细胞分化和植物细胞的全能性(20210206153204)
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。
细胞分化和植物细胞的全能性
化学组成：合成各自特有的专一性蛋白质
2、定义
同一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
3、特点 稳定的，不可逆的
红细胞：
有利于携带氧气，作变形运动 细长形或呈梭形 有利于附着和伸缩 肌细胞： 表面有许多突起 有利于接受和传递信息 神经细胞 ： 双凹圆盘状
二、植物细胞的全能性 斯蒂瓦特的实验
胡萝卜根韧皮部细胞 （高度分化的细胞）
悬浮法培养 愈伤组织 继续培养
脱分化 （失去分化 再分化 的细胞团）
整株植株幼苗
花药离体培 养实验
细胞分化和全能性
❖A ❖B ❖C ❖D ❖E
❖胰岛A细胞--胰高血糖素
❖A ❖B ❖C ❖D ❖E
❖DNA
❖A ❖B ❖C ❖D ❖E
❖基因的选择性表达
❖胰岛B细胞 ---胰岛素
1 同一生物不同种类的体细胞内DNA、mRNA、蛋 白质种类是否相同 ?
DNA相同、mRNA不同、蛋白质种类不同
2 受精卵发育过程中，如果没有细胞分化，其结果 会怎样？细胞分化是不是人类特有呢？
❖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。
❖
矮牵牛茎尖离体培养
❖
牡丹成熟胚的离体培养与快速繁殖
微型月季茎段离体培养
花烛叶片离体快速繁殖
❖植物的组织培养是如何进行的呢？
①什么是植物组织培养？ ②植物组织培养的过程怎样？ ③植物组织培养需要哪些条件？ ④为什么利用植物体的部分组织就能培育成
四、细胞分化与 植物细胞全能性
生物学语言说这是一个怎样的个体？
多细胞生物体
这个新生命发育的起点是什么？
受精卵
一个细胞（受精卵）是如何发育
？ 成一个多细胞生物体呢
动物细胞 有丝分裂
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？
有丝 分裂
受精卵
上皮
上皮组织
❖保护作用
许 受精卵 多次 多
有丝分裂 细 胞
继续分裂
细胞分化 形成
增加体细胞数量
高
等
各 种
系 器统
动 物
组官
体
织
绿色开花植物体
❖意义
❖ 细胞分化是个体发育的基础。 是生物界中普遍存在的生命现象， 不是人类所特有的现象。 细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化， 有利于提高各种生理功能的效率。
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。
高中生物 第七章第四节《细胞分化和植物细胞的全能性》优质 沪科版第2册
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第四节 细胞分化和细胞全能性
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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
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❖ 参考资料： ❖ 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）
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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
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❖ 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。
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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。
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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
❖ 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。
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❖ 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。
沪科版高中生命科学第二册7.4《细胞分化和植物细胞的全能性》ppt课件4
3、图中1 2、1 4 过程中发生的主要变化
是什么？ 细胞分化
细胞的全能性
二、细胞的全能性
1、概念： 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。
2、根本原因：
已分化的植物细胞核内仍具有亲本的全 部遗传物质。
三、植物组织培养
1、概念：将植物体的任何一部分（器官、组织或细 胞），接种在培养基上，在一定的外界条件下， 进行离体培养，使之发育形成完整的植物体。
受精卵
乳腺癌细胞 癌细胞长成2CM肿块只需3个月
癌细胞的扩散
4、细胞分化的意义
使多细胞生物体中的细胞趋向专门化， 有利于提高各种生理功能的效率，从而构 成生物体的组织、器官、系统。
①
②
Hale Waihona Puke ③⑤观察思考：
1、图中的1 3过程中 发生的主要变化是什么？
④
细胞分裂
2、图中的3 5过程发 生的主要变化是什么？
1.研究表明在胚的发育时，始 终是胚芽发育成子叶和叶，胚 轴发育成茎，胚根发育成根。
研究表明：根的分生区的某些 细胞可以发育成伸长区的细胞 ，再发育成成熟区的细胞。反 之则不然。
细胞 分裂
细胞 生长
•
细胞数量变
不同点 化
增加
不变
形态结构、
功能
不变
不变
相同点
细胞内遗传物质不变
关系
细胞 分化
不变
不同
同时，大家要开动脑筋，思考老师是怎样提出问题、分析问题、解决问题的，要边听边想。为讲明一个定理，推出一个公式，老师讲解顺序是怎样的， 为什么这么安排？两个例题之间又有什么相同点和不同之处？特别要从中学习理科思维的方法，如观察、比较、分析、综合、归纳、演绎等。 • 作为实验科学的物理、化学和生物，就要特别重视实验和观察，并在获得感性知识的基础上，进一步通过思考来掌握科学的概念和规律，等等。 • 二、听文科课要注重在理解中记忆 • 文科多以记忆为主，比如政治，要注意哪些是观点，哪些是事例，哪些是用观点解释社会现象。听历史课时，首先要弄清楚本节教材的主要观点，然 后，弄清教材为了说明这一观点引用了哪些史实，这些史料涉及的时间、地点、人物、事件。最后，也是关键的一环，看你是否真正弄懂观点与史料间 的关系。最好还能进一步思索：这些史料能不能充分说明观点？是否还可以补充新的史料？有无相反的史料证明原观点不正确。 • 三、听英语课要注重实践 • 英语课老师往往讲得不太多，在大部分的时间里，进行的师生之间、学生之间的大量语言实践练习。因此，要上好英语课，就应积极参加语言实践活 动，珍惜课堂上的每一个练习机会。
细胞分化和植物细胞全能性ppt 优秀课件
“没有外祖父的癞蛤蟆”
朱洗（1900－1962），中国实验生物学家，第一 届中国科学院院士。他从1931年开始，研究脊椎动物 （两栖类）人工单性发育。自1951年开始，用10 μ m直径的玻璃丝针尖点刺了将近4万粒蟾蜍（俗称 癞蛤蟆）的卵，再将刺激后的卵进行培养、孵化。经 过长达8年的实验研究，终于在1959年获得了成功。 孵育出了25只蟾蜍的幼体——小蝌蚪。其中有2只经 过变态发育到成体（都是雌性）。1961死去了一只， 仅存的这只没有父亲的雌蟾蜍在1961年3月初的繁殖 季节，与正常雄性个体抱合，排出了3000多颗卵，均 能受精，发育良好，育成“没有外祖父的蝌蚪”800 多个，多数变态登陆为正常的蟾蜍成体。
产生多种多样的细胞 （2）分化的结果：
形成各种组织、器官和 （3）分化的意义： 系统，完成多种生理活 动和个体发育。
细胞分裂分化
个 体 发 育
受精卵
成熟的胎儿
（ 细 胞 分 化 ） 婴儿出生
胚胎发育
细胞分裂分化 成年
（性成熟）
胚后发育
发育是通过细胞分裂和细胞分化来实现的。
（4）细胞分化的特点
持久性：贯穿于生物个体发育的全过程
“没有爹娘的非J. B. Gurdon)成功地用 核移植的方法培育出了健康 的非洲爪蟾成体。具体步骤 （如右图）。
这只个体的遗传物质是来自 另一个非洲爪蟾幼体时期的 体细胞核。这个实验的结果 证明：幼体细胞的体细胞完 全能够代替雌性生殖细胞的 卵细胞核进行无性繁殖。体 细胞完全保留了精子和卵的 全部遗传信息，以育成为正 常个体。即：动物体细胞核 具有全能性
2.植物细胞的全能性
（1）概念： 单个细胞经细胞分裂和细胞分化后仍 具有形成完整生物体的潜能，这就是 细胞的全能性。
《细胞分化和植物细胞的全能性》 导学案
《细胞分化和植物细胞的全能性》导学案一、学习目标1、理解细胞分化的概念、特点和意义。
2、掌握植物细胞全能性的概念和表现。
3、了解细胞分化与植物细胞全能性之间的关系。
二、知识梳理（一）细胞分化1、概念细胞分化是指在个体发育中，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（1）持久性：细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度。
（2）稳定性和不可逆性：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：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
3、实质细胞分化的实质是基因的选择性表达。
在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同，从而导致细胞形态、结构和功能上的差异。
4、意义（1）细胞分化是生物个体发育的基础。
（2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
（二）植物细胞的全能性1、概念植物细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
2、原因生物体的每个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
3、表现（1）植物组织培养：将离体的植物器官、组织或细胞培养成完整植株的技术。
（2）植物细胞的脱分化和再分化：脱分化是指已经分化的植物细胞经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程；再分化是指脱分化产生的愈伤组织在一定的培养条件下，重新分化出根、芽等器官的过程。
（三）细胞分化与植物细胞全能性的关系1、细胞分化程度越高，细胞的全能性越低。
2、已分化的细胞在特定条件下可以表现出全能性。
三、重点难点解析（一）重点1、细胞分化的概念、特点和实质。
2、植物细胞全能性的概念和表现。
（二）难点1、基因的选择性表达与细胞分化的关系。
2、植物细胞全能性的实现条件。
四、典型例题例 1：下列关于细胞分化的叙述，错误的是（）A 细胞分化是一种持久性的变化B 细胞分化导致细胞在形态、结构和功能上产生差异C 细胞分化是基因选择性表达的结果D 分化的细胞遗传物质发生了改变解析：细胞分化具有持久性，在个体发育中，细胞分化贯穿于生物体的整个生命进程中，A 正确；细胞分化是指在个体发育中，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，B 正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，C 正确；细胞分化过程中遗传物质不发生改变，D 错误。
细胞分化和植物细胞的全能性
海胆受精卵早期细胞分裂并没使细胞失去发育成完整个体潜能
２００４年雅典奥运 会中女子双桨赛新西 兰孪生姐妹获金牌
2005年3月7日凌晨，一 对来自瑞典的孪生姐妹包 揽了女子60米栏的冠亚军。
20世纪４０年代美国科学家斯蒂瓦特（F.C.Steward）用悬浮法培 养野生胡萝卜根细胞，1958年，F. C. Steward，终于在人工条件 下，用胡萝卜根部的细胞培育出了新植株。
外植体
愈伤组织
出根出芽
完整植株
无菌条件 高度分化的植物细胞仍保持细胞全能性
花药花粉培养：
1964年，印度学者古哈（Guha）和马哈 希瓦里(Maheshwari)成功地从曼陀罗花药 培养成花粉单倍体植株，从而促进了花药 单倍体育种技术的发展，以后相继在烟草、 水稻、小麦、玉米、番茄、甜椒、草莓、 苹果等多种植物上获得成功。
细胞分化的持久性：贯穿于生物个体发育的全过程
细胞 分化 细胞分化的稳定性：细胞分化的过程通常是稳定的不可逆的 特点
遗传物质（染色体）与受精卵一样
细胞分化的意义
是生物正常发育的基础 也是形成各种组织的基础
1891-1894年德国学者实验胚胎学的创始人之一杜里舒（Hans
Dreisch）把一个海胆早期胚胎（只含两个或四个胚胎细胞）的细胞 分离，发育成了两个或四个完整但略小的海胆。
胚后发育
干细胞:
动物和人体内保留的少数具有分裂和 分化能力的细胞
e.g.人的骨髓的造血干细胞
干细胞的用途:
干细胞移植治疗白血病 在体外培养出组织和器官,并最终通过组织 和器官移植实现对临床疾病的治疗。
干细胞培养
药物
糖尿病
骨髓损伤
帕金森氏病
心力衰竭
高一生物细胞分化和植物细胞的全能性
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。
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）
• 克隆技术
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： • 由减数分裂 形成生殖细胞 受精 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
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。
• 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。