细胞的分化衰老和凋亡1

1、受精卵经细胞分裂形成多细胞胚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。多细胞胚发育为人的幼体，完成胚胎发育。 细胞的有丝分裂细胞的有丝分裂 仅有细胞的增殖，受精卵能形成仅有细胞的增殖，受精卵能形成 许多不同类型的细胞，进而发育许多不同类型的细胞，进而发育 成多细胞生物体吗？成多细胞生物体吗？ 示意图：示意图： 细胞分化细胞分化 一、细胞分化一、细胞分化 骨髓干细胞骨髓干细胞 单核单核 细胞细胞 粒细胞粒细胞 红细胞红细胞 血小板血小板 淋巴细胞淋巴细胞 造血干细胞造血干细胞淋巴干细胞淋巴干细胞 一、细胞分化一、细胞分化 1.1.概念概念: : 同一种类型的细胞经细胞同

2、一种类型的细胞经细胞 分裂后分裂后, ,逐渐在逐渐在形态结构和形态结构和 生理功能生理功能上形成上形成稳定性的差稳定性的差 异异, ,产生产生不同的细胞类群不同的细胞类群的的 过程称为细胞分化。过程称为细胞分化。 1.1.细胞分化是否意味着细胞中遗传物质细胞分化是否意味着细胞中遗传物质 发生改变？为什么发生改变？为什么? ? 2.2.同样来自一个受精卵同样来自一个受精卵, ,且每个细胞都且每个细胞都 携带有相同的遗传信息携带有相同的遗传信息, ,为什么还会出为什么还会出 现差异现差异? ? 红细胞红细胞 肌肉细胞肌肉细胞 细细 胞胞 分分 化化 细细 胞胞 分分 化化 血红蛋白血红蛋白 肌球蛋

3、白肌球蛋白 基因表达基因表达 基因表达基因表达 具有收缩和具有收缩和 舒张的作用舒张的作用 具有运输具有运输 氧气的作用氧气的作用 一、细胞分化一、细胞分化 1. 概念概念: 同一种类型的细胞经细胞分裂后同一种类型的细胞经细胞分裂后,逐渐在逐渐在 形态结构和生理功能形态结构和生理功能上形成上形成稳定性的差稳定性的差 异异,产生产生不同的细胞类群不同的细胞类群的过程称为细胞的过程称为细胞 分化。分化。 2. 实质实质: 基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果 下列事实说明细胞分化还具有哪些特点下列事实说明细胞分化还具有哪些特点? ? 细胞分化是否只发生在人的胚胎发育阶段细胞分化是否只发生在人的

4、胚胎发育阶段, ,还还 是贯穿于整个生命进程中是贯穿于整个生命进程中? ?这说明细胞分化具这说明细胞分化具 有什么特点有什么特点? ? 在细胞分化过程中在细胞分化过程中, ,假如当假如当A A细胞分化形成细胞分化形成B B细细 胞后胞后, ,一般不会再表现出一般不会再表现出B B细胞反方向分化形成细胞反方向分化形成 A A细胞细胞, ,这说明细胞分化具有这说明细胞分化具有 离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，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。这说明细胞分化而不会变成其他类型的细胞。这说明细胞分化 具有具有 3. 特点特点:持久性持久性 不可逆性不可逆性 稳

5、定性稳定性 一、细胞分化一、细胞分化 1. 概念概念: 同一种类型的细胞经细胞分裂后同一种类型的细胞经细胞分裂后,逐渐在逐渐在形态形态 结构和生理功能结构和生理功能上形成上形成稳定性的差异稳定性的差异,产生产生不不 同的细胞类群同的细胞类群的过程称为细胞分化。的过程称为细胞分化。 2.实质实质: 基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果 植物器官切片图植物器官切片图 天竺葵天竺葵 筛管筛管 导管导管 根冠根冠 分生区分生区 伸长区伸长区 成熟区成熟区 (根毛区根毛区) 根尖根尖 保卫细胞保卫细胞 气气 孔孔 这些形态结构和这些形态结构和 功能不同的细胞功能不同的细胞 群是如何产生群是如何产生?

6、 ? 细胞分化对多细胞生物体有何意义？细胞分化对多细胞生物体有何意义？ 受精卵受精卵 多次 多次 有丝分裂有丝分裂 许许 多多 细细 胞胞 继续分裂继续分裂 增加体细胞数量增加体细胞数量 细胞分化细胞分化 各各 种种 组组 织织 器器 官官 系系 统统 高高 等等 动动 物物 体体 绿色开花绿色开花 植物体植物体 形成形成 4. 细胞分化的意义细胞分化的意义 一、细胞分化一、细胞分化 2. 实质实质: 基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果 1. 概念概念: 同一种类型的细胞经细胞分裂后同一种类型的细胞经细胞分裂后,逐渐在逐渐在形态形态 结构和生理功能结构和生理功能上形成上形成稳定性的差异稳

7、定性的差异,产生产生不不 同的细胞类群同的细胞类群的过程称为细胞分化。的过程称为细胞分化。 3. 特点特点:持久性、不可逆性、稳定性持久性、不可逆性、稳定性 在个体发育过程中，有序的细胞分化能增加在个体发育过程中，有序的细胞分化能增加 细胞的类型，使细胞趋于专门化，进而由不同的细胞的类型，使细胞趋于专门化，进而由不同的 类型细胞构成生物体的组织和器官，执行不同的类型细胞构成生物体的组织和器官，执行不同的 生理功能再进一步形成结构完整和功能统一的多生理功能再进一步形成结构完整和功能统一的多 细胞生物体。细胞生物体。 思考：细胞分裂与细胞分化有什么区别？ 细胞分裂细胞分裂细胞分化细胞分化 不不 同

8、同 点点 细胞细胞 数量数量 形态形态 结构结构 功能功能 相相 同同 点点 联联 系系 增加增加 相同相同 不变不变 差异差异 遗传信息都不变遗传信息都不变 共同完成生物个体发育过程共同完成生物个体发育过程 二、细胞的全能性二、细胞的全能性 成熟胡萝卜成熟胡萝卜 植株植株 肉质根薄片肉质根薄片 切取切取 在培养基中在培养基中 离体培养离体培养 胚状体发育胚状体发育 转接转接 试管苗试管苗 移栽成活移栽成活 这一实验能证实这一实验能证实 植物细胞具有生植物细胞具有生 长发育的全能性长发育的全能性 吗吗?为什么为什么? 成熟胡成熟胡 萝卜萝卜 植株植株 肉质根肉质根 薄片薄片 切切 取取 在培养

9、基在培养基 中离体培中离体培 养养 胚状体发胚状体发 育育 转接转接 试管试管 苗苗 移栽移栽 成活成活 实验证明：高度分实验证明：高度分 化的植物细胞在适化的植物细胞在适 宜的条件下仍具有宜的条件下仍具有 发育成完整植株的发育成完整植株的 潜在能力，这就是潜在能力，这就是 植物细胞的全能性。植物细胞的全能性。 二、细胞的全能性二、细胞的全能性 1. 植物细胞的全能性植物细胞的全能性: (1)概念：高度分化的植物概念：高度分化的植物细胞在适宜的细胞在适宜的 条件下条件下具有发育成具有发育成完整植株完整植株的的潜能。潜能。 2. 植物组织培养技术植物组织培养技术 (1) 过程过程: (2)原因：

10、原因： 已分化的植物细胞具有保持本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物种遗传特性的全部遗传物质 离体的组织或细胞离体的组织或细胞 愈伤组织愈伤组织 离体的组织离体的组织 或细胞或细胞 愈伤组织愈伤组织 脱分化脱分化 胚状体胚状体 胚状体胚状体 试管苗试管苗 新植株新植株 新植株新植株 发育发育 在培养基上生长增殖在培养基上生长增殖 细胞分裂细胞分裂 细胞分化细胞分化 离体的组织离体的组织 或细胞或细胞 愈伤组织愈伤组织 脱分化脱分化细胞分裂细胞分裂 细胞分化细胞分化 胚状体胚状体 新植株新植株 发育发育 (1)(1)过程过程: : 二、细胞的全能性二、细胞的全能性 1. 植

11、物细胞的全能性植物细胞的全能性: 2. 2. 植物组织培养技术植物组织培养技术 (1) (1) 概念：高度分化的植物概念：高度分化的植物细胞细胞具有发具有发 育成育成完整植株的潜能。完整植株的潜能。 (2) (2) 原因：已分化的细胞具有保持本物种原因：已分化的细胞具有保持本物种 遗传特性的全部遗传物质遗传特性的全部遗传物质 2. 植物组织培养技术有哪些优点植物组织培养技术有哪些优点? 在生产实践上有何应用在生产实践上有何应用? 可以保留亲本的一些优良性状可以保留亲本的一些优良性状, , 用于培育植物优良品种用于培育植物优良品种; ; 取材少取材少,培养材料经济培养材料经济; 人为控制培养条件

12、人为控制培养条件,不受自然条件影响不受自然条件影响; 可以快速繁殖植物可以快速繁殖植物,可用于大规模栽培可用于大规模栽培; 可以拯救濒危物种等。可以拯救濒危物种等。 (2) 应用应用: 有助于研究植物生理有助于研究植物生理理论上：理论上： 实践上：用于加速繁殖、培育优良品种、实践上：用于加速繁殖、培育优良品种、 拯救濒危物种等。拯救濒危物种等。 (1)概念：高度分化的植物概念：高度分化的植物细胞在适宜的条件下细胞在适宜的条件下 具有发育成具有发育成完整植株的潜能。完整植株的潜能。 二、细胞的全能性二、细胞的全能性 2. 植物组织培养技术植物组织培养技术 离体的组织离体的组织 或细胞或细胞 愈伤

13、组织愈伤组织 脱分化脱分化细胞分裂细胞分裂 细胞分化细胞分化 胚状体胚状体 新植株新植株 发育发育 (1) 过程过程: 1. 植物细胞的全能性植物细胞的全能性: (2)原因：已分化的细胞具有保持本物种遗传特性原因：已分化的细胞具有保持本物种遗传特性 的全部遗传物质的全部遗传物质 返回 返回 三、细胞的衰老与凋亡三、细胞的衰老与凋亡 细胞的衰老细胞的衰老-遗留在20世纪的生物学4大悬案 之一 1、生命的起源、生命的起源 2、癌症、癌症 3、思维、思维 细胞衰老原因最有发展前途的理论主要有两细胞衰老原因最有发展前途的理论主要有两 种：种： 一、自由基理论一、自由基理论 这是细胞衰老的随机学说之一。

14、它认为细胞中的自由基若不这是细胞衰老的随机学说之一。它认为细胞中的自由基若不 能及时除去，过多的自由基会对许多细胞组分造成损伤，从而造能及时除去，过多的自由基会对许多细胞组分造成损伤，从而造 成细胞衰老。成细胞衰老。 二、端粒学说（二、端粒学说（DNA损伤论）损伤论） 每条染色体上都有一段特殊序列的每条染色体上都有一段特殊序列的DNA，称为端粒。端粒，称为端粒。端粒 DNA序列在每次分裂后都会缩短一截。随细胞分裂次数的增加，序列在每次分裂后都会缩短一截。随细胞分裂次数的增加， 会使端粒内侧的正常会使端粒内侧的正常DNA受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。 细胞衰

15、老的特征：细胞衰老的特征： 细胞内水分减少、细胞萎缩、代谢减慢细胞内水分减少、细胞萎缩、代谢减慢 酶的活性降低酶的活性降低 色素积累色素积累 呼吸速度减慢，细胞核体积增大呼吸速度减慢，细胞核体积增大 细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低 皮肤干燥、皮肤干燥、皱纹 老人斑老人斑 饮食减少饮食减少 头发变白头发变白 （一）（一） 细胞的衰老细胞的衰老 细胞衰老原因： 细胞的增殖能力是有限的，细胞衰 老是由细胞自身的因素决定的。 个体衰老与细胞衰老的关系个体衰老与细胞衰老的关系 单细胞生物：单细胞生物： 细胞的衰老或死亡就是个细胞的衰老或死亡就是个 体的衰

16、老或死亡。体的衰老或死亡。 从总体上看，个体衰老的过程从总体上看，个体衰老的过程 也是组成个体的细胞普遍衰老也是组成个体的细胞普遍衰老 的过程。的过程。 多细胞生物：多细胞生物： 体内的细胞总是在不断更新着，体内的细胞总是在不断更新着， 总有一部分细胞处于衰老或走向总有一部分细胞处于衰老或走向 死亡；死亡； 细胞死亡的方式：细胞死亡的方式： 细胞坏死（病理性）细胞坏死（病理性） 细胞凋亡细胞凋亡 （生理性）（生理性） （二）细胞的凋亡（二）细胞的凋亡 细胞的凋亡：细胞的凋亡：由基因所决定的细胞自动结束由基因所决定的细胞自动结束 生命的过程生命的过程-细胞程序性死亡细胞程序性死亡 细胞凋亡细胞凋

17、亡 是指为维持内环境稳定，由基因控制是指为维持内环境稳定，由基因控制 的细胞自主的程序性死亡。的细胞自主的程序性死亡。 这是主动死亡过程，对于多细这是主动死亡过程，对于多细 胞生物体完成正常发育，维持内部环胞生物体完成正常发育，维持内部环 境的稳定，以及抵御外界各种因素的境的稳定，以及抵御外界各种因素的 干扰都起着非常关键的作用。干扰都起着非常关键的作用。 细胞坏死：细胞坏死： 指在种种不利因素影响下，由于细胞指在种种不利因素影响下，由于细胞 正常代谢活动受损或中断引起的损伤和死正常代谢活动受损或中断引起的损伤和死 亡的过程。亡的过程。 是是被动的被动的、无序的无序的死亡过程。表现为细胞死亡过

18、程。表现为细胞 胀胀 大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢，大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢， DNA降解不充分，引起局部严重的炎症反应。降解不充分，引起局部严重的炎症反应。 蝌蚪在变态发育蝌蚪在变态发育 过程中尾的消失过程中尾的消失 就是就是细胞凋亡细胞凋亡的的 结果。结果。 人的胚胎人的胚胎 经历有尾阶段经历有尾阶段 细胞凋亡细胞凋亡和细胞坏死的区别和细胞坏死的区别: : 细胞细胞 细胞与周围细细胞与周围细 胞脱离；染色胞脱离；染色 质浓缩并凝集质浓缩并凝集 在细胞核的周在细胞核的周 边；细胞质浓边；细胞质浓 缩。缩。 细胞核裂解，细胞核裂解， 细胞膜内陷，细胞膜内陷， 将细胞

19、分割将细胞分割 成多个有膜成多个有膜 包裹的凋亡包裹的凋亡 小体。小体。 吞噬吞噬 细胞细胞 将凋将凋 亡小亡小 体吞体吞 噬。噬。 染色质浓缩；染色质浓缩； 线粒体、细线粒体、细 胞核、内质胞核、内质 网肿胀。网肿胀。 细胞膜破细胞膜破 坏，胞浆坏，胞浆 外溢。外溢。 引起炎症。引起炎症。 凋亡凋亡 坏死坏死 细胞凋亡细胞凋亡（细胞程序性死亡）：（细胞程序性死亡）： 受严格的遗传机制决定的程序性调控。受严格的遗传机制决定的程序性调控。 细胞凋亡的意义：细胞凋亡的意义：完成正常的发育；完成正常的发育； 维持内部环境的稳定；维持内部环境的稳定； 防御外界各种因素的干扰。防御外界各种因素的干扰。

20、生物体内的绝大多数生物体内的绝大多数 细胞，都有经过细胞，都有经过未分化、未分化、 分化、衰老、凋亡分化、衰老、凋亡这几个这几个 阶段。阶段。 细胞凋亡的检测细胞凋亡的检测 DNA“梯子梯子”是检测细胞凋亡的一个重要特征是检测细胞凋亡的一个重要特征 凋亡细胞的凋亡细胞的DNADNA被切割成有规律的小片段，电泳时呈现被切割成有规律的小片段，电泳时呈现 出梯状条带；出梯状条带； 正常细胞的正常细胞的DNADNA未降解，电泳条带表现为大分子片段；未降解，电泳条带表现为大分子片段； 坏死细胞坏死细胞DNADNA随机断裂，电泳时为连续分布的弥散条带随机断裂，电泳时为连续分布的弥散条带 1.1.细胞分化不

21、同于细胞增殖的主要特点细胞分化不同于细胞增殖的主要特点( )( ) A. A. 细胞的数量增多细胞的数量增多 B. B. 细胞的体积增大细胞的体积增大 C. C. 细胞的化学成分含量的变化细胞的化学成分含量的变化 D. D. 能形成各种不同的细胞和组织能形成各种不同的细胞和组织 D 2.2.细胞分化的结果是细胞分化的结果是 ( ) ( ) A. A.形成不同的组织形成不同的组织 B.B.形成不同的器官形成不同的器官 C. C.形成不同的系统形成不同的系统 D.D.形成不同的个体形成不同的个体 A 3. 3. 细胞分化过程中细胞分化过程中, ,不会出现不会出现 ( ) ( ) A. A. 细胞表

22、面结构的改变细胞表面结构的改变 B. B. 细胞器种类和数量的改变细胞器种类和数量的改变 C. C. 蛋白质种类和数量的改变蛋白质种类和数量的改变 D. D. 细胞核遗传物质的改变细胞核遗传物质的改变 D 4. 分化的细胞能再恢复到原来分化前的状态的是分化的细胞能再恢复到原来分化前的状态的是 （ ） A. 神经细胞神经细胞 B. 人体表皮细胞人体表皮细胞 C. 肌肉细胞肌肉细胞 D. A、B、C三项都不是三项都不是 D 5. 取高度分化的月季的叶肉细胞，经离体组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（织培养出月季幼苗，说明植物细胞（ ） A.具有全能性具有全能性

23、B. 分化后恢复原状态分化后恢复原状态 C.畸形分化畸形分化 D. 具有再生能力具有再生能力 A 6. 人胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，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据此推测胰岛细胞中 （ ） A. 只有胰岛素基因只有胰岛素基因 B . 比人受精卵的基因要少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，有胰岛素基因和其它基因， 但没有血红蛋白基因但没有血红蛋白基因 C 7.7.生物体内细胞没有表现出全能性生物体内细胞没有表现出全能性, ,原因原因 是是

24、 ( )( ) A.A.细胞丧失了全能性细胞丧失了全能性 B.B.基因的表达有选择性基因的表达有选择性 C.C.基因发生了变化基因发生了变化 D.D.不同细胞基因不同不同细胞基因不同 8.8.以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是 ( )( ) A. A. 从一粒菜豆种子长成一棵植株从一粒菜豆种子长成一棵植株 B. B. 用植物激素培育无籽果实用植物激素培育无籽果实 C. C. 用一小块芹菜叶片用一小块芹菜叶片, ,培养出一棵完整植株培养出一棵完整植株 D. D. 袁隆平杂交水稻培育成功袁隆平杂交水稻培育成功 B C 愈伤组织（愈伤组织（callus）

25、：植物局部）：植物局部 创伤后或在组织培养中，当已分化的创伤后或在组织培养中，当已分化的 细胞恢复了细胞分裂能力，而增殖形细胞恢复了细胞分裂能力，而增殖形 成的无组织结构、无器官分化的薄壁成的无组织结构、无器官分化的薄壁 细胞团。在组织培养中，先由外植体细胞团。在组织培养中，先由外植体 增殖产生，在一定条件下，对它经过增殖产生，在一定条件下，对它经过 一段时间培养，可能从其再分化出具一段时间培养，可能从其再分化出具 一定结构及功能的器官，如根、茎、一定结构及功能的器官，如根、茎、 胚状体或重新形成完整的植株。胚状体或重新形成完整的植株。 下列事实说明细胞分化还具有哪些特点下列事实说明细胞分化还

26、具有哪些特点? ? 细胞分化是否只发生在人的胚胎发育阶段细胞分化是否只发生在人的胚胎发育阶段, ,还还 是贯穿于整个生命进程中是贯穿于整个生命进程中? ?这说明细胞分化具这说明细胞分化具 有什么特点有什么特点? ? 在细胞分化过程中在细胞分化过程中, ,假如当假如当A A细胞分化形成细胞分化形成B B细细 胞后胞后, ,一般不会再表现出一般不会再表现出B B细胞反方向分化形成细胞反方向分化形成 A A细胞细胞, ,这说明细胞分化具有这说明细胞分化具有 离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，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。这说明细胞分化而不会变成其他类型的细

27、胞。这说明细胞分化 具有具有 4. 细胞分化的意义细胞分化的意义 一、细胞分化一、细胞分化 2. 实质实质: 基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果 1. 概念概念: 同一种类型的细胞经细胞分裂后同一种类型的细胞经细胞分裂后,逐渐在逐渐在形态形态 结构和生理功能结构和生理功能上形成上形成稳定性的差异稳定性的差异,产生产生不不 同的细胞类群同的细胞类群的过程称为细胞分化。的过程称为细胞分化。 3. 特点特点:持久性、不可逆性、稳定性持久性、不可逆性、稳定性 在个体发育过程中，有序的细胞分化能增加在个体发育过程中，有序的细胞分化能增加 细胞的类型，使细胞趋于专门化，进而由不同的细胞的类型，使细胞趋于专门化，进而由不同的 类型细胞构成生物体的组织和器官，执行不同的类型细胞构成生物体的组织和器官，执行不同的 生理功能再进一步形成结构完整和功能统一的多生理功能再进一步形成结构完整和功能统一的多 细胞生物体。细胞生物体。 二、细胞的全能性二、细胞的全能性 1. 植物细胞的全能性植物细胞的全能性: (1)概念：高度分化的植物概念：高度分