细胞分化和植物细胞的全能性
细胞的分化 课件
原理
细胞内基因的选择性表 达
含有本物种全套遗传物 质
结果
形成形态、结构、生理 功能不同的细胞
形成新的个体
大小 比较
细胞分化程度有高低之 分：体细胞>生殖细胞> 受精卵
细胞全能性有大小之分： 受精卵>生殖细胞>体细 胞(植物细胞>动物细胞)
关系
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细 胞仍具：a 为有丝分裂，乙和丙的染色体组成相同，b
为细胞分化，丁和戊基因表达不同，其遗传物质没有改
变。
答案：C
细胞分裂和细胞分化的比较
项目 发生 时间 原因 结果
意义
联系
细胞分裂
细胞分化
从受精卵开始
发生在整个生命过 程中
细胞增殖需要
基因选择性表达
细胞数量增多
细胞种类增多
3．细胞分化的意义 (1)多细胞生物只有通过细胞分化才能形成具有特定 形态、结构和生理功能的组织和器官，所以说细胞分化 是个体发育的基础。 (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。
细胞分化的几点提醒 (1)细胞分化过程中遗传物质并没有发生改变，只是基 因的选择性表达。 (2)细胞分化伴随个体的整个生命过程，在胚胎时期达 到最大程度。 (3)一般来说，细胞分化是不可逆的，但在离体人工培 养条件下，高度分化的植物细胞能够脱分化恢复全能性。 (4)细胞分化不改变细胞数目，而改变细胞种类。 (5)同一个体不同种类的体细胞中，DNA(基因)相同， 而 RNA、蛋白质不完全相同。
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。 2．类别。 (1)植物细胞的全能性。 ①实验过程。 胡萝卜韧皮部细胞＋植物激素、无机盐和糖类的培养 液培―养―发→育完整的植株。
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。
2019-2020年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。
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。
植物组织原理
3、愈伤组织的保持 – 转接
在多数情况下，随着继代培养代数增加和培养时 在多数情况下， 间的延长，Callus长势下降、褐变、分化和形态发生 长势下降、 间的延长，Callus长势下降 褐变、 能力下降、降低甚至死亡。所以在此之前，应及时转 能力下降、降低甚至死亡。所以在此之前， 接至新鲜培养基上。 接至新鲜培养基上。 主要原因：遗传因素，染色体畸变、基因突变； 主要原因：遗传因素，染色体畸变、基因突变； 生理因素，细胞或组织内激素平衡的改变，细胞对外 生理因素，细胞或组织内激素平衡的改变， 源生长物质的敏感性改变。后者可以通过调控培养条 源生长物质的敏感性改变。 件而恢复。 件而恢复。
第一节 植物细胞全能性和细胞分化 植物组织培养的核心理论： 植物组织培养的核心理论： 植物细胞全能性理论 （Haberlandt, 1902）。 1902）。
细胞全能性概述
细胞脱分化
细胞再分化
一、植物细胞的全能性（Totipotency） 植物细胞的全能性（Totipotency）
定义：1902年由 年由Haberlandt提出，即植物体细胞 提出， 定义： 年由 提出 在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖、 在适当的条件下，具有不断分裂和繁殖、发育成完整 植株的能力。 植株的能力。 20世纪 年代，每一个植物细胞具有该植物的全部 世纪80年代 世纪 年代， 遗传信息， 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细胞， 信息，分化出植物有机体所有不同类型细胞，形成不 同类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。 同类型的器官甚至胚状体，直至形成完整再生植株。
2、脱分化的机理
脱分化诱导期间会导致细胞膜透性改变， 脱分化诱导期间会导致细胞膜透性改变， 细胞核增大，内质网范围扩大，多核糖体形成， 细胞核增大，内质网范围扩大，多核糖体形成， 过氧化物酶增加， 过氧化物酶增加，蛋白质和酚类物质合成活跃 等。但目前对于脱分化的机理尚未完全阐明。 但目前对于脱分化的机理尚未完全阐明。
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
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。
细胞的分化和细胞的全能性
工的方法培育成植株。这成果利用了细胞的（B ）
A。应激性 B。全能性 C。变异性 D。适应性
练习
1.细胞分化达到最大限度的时期是 （ C）
A.有丝分裂间期 B.受精卵时期
C.胚胎时期
D.受精作用时期
2、多细胞生物体在发育过程中起决定作用的是（D）
A.细胞分裂 B.细胞生长 C. 细胞衰老 D. 细胞分化
；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；人的成熟的无核红
细胞进入血液循环，生活120天左右稳即定死性亡
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
细胞的全能性
• 概念
– 细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能；或已 经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能
• 基因组中表达的基因又分两类：
（1）一类是维持细胞基本生命活动所必须的，称 管家基因（house keeping gene）
如编码核糖体蛋白基因、线粒体蛋白基因、以及tRNA、 rRNA基因等。这些基因在各类细胞中都可以表达
（2）另一类是指导合成组织特异性蛋白的基因，对分化 有重要影响，称奢侈基因（luxury gene）
细胞的分化和细胞的全能性
2009.9.18
细胞的分化
• 细胞分化的概念 • 细胞分化的特征 • 细胞分化的意义 • 干细胞
细胞分化的概念
• 在个体发育中，相同细胞的后代在形态和生 理功能上发生稳定性差异的过程
– 分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的 变化，源于细胞内化学物质的变化，如组成细胞 结构的蛋白质和催化化学反应的酶
B.细胞的分化
C.细胞的增殖
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。
《植物细胞的全能性》课件
03
植物细胞全能性的应用
植物繁殖与育种
繁殖新品种
利用植物细胞的全能性，通过组织培 养技术可以快速繁殖出大量具有优良 性状的植物新品种。
拯救濒危植物
复壮老品种
对于一些老品种的植物，由于种种原 因导致其繁殖力下降，也可以利用植 物细胞的全能性，通过离体培养来提 高其繁殖力。
对于濒临灭绝的植物，可以通过植物 细胞的全能性，进行离体培养，从而 获得大量的植株，进行种群恢复。
挑战。
细胞培养条件
植物细胞在离体培养中需要特定的 营养、激素和生长条件，如何优化 这些条件以提高细胞的生长和分化 效率是一个技术难题。
基因表达调控
植物细胞全能性的实现涉及复杂的 基因表达调控，如何精确调控相关 基因的表达是技术上的一个难点。
伦理问题
基因编辑技术的伦理问题
在植物细胞全能性研究中，基因编辑技术如CRISPR-Cas9被广泛应用。关于基因编辑技术的伦理争议一直存在， 如关于人类胚胎基因编辑的争议。
02
植物细胞全能性的实验 证明
植物组织培养技术
植物组织培养技术是证明植物细胞具有全能性的重要实验手段之一。通过将植物 组织或细胞分离出来，在人工控制的条件下进行培养，可以诱导它们发育成完整 的植株。这一技术的成功应用，证明了植物细胞具有发育成完整个体的潜在能力 。
植物组织培养技术不仅在科学研究方面发挥了重要作用，还具有广泛的应用价值 。例如，通过组织培养技术可以快速繁殖优质苗木，提高植物的抗性，以及在细 胞工程和基因工程等领域进行应用研究。
02
植物细胞全能性的实现需要满足 一定的条件，如离体培养、适宜 的营养和激素环境等。
特点
植物细胞全能性的特点包括细胞分裂和分化能力的保持、基因表达的调控以及形态 发生和器官形成的实现。
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。
细胞分化和植物细胞全能性ppt 沪科版
沪教版生命科学高二第7章节
成人约有1013个细胞 200多种类型。
细胞间存在差异： 形态结构不同
生理功能不同 蛋白质合成不同
相同： 来源相同、遗传物质相同
骨细胞
红细胞
1.细胞分化
（1）概念： 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。
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
41、从现在开始，不要未语泪先流。 42、造物之前，必先造人。 43、富人靠资本赚钱，穷人靠知识致富。 44、顾客后还有顾客，服务的开始才是销售的开始。 45、生活犹如万花筒，喜怒哀乐，酸甜苦辣，相依相随，无须过于在意，人生如梦看淡一切，看淡曾经的伤痛，好好珍惜自己、善待自己。 46、有志者自有千计万计，无志者只感千难万难。 47、苟利国家生死以，岂因祸福避趋之。 48、不要等待机会，而要创造机会。 49、如梦醒来，暮色已降，豁然开朗，欣然归家。痴幻也好，感悟也罢，在这青春的飞扬的年华，亦是一份收获。犹思“花开不是为了花落，而是为了更加灿烂。 50、人活着要呼吸。呼者，出一口气；吸者，争一口气。 51、如果我不坚强，那就等着别人来嘲笑。 52、若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。 53、希望是厄运的忠实的姐妹。 54、辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。 55、领导的速度决定团队的效率。 56、成功与不成功之间有时距离很短只要后者再向前几步。 57、任何的限制，都是从自己的内心开始的。 58、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴誉就很难挽回。 59、不要说你不会做！你是个人你就会做！ 60、生活本没有导演，但我们每个人都像演员一样，为了合乎剧情而认真地表演着。 61、所谓英雄，其实是指那些无论在什么环境下都能够生存下去的人。 62、一切的一切，都是自己咎由自取。原来爱的太深，心有坠落的感觉。 63、命运不是一个机遇的问题，而是一个选择问题；它不是我们要等待的东西，而是我们要实现的东西。 64、每一个发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。 65、再冷的石头，坐上三年也会暖。 66、淡了，散了，累了，原来的那个你呢？ 67、我们的目的是什么？是胜利！不惜一切代价争取胜利！ 68、一遇挫折就灰心丧气的人，永远是个失败者。而一向努力奋斗，坚韧不拔的人会走向成功。 69、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。 70、平凡的脚步也可以走完伟大的行程。 71、胜利，是属于最坚韧的人。 72、因害怕失败而不敢放手一搏，永远不会成功。 73、只要路是对的，就不怕路远。 74、驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。 75、自己选择的路，跪着也要走完。 76、当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！ 77、蚁穴虽小，溃之千里。 78、我成功因为我志在成功！ 79、凡真心尝试助人者，没有不帮到自己的。 80、相信自己，你能作茧自缚，就能破茧成蝶。 81、偶尔，只需要一个鼓励的微笑，就可以说服自己继续坚强下去。 82、年轻是本钱，但不努力就不值钱。 83、一时的忍耐是为了更广阔的自由，一时的纪律约束是为了更大的成功。 84、在你不害怕的时间去斗牛，这不算什么；在你害怕时不去斗牛，也没有什么了不起；只有在你害怕时还去斗牛才是真正了不起。 85、能把在面前行走的机会抓住的人，十有八九都会成功。 86、天赐我一双翅膀，就应该展翅翱翔，满天乌云又能怎样，穿越过就是阳光。 87、活鱼会逆流而上，死鱼才会随波逐流。 88、钕人总是把男人的谎言当作誓言去信守。 89、任何业绩的质变都来自于量变的积累。 90、要战胜恐惧，而不是退缩。
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2021/4/3
42
为什么枫叶到了秋天会变红?
植物的叶片中除了叶绿素外还有许多其它
的色素如黄色的叶黄素、胡萝卜素，
红色的花青素等（花青素在酸性溶液中呈红
色，在碱性溶液中则呈紫色），
但因为叶绿素的含量较大而遮盖了其它颜色，
成熟胡萝卜 2021植/4/3株
试管苗
胚状体发育
21
这一实验能证实 植物细胞具有生 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
化的植物细胞在适
成熟胡 萝卜
宜的条件下仍具有 植株
发育成完整植株的
试管
潜在能力，这就是
苗
植物细胞的全能性。
2021/4/3
胚状体发 育
22
不可逆性
稳定性
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14
植物器官切片图
保卫细胞
筛管 导管
成熟区 (根毛区)
气 孔
这些形态结构和
根尖
功能不同的细胞
群是如何产生?
2021/4/3
天竺葵
伸长区 分生区 根冠
15
细胞分化对多细胞生物体有何意义？
继续分裂
许 受精卵 多次 多
有丝分裂 细 胞
细胞分化 形成
增加体细胞数量 高
等
系动
各
统物
种器
体
组官
织
绿色开花
植物体
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16
上皮 细胞
上皮组织
有丝 分裂
受精卵
2021/4/3
细胞
肌肉 细胞
分化
肌肉组织
神经
细胞
神经组织
器 系人 官 统体
骨细胞
结缔组织
17
细 胞 分 化
2021/4/3
分生组织
保护组织 输导组织
如：叶
器 官
营养组织
绿色开花 植物体
18
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。
2021/4/3
40
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 分化 衰老 死亡
2、细胞衰老的主要特征
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
2021/4/3
41
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
20成21/4/3多细胞生物体吗？
5
一、细胞分化
2021/4/3
6
骨髓干细胞
造血干细胞
淋巴干细胞
单核 细胞2021/4/3
粒细胞
红细胞 血小板
淋巴细胞7
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。
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
稳定性
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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
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。
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二、细胞的全能性
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肉质根薄片
在培养基中 离体培养
（D）
A. 神经细胞 B. 人体表皮细胞 C. 肌肉细胞 D. A、B、C三项都不是
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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 B. 分化后恢复原状态
C.畸形分化
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，
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。
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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。
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。
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愈伤组织
细胞分裂 细胞分化
新植株
胚状体
新植株
发育
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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 脱分化 或细胞
使叶片呈绿色。到了秋天，叶
绿素因为气温下降而渐渐分解，其它色素的
颜得以显露出来。除此之外，枫叶
中贮存的糖分还会分解转变成花青素，
使叶片的颜色更加艳红。
2021/4/3
43
为什和红苹果放在一起的青香 蕉比较容易变黄?
成熟的苹果会释放出“乙烯”，是一 种能加速果实成熟的植物荷尔蒙， 因此放在一旁的青香蕉受了乙烯的影响 而加快变黄成熟。
据此推测胰岛细胞中
（ C）
A. 只有胰岛素基因 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
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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 B.基因的表达有选择性
C.基因发生了变化 D.不同细胞基因不同
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 脱分化 或细胞
愈伤组织
细胞分裂
胚状体
细胞分化
(2) 应用:
发育
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、
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拯救濒危物种等。
28
一、细胞分化
1. 概念:
2. 实质: 基因选择性表达的结果
3. 特点:
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。
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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
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为什么清晨时植物的叶片上会有很多水珠?
如果你的答案是“露水”，那你可能只答 对了一半。植物的根终其一生都不停地由 土壤中吸收水分，以维持植株的生长及生理代 谢。然而夜晚的气温降低，湿度较 大，植物的水分蒸散速率十分缓慢，但是根部 仍不断地吸水，植物体内累积了太 多水分，便将多余的水分从叶缘的泌水孔排出 来。植物在泌水时也可顺便排除体 内的代谢废物，对它们而言是一项有益 健康的活动！
8.以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是
( C)
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
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33
2021/4/3
返回
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2021/4/3
返回
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2021/4/3
36
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补充：细胞的癌变
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;
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。
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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
2. 实质: 基因选择性表达的结果
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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
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
细胞分裂
愈伤组织 细胞分化 胚状体
发育
新植株
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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。
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2. 植物组织培养技术有哪些优点?