构，引起功能改变或潜在发育方式改变的过程。
细胞脱分化:已分化好的细胞在人工诱导条件下，恢复分生能力，回复到分化组织状态的过程。
细胞再分化:脱分化后具有分生能力的细胞再经过与原来相同的分化过程，重新形成各类组织和器官的过程。
人工种子:亦称体细胞种子。
早期的人工种子概念是：体细胞胚经过人工种皮包被后而形成的体细胞种子。
现在指任何一种经人工种皮包被或裸露的，具有形成完整植株能力的繁殖体均可称之为人工种子。
植物细胞全能性:指每个植物细胞都具有形成完整植株的能力，因为每个细胞都具有全套的遗传基因，无论是性细胞还是体细胞在特定条件下可以进行表达。
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。
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。
《细胞工程》名词解释
植物细胞全能性:植物体的每个细胞都携带有该物种的全部遗传信息，因而只要在适当的条件下，植物一切生活细胞都具有分化为一个完整植株的潜在能力，这就是细胞的全能性。
这是细胞工程的理论基础。
细胞分化:个体细胞发育过程中，后代细胞在形态、结构和生理功能上发生差异的过程。
脱分化:原已分化的细胞，失去原有的形态和机能，又回复到没有分化的无组织的细胞团或愈伤组织，这个过程称为脱分化。
再分化:由脱分化状态的细胞再度分化形成另一种或几种类型的细胞的过程，称为再分化愈伤组织:外植体在离体条件下，细胞经脱分化等一系列过程，转变为一种能迅速增殖的无特定结构和功能的细胞团，称为愈伤组织。
愈伤组织细胞大而不规则,高度液泡化、没有次生细胞壁和胞间连丝。
继代培养:对来自于外植体所增殖的培养物通过更新新鲜培养基及不断切割或分离,进行连续多代的培养.外植体:植物组织培养中用来进行离体无菌培养的材料,可以是器官、组织、细胞和原生质体。
器官发生:指离体培养条件下的组织或细胞团分化形成不定根、不定芽等器官过程。
体细胞胚：由外植体可直接形成胚状体，外植体也可以经脱分化先形成愈伤组织，再由愈伤组织形成胚状体。
胚状体是由体细胞发育而来人工种子：通过将植物组织培养中所产生的体细胞胚或珠芽等包埋在“人工胚乳”和“人工种皮”里，制成的具有播种功能、类似天然种子的颗粒就称为人工种子。
繁殖系数：也叫增殖系（倍)数或增殖率，是指繁殖材料在一个培养周期内增殖的倍数。
污染：指在组织培养过程中培养基和培养材料滋生杂菌，导致培养失败的现象。
褐变：指在组织培养中，由于材料被切割而使多酚氧化酶活化将组织中的酚类物质氧化形成棕褐色的醌类物质，并向培养基中扩散，抑制培养物生长甚至导致其死亡的现象。
玻璃化：指组织培养过程中的特有的一种生理失调或生理病变，试管苗呈半透明状外观形态异常的现象。
悬浮培养：将游离的单细胞或小的细胞团，按照一定的细胞密度，悬浮在液体培养基中进行培养的方法。
第七章细胞分裂和分化 第4节细胞分化和植物细胞的全能性教案
第七章第4节细胞分化和植物细胞的全能性课题：细胞分化和植物细胞的全能性课时安排：1课时教材分析：通过以前生殖的类型、有丝分裂和减数分裂的学习，学生已经对高等生物种族的延续——繁殖是通过减数分裂和受精作用共同完成的；生物个体发育则由于细胞有丝分裂而得以完成这样的过程有了基本了解，但在个体发育过程中还缺失一环——细胞分化，本节教学便是补上这一环的，因为细胞分化主要出现在多细胞生物的发育过程中，是形成组织、器官乃至系统的基础。
通过向学生展示从受精卵发育成个体的过程，经过细胞分裂、生长和细胞分化，形成形态各异和功能不同的细胞的发育过程。
细胞分化不仅反映出细胞间形态结构和功能的差异，主要是因为细胞内蛋白质组成上的差异，这是细胞分化的分子基础。
通过组织培养实例说明细胞全能性的概念、分析植物组织培养与细胞全能性的关系，介绍植物组织培养技术的应用。
教学目标知识与技能：能举例说明细胞分化，能说出细胞分化与生物个体发育的关系。
能举例说明细胞全能性。
能说出园艺和农业生产上应用细胞全能性的例子。
过程与方法：观察人类的胚胎发育照片，说出从受精卵发育成个体过程中的细胞分化现象。
通过观察植物根尖装片，注意不同区域细胞形态结构和功能的差异，了解细胞分化的过程和意义。
情感态度和价值观：从植物组织培养的成功实例中，感悟植物组织培养技术对社会经济发展的价值和作用。
教学重点和难点：重点：细胞分化的概念和特点。
细胞全能性的概念和应用。
难点：细胞的全能性。
教学用具：自制PPT板书：第4节细胞分化和植物细胞的全能性一、细胞分化1、定义：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，这个过程称为细胞分化。
2、细胞分化是稳定、不可逆的。
二、植物细胞的全能性1、定义：单个细胞经细胞分裂和分化后仍具有形成完整生物体的潜能，就是细胞的全能性。
2、组织培养3、单倍体育种4、植物细胞组织培养理论基础：植物细胞具有全能性培养条件：无菌控制温度、PH和光照条件培养基：糖类、无机盐、维生素、植物激素过程：组织细胞——脱分化——愈伤组织——再分化——根和芽——完整植株。
植物组织培养第二章
（三）Байду номын сангаас细胞胚胎发生的基因表达机理（略）
二、植物体细胞胚胎发生途径
（一）体细胞胚胎发生的方式 由外植体诱导体细胞胚胎发生的途径有两种： 直接途径和间接途径。 直接途径：从外植体某些部位的胚性细胞直接 诱导分化出体细胞胚胎。这种“胚性细胞”是在胚 胎发生之前就已决定了的。 间接途径：外植体先脱分化形成愈伤组织， 在从愈伤组织的某些细胞，即重新决定为胚性细胞 的细胞分化出体细胞胚胎，多数体细胞胚胎的形成 是通过间接途径产生的。
植物愈伤组织的培养
愈伤组织培养是指将母体植株上的各个部分切下，形成 外植体，接种到无菌的培养基上，进行愈伤组织诱导、生长 和发育的一门技术。 一般情况下，植物组织均能诱发形成愈伤组织，由外植 体形成愈伤组织，标志着植物离体培养的开始。
差异：（1） 受精卵的全能性最高 （2） 受精卵分化 后的细胞中，体细胞的全能性比生殖细胞的低。 潜在全能性的原因：基因表达的选择性
科学研究表明，处于离体状态的植物活细胞，在一 定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就 可能表现出全能性，发育成完整的植株。 人工条件下实现的这一过程，就是植物组织培养。
三、植物体细胞胚胎发生的极性和生理隔离
体细胞胚胎具有两个明显特点： 1、双极性 2、与母体组织或外植体的维管束系统无直接联系，处于较为 孤立的状态，即存在生理隔离。
（一）体细胞胚胎发生的极性
单个胚性细胞与合子胚一样，具有明显的极性，第一次 分裂多为不均等分裂，顶细胞继续分裂形成多细胞原胚，基 细胞进行少数几次分裂形成胚柄。 （二）体细胞胚胎发生的生理隔离
第二章
植物组织培养的基本原理
植物细胞全能性理论是植物组织培养的核 心理论。 离体细胞具有生命的特征属性，在全能性的 基础上，提供合适的营养和环境条件，离体细 胞经历脱分化和再分化过程
植物细胞全能性和细胞分化
植物细胞全能性和细胞分化一、植物细胞全能性1902年，Haberlandt提出了植物细胞的全能性理论，即植物的体细胞在适当条件下，具有不断分裂和繁殖、发育成完整植株的能力。
20世纪70年代，细胞全能性的概念被解释为：每一个细胞具有该植物的全部遗传信息，具有发育成完整植株的能力。
80年代，此概念又进一步被解释为：每一个植物细胞带有该植物的全部遗传信息，在适当条件下可表达出该细胞的所有遗传信息，分化出植物有机体所有不同类型的细胞，形成不同类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。
植物细胞培养中次生物质的产生及单细胞培养再生完整植株，都是细胞全能性的表现，只是表现形式不同而已。
植物体全部活细胞都是由细胞分裂产生的，每个细胞都包含着整套遗传基因。
但是，由于受到整个植株、具体器官或组织环境的束缚，致使植株中不同部位的细胞仅表现出一定的形态和功能。
但它们的遗传潜力并未消失，一旦脱离原器官或组织的束缚呈游离态，并在一定的营养和环境条件下培养，就可实现其全能性。
但是，由于目前技术水平的限制，还无法使所有的离体植物细胞都实现其全能性，而多数情况下离体细胞全能性的实现是在分生组织等全能性保持较好的细胞中进行的。
离体条件下，由于摆脱了原来供体（组织、器官或完整植株）的束缚，离体细胞（组织、器官）生命特征属性的表现过程和形式都将发生变化。
如在新陈代谢方面，离体细胞主要依靠培养基提供碳源，没有或很少进行光合作用；在调控能力方面，培养物从自养转变为异养；在生长发育与繁殖方面，离体细胞（组织、器官）可以改变原来的生长发育方向或进程，如离体细胞的胚胎发生、细胞脱分化等；在遗传变异与进化方面，离体培养可大大增加培养物的变异性，或使某些变异在短时间内大量扩增，改变其数量等。
但生物有机体总是处在严格而有序的动态平衡中，任何内环境的改变必然使旧的平衡打破而达到新的平衡。
植物体是由各个层次或小系统如基因水平、亚细胞水平、细胞水平、器官水平构成的生命大系统，各系统内和系统间的协调运行不仅是维持植物生长的先决条件，而且他们的动态平衡关系还制约其发育进程。
《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“相似”变得“不同”。
细胞为什么会分化呢？这主要是因为细胞在发育过程中，受到了基因的调控。
每个细胞都包含着生物体的全套遗传信息，但在特定的时间和空间，只有一部分基因会表达，从而决定了细胞的特性和功能。
细胞分化的过程是一个逐步进行的过程。
在胚胎发育的早期，细胞的分化程度较低，具有较大的发育潜力。
随着发育的进行，细胞逐渐分化为不同的组织和器官。
例如，在胚胎发育中，一些细胞会分化为神经细胞，形成神经系统；另一些细胞则会分化为肌肉细胞，构成肌肉组织。
细胞分化具有稳定性和不可逆性。
一旦细胞分化完成，形成了特定的细胞类型，通常情况下就不会再转变为其他类型的细胞。
但在某些特殊条件下，如细胞受到损伤或特定的实验处理，部分已经分化的细胞也可能重新获得分化的能力。
细胞分化的结果是形成了多种多样的细胞类型，从而构建了复杂的生物体。
不同类型的细胞在形态上有明显的差异。
比如，神经细胞具有细长的突起，用于传递信号；红细胞则呈双凹圆盘状，有利于运输氧气。
在生理功能上，各种细胞也各有所长。
心肌细胞能够有规律地收缩，推动血液流动；胰岛β细胞能够分泌胰岛素，调节血糖水平。
细胞分化对于生物体的生长、发育和维持正常生理功能具有至关重要的意义。
它使得生物体能够形成各种不同的组织和器官，实现各种复杂的生命活动。
如果细胞分化出现异常，可能会导致各种疾病的发生，如癌症就是细胞分化失控的一种表现。
二、细胞全能性细胞全能性是指细胞具有发育成完整生物体的潜能。
这意味着一个细胞，只要条件合适，就能够发育成一个完整的个体。
植物细胞具有较强的全能性。
例如，从一棵植物上取下一个细胞，经过适当的培养条件，可以发育成一棵完整的植株。
这在植物组织培养技术中得到了广泛的应用。
科学家们可以利用植物细胞的全能性，快速繁殖优良品种，培育无病毒植株等。
第三章 植物组织培养的基本原理2011.3.9
（二）再分化
1.定义 定义 再分化（redifferentiaton）：离体培养的 ）：离体培养的 再分化（ ）： 植物细胞和组织可以由脱分化状态重新进行 分化，形成另一种或几种类型的细胞、组织、 分化，形成另一种或几种类型的细胞、组织、 器官、甚至形成完整的植株的现象。 器官、甚至形成完整的植株的现象。
兰花的原球茎生命力强，遗传性状稳定， 兰花的原球茎生命力强，遗传性状稳定，对快 原球茎生命力强 速繁殖及种质资源保存极为有利。 速繁殖及种质资源保存极为有利。 外植体接种后放置在23一25度的黑暗条件下培 外植体接种后放置在23一25度的黑暗条件下培 23 个月后可分比出1 养，1～2个月后可分比出1至数个乳白色的原球 在解剖镜下观察类似桑果形状的园球突起， 茎，在解剖镜下观察类似桑果形状的园球突起， 以后转绿，再经培养易呈根状茎（ 以后转绿，再经培养易呈根状茎（或呈树枝状 的丛生形）。 的丛生形）。
1新陈代谢方面：培养基 新陈代谢方面： 新陈代谢方面 2.调控能力方面：异养 调控能力方面： 调控能力方面 3.生长发育和繁殖方面：细胞脱分化，体细胞胚 生长发育和繁殖方面：细胞脱分化， 生长发育和繁殖方面 发生。 发生。 4.在遗传进化方面 4.在遗传进化方面 ：变异性增加
二、植物细胞分化
分化：指植物体各个部分出现异质性的现象， 分化：指植物体各个部分出现异质性的现象，包括 细胞分化、组织分化或器官分化等。 细胞分化、组织分化或器官分化等。 细胞分化：指在个体发育过程中，不同部位的细胞 细胞分化：指在个体发育过程中， 的形态结构和生理功能发生改变， 的形态结构和生理功能发生改变，形成不同的组织 和器官。 和器官。 细胞分化是发育生物学的核心问题， 细胞分化是发育生物学的核心问题，是基因选择性 活化或阻遏的结果。5%-10% 活化或阻遏的结果。
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3、细胞癌变的原因： （1）致癌因子——外因 A.物理致癌因子：辐射等 B .化学致癌因子：砷、苯、煤焦油等 C .病毒致癌因子：乙肝病毒等 （2）原癌基因——内因 原癌基因由于某种原因从抑制状态 转变成激活状态。
4、防癌知识
细嚼慢咽 ：慢食可以防癌，主要是慢食能增加
唾液分泌。唾液能抑制诱发癌变的过氧化脂质的生成。
2、细胞衰老的主要特征
3、细胞衰老原因的假说
体细胞突变和DNA损伤论
自由基理论和细胞程序死亡理论等
多种内因和外因共同作用的结果
4、对策 维生素E和维生素C，可以终止自由基反应。
多喝绿茶，既可防癌，又可终止自由基反应。
结缔组织
分生组织
如：叶 保护组织
细 胞 分 化
器 官
输导组织
绿色开花 植物体
营养组织
一、细胞分化
1. 概念: 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。 2. 实质: 基因选择性表达的结果 3. 特点: 持久性 不可逆性 稳定性 4.对多细胞生物体的意义 能增加细胞的类型，使细胞趋于专门化，由 不同的细胞类群构成多种组织，再进一步形 成结构完整和功能统一的多细胞生物体。
B . 比人受精卵的基因要少
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
7.生物体内细胞没有表现出全能性,原因
是 ( B ) A.细胞丧失了全能性 C.基因发生了变化 B.基因的表达有选择性 D.不同细胞基因不同
8.以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是 (C)
胰脏细胞
眼晶体细胞（胚胎） 神经细胞
糖酵解酶 基因 晶体蛋白 基因 胰岛素 基因
血红蛋白 基因
不同种类细胞，形态、代谢和基因 表达都不同
细 胞 分 化
具有运输
氧气的作用 红细胞 具有收缩和 舒张的作用 肌肉细胞
基因表达
血红蛋白
基因表达
肌球蛋白
一、细胞分化
1. 概念: 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。 2. 实质: 基因选择性表达的结果
取材少,培养材料经济;
人为控制培养条件,不受自然条件影响; 可以快速繁殖植物,可用于大规模栽培; 可以拯救濒危物种等。
二、细胞的全能性
1. 植物细胞的全能性: (1) 概念：高度分化的植物细胞具有发 育成完整植株的潜能。 (2) 原因：已分化的细胞具有保持本物种 遗传特性的全部遗传物质 2. 植物组织培养技术 (1)过程:
二、细胞的全能性
肉质根薄片
在培养基中 离体培养
胚状体发育
成熟胡物细胞具有生 长发育的全能性 吗?为什么?
肉质根 薄片
在培养基 中离体培 养
实验证明：高度分 成熟胡 化的植物细胞在适 萝卜 宜的条件下仍具有 植株 发育成完整植株的 潜在能力，这就是 植物细胞的全能性。
A. 神经细胞
C. 肌肉细胞
B. 人体表皮细胞
D. A、B、C三项都不是
5. 取高度分化的月季的叶肉细胞，经离体组 织培养出月季幼苗，说明植物细胞（ A ）
A.具有全能性
C.畸形分化
B. 分化后恢复原状态
D. 具有再生能力
6. 人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白， 据此推测胰岛细胞中 （ C） A. 只有胰岛素基因
离体的组织 或细胞
脱分化 细胞分裂
愈伤组织
细胞分化
发育
胚状体
(2) 应用:
新植株
理论上： 有助于研究植物生理 实践上：用于加速繁殖、培育优良品种、 拯救濒危物种等。
一、细胞分化
1. 概念: 2. 实质: 基因选择性表达的结果 3. 特点:
4. 对多细胞生物体的意义
二、细胞的全能性
植物细胞的全能性: (1) 概念： (2) 原因： 2. 植物组织培养技术 (1) 过程: (2) 应用:
稳定性
一、细胞分化
1. 概念: 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。
2.实质: 基因选择性表达的结果 3. 特点: 持久性 不可逆性
稳定性
植物器官切片图
保卫细胞
筛管
导管
成熟区 (根毛区)
气 孔
伸长区
这些形态结构和 功能不同的细胞 群是如何产生? 天竺葵
脱分化 细胞分裂
愈伤组织
新植株
细胞分化 发育
胚状体
1. 植物组织培养技术在研究植物生理方面有 何作用? 可以研究植物离体的组织或细胞在 不受植物体其他部分干扰的条件下 的生长和分化规律; 可以通过改变培 养的条件来影响它们的生长和分化。
2. 植物组织培养技术有哪些优点? 在生产实践上有何应用?
可以保留亲本的一些优良性状, 用于培育植物优良品种;
根尖
分生区 根冠
细胞分化对多细胞生物体有何意义？
继续分裂 许 多次 多 受精卵 有丝分裂 细 胞
细胞分化 形成
增加体细胞数量 高 等 动 系 物 各 统 器 体 种 官 组 绿色开花 织 植物体
上皮 细胞
上皮组织
有丝 分裂
受精卵
细胞 分化
肌肉 细胞
肌肉组织
器 官
系 人 统 体
神经 细胞
神经组织
骨细胞
食物：少吃肥肉类等高脂肪食物；不吃或少吃腌制、
熏制食品（如熏鱼、 咸鱼、腌菜、香肠、火腿、熏肉 等）多吃富含纤维素的食物（如水果、芹菜、红薯等）
多吃瘦肉、鱼、去皮家禽和低脂乳制品。
细胞的衰老
1、细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象
细胞： 未分化
细胞内水分减少 有些酶活性降低 细胞内色素逐渐积累 细胞呼吸减慢，核增大、染色体固缩、染色加深 细胞膜通透性改变，运输功能降低 分化 衰老 死亡
A. 从一粒菜豆种子长成一棵植株
B. 用植物激素培育无籽果实
C. 用一小块芹菜叶片,培养出一棵完整植株 D. 袁隆平杂交水稻培育成功
补充：细胞的癌变 1、癌细胞： 指不受有机体控制的、连续进行 分裂的恶性增殖细胞。 2、癌细胞的特征： （1）能够无限增殖。 （2）癌细胞的形态结构发生了变化。 （3）癌细胞的表面也发生了变化。 如：细胞膜上的糖蛋白等减少。
细胞分化是否只发生在人的胚胎发育阶段,还是贯穿于 整个生命进程中?这说明细胞分化具有什么特点? 持久性 贯穿于整个生命进程中 下列事实说明细胞分化还具有哪些特点? 在细胞分化过程中,假如当A细胞分化形成B细胞后, 一般不会再表现出B细胞反方向分化形成A细胞,这 说明细胞分化具有
不可逆性
离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而 不会变成其他类型的细胞。这说明细胞分化具有
淋巴干细胞
单核 细胞
粒细胞
红细胞 血小板
淋巴细胞
一、细胞分化
1. 概念:
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。
1.细胞分化是否意味着细胞中遗传物质 发生改变？为什么? 遗传物质没有改变，不同组织 的细胞共同来源于受精卵，经有丝 分裂产生。 2.同样来自一个受精卵,且每个细胞都 携带有相同的遗传信息,为什么还会出 现差异?
1.细胞分化不同于细胞增殖的主要特点( D )
A. 细胞的数量增多
B. 细胞的体积增大
C. 细胞的化学成分含量的变化
D. 能形成各种不同的细胞和组织
2.细胞分化的结果是 ( A )
A.形成不同的组织
C.形成不同的系统
B.形成不同的器官
D.形成不同的个体
3. 细胞分化过程中,不会出现 ( D )
A. 细胞表面结构的改变 B. 细胞器种类和数量的改变 C. 蛋白质种类和数量的改变 D. 细胞核遗传物质的改变 4. 分化的细胞能再恢复到原来分化前的状态的是 （D ）
离体的组织 或细胞
脱分化
新植株
细胞分裂 愈伤组织 细胞分化
胚状体
新植株
发育
二、细胞的全能性
1. 植物细胞的全能性: (1) 概念：高度分化的植物细胞具有发 育成完整植株的潜能。 (2) 原因：已分化的细胞具有保持本物种 遗传特性的全部遗传物质 2. 植物组织培养技术 (1)过程:
离体的组织 或细胞
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第七章 第四节
细胞分化和植物细胞的全能性
细胞分化 细胞的全能性
受精作用形成受精卵
受精卵经细胞分裂形成多细胞胚
多细胞胚发育为人的幼体，完成胚胎发育。
示意图：
细胞的有丝分裂
细胞分化
仅有细胞的增殖，受精卵能形成 许多不同类型的细胞，进而发育 成多细胞生物体吗？
一、细胞分化
骨髓干细胞
造血干细胞
胚状体发 育 试管 苗
二、细胞的全能性
1. 植物细胞的全能性: (1)概念：高度分化的植物细胞在适宜的 条件下具有发育成完整植株的潜能。 (2)原因：已分化的植物细胞具有保持本 物种遗传特性的全部遗传物质 2. 植物组织培养技术 (1) 过程:
离体的组织或细胞
在培养基上生长增殖
愈伤组织
胚状体
试管苗