1、第 2 节 细胞的分化教材分析1.细胞分化所有高等生物体都是由同一来源的细胞即受精卵发育而成的。受精卵通过细胞分裂增加细胞数目。例如人从受精卵发育到儿童需进行平均约 41 次有丝分裂，可产生 241=2.21012个细胞；成年人则可达 21014个细胞。这些由受精卵通过细胞分裂产生的子细胞中，大多数为适应特定的功能，而合成特异的蛋白质，形成特殊的形态结构，因而产生了各种不同类型的细胞。这种细胞之间产生稳定差异的过程就叫细胞分化(cell differentiation)。所以，细胞分化是指一种类型的细胞在形态结构、生理功能和生物化学特性方面稳定地转变成另一类型细胞的过程(下图)。细胞和组织分化
2、的不同途径*内胚层：只形成这些器官、系统的上皮思维拓展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，如级成结构蛋白质和催化化学反应的酶。探究活动人体造血干细胞的功能研究课文图 418 中的各种细胞功能是：红细胞：运输氧气。血小板：参与血液凝固。噬（嗜）碱性粒细胞：白细胞的一种，与某些过敏反应有关。噬（嗜）酸性粒细胞：白细胞的一种，有吞噬较大寄生物或其他外物的能力。噬（嗜）中性粒细胞：白细胞的一种，寿命很短（只在血液中停留几个小时） ，可以大量地消灭侵入人体内的细菌。单核细胞：又叫做巨噬细胞，存在于人体的结缔组织，具有强大吞噬能力。要点提炼初中生物课上学过人体的血液中的
3、血细胞由红细胞、白细胞、血小板组成。B 淋巴细胞：参与体液免疫，产生抗体。T 淋巴细胞：参与细胞免疫，可以产生淋巴因子。原粒细胞分化成的骨髓造血干细胞属于多能干细胞。造血干细胞至少具有产生 12 种类型血细胞的潜能(图 418 中只有两种淋巴细胞，其实还可以再细分，一共 6 种)。思维拓展两种淋巴细胞可以穿过毛细血管壁，活动于血液、淋巴及血管之外、各组织之间的组织液中。参考资料：多能干细胞具有自我增殖和分化两种功能。多能造血干细胞增殖、分化而产生定向干细胞，定向干细胞再分化产生分化细胞。定向干细胞与多能干细胞不同，是各系的母细胞，特点如下：定向干细胞已有所分化，失去多方向分化要点提炼细胞的分化
4、具有不可逆性，分裂的有限性等。的能力，只能向一系或相关的两系细胞分化。增殖能力不是无限的，只能分裂几次。在定向干细胞上具有对某种调节因子起反应的结构。如原红细胞上具有促红细胞生成素受体，在调节因子促红细胞生成素的作用下，可经过分化的原始阶段、幼稚阶段至成熟阶段，形成成熟的红细胞。其他种类的定向干细胞不能接受促红细胞生成素的作用，因而不能分化为红细胞。多能造血干细胞和定向干细胞共同组成造血干细胞库，以维持体内血细胞的数量。2.细胞的全能性干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞，多能干细胞可以分化出多种类型的细胞，但它不可能分化出足以构成完整个体的所有细胞，所以多能干细胞的分化潜能称为多能性。单能干
5、细胞来源于多能干细胞，具有向特定细胞系分化的能力，也称为祖细胞。受精卵能够分化出各种细胞、组织，形成一个完整的个体，所以把受精卵的分化潜能称为全能性。随着分化发育的进程，细胞逐渐丧失其分化潜能。从全能性到多能性，再到单能性，最后失去分化潜能成为成熟定型的细胞。以上的干细胞就是具有多能性，而不是全能性。植物的枝、叶、根都有可能长成一株完整的植株。细胞培养的结果也证明单个分化的植物细胞也可以培养成一个完整的植株。细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育的潜能。大量科学实验证明，高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植株的能力。1958 年曾有美国科学家 Steward 将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培
6、养，而最终发育成完整的新植物，体现了细胞的全能性。细胞的全能性是高度分化的细胞仍然有发育成完整生物个体的潜能。Steward 的实验表明了整个植物细胞具有全能性。细胞全能性的原因是，由于体细胞一般是通过有丝分裂繁殖而来的，一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的染色体，携带有与本物种相同的 DNA 分子。因此，分化的细胞具有发育成完整新个体的潜能。在合适的条件下，有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。细胞具有全能性是因为细胞内有与本物种发育所需的全套遗传物质。成熟动物细胞显然不具备全能性。其原因并非在细胞核而在细胞质，如大量的核移植实验证实，分化细胞的核仍保留完整的基因组 DNA。我国发育生物学家童第周 1978 年成功地将黑斑蛙成熟的细胞核移入去核的受精卵细胞内，培育出了蝌蚪。20 世纪 60 年代的爪蟾和 80 年代小鼠的核移植，90 年代末多利羊的诞生都证明了分化细胞具有完整的 DNA。动物细胞的转向决定，植物细胞的脱分化都说明细胞具有全能性。内因是根据，外因是条件。细胞内基因组的结构和编码程序是根据，这是各种生物长期进化过程中在自然选择压力下筛选积累下来的，而促使胚细胞发育成个体的各种内外因素是条件。动物的全能性只体现在细胞核上，整个细胞还没有得到证明。
