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细胞的生命历程细胞的生命历程 第第6章章 第第2 2节节 细胞的分化细胞的分化 巨鹿中学巨鹿中学 吉令格吉令格 一、细胞分化及其意义一、细胞分化及其意义 1、概念：、概念：在个体发育中，由在个体发育中，由 增殖增殖产生的后代，在产生的后代，在 上发生上发生 的过程，叫细胞分化。的过程，叫细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分细胞分化是一种持久性的变化，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。化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。一个或一种细胞一个或一种细胞 形态、结构和生理功能形态、结构和生理功能 稳定性差异稳定性差异 一、细胞分化及其意义一、细胞分化及其意义 2、特征、特征（1）持久性）持久性 细胞分化发生在整个生命进程中，胚胎时期 达到最大限度。（2）稳定性不可逆性：稳定性不可逆性：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）普遍性 3、结果、结果：形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官 受精卵受精卵 E D C A B E D C A B E D C A B 红细胞红细胞 肌肉细胞肌肉细胞 神经细胞神经细胞 A B D C E E D C A B 基因基因 不同细胞中遗传信息的不同细胞中遗传信息的执行情况执行情况不同导致不同导致选择性选择性表达表达的结果的结果(基因选择性表达基因选择性表达的结果的结果)5 5、细胞分化的实质、细胞分化的实质 绿色表示可以表达的基因绿色表示可以表达的基因 造血干细胞造血干细胞 红细胞红细胞 血小板血小板 白细胞白细胞 骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞 新华社北京新华社北京9 9月月4 4日电日电 篮球巨星姚明在中国人民大学现场采集篮球巨星姚明在中国人民大学现场采集血样，加入中华骨髓库捐献造血干细胞的血样，加入中华骨髓库捐献造血干细胞的志愿者行列，并承诺，一旦配型成功，将志愿者行列，并承诺，一旦配型成功，将为患者捐献造血干细胞。与他一同行动的为患者捐献造血干细胞。与他一同行动的还有中国大学生男子超级联赛的运动员们。还有中国大学生男子超级联赛的运动员们。在这个名为在这个名为“大超大超中华骨髓库校中华骨髓库校园爱心之旅园爱心之旅”启动仪式上，姚明手执一颗启动仪式上，姚明手执一颗红心模型，将中华骨髓库的标志补充完整，红心模型，将中华骨髓库的标志补充完整，象征发扬象征发扬“人道、博爱、奉献人道、博爱、奉献”的红十字的红十字精神。精神。二、细胞的全能性二、细胞的全能性 概念：概念：细胞的全能性是指细胞的全能性是指已经分化已经分化的细胞的细胞,仍仍然具有发育成完整个体的然具有发育成完整个体的潜能潜能。体细胞内含有本生物物种全部体细胞内含有本生物物种全部的遗传物质即全套的遗传信息！的遗传物质即全套的遗传信息！19581958年，美国科学年，美国科学家斯图尔德用胡萝家斯图尔德用胡萝卜韧皮部细胞成功卜韧皮部细胞成功地培育出了一棵完地培育出了一棵完整的植株。整的植株。所用技术方法：所用技术方法：离体；无菌；有一定营养物质的培养液、离体；无菌；有一定营养物质的培养液、激素及适宜的外界环境。激素及适宜的外界环境。实验证明：高度分化的植物细胞仍实验证明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的然具有发育成完整植株的潜能潜能，即，即植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性。条件：条件：植物组织培养技术植物组织培养技术 植物细胞全能性的应用：植物细胞全能性的应用：蝴蝶兰的大规模生产蝴蝶兰的大规模生产 快速繁殖花卉、蔬菜快速繁殖花卉、蔬菜 植物细胞全能性的应用：植物细胞全能性的应用：快快速速繁繁殖殖花花卉、卉、蔬蔬菜菜 动物细胞是否具有全能性？动物细胞是否具有全能性？克隆羊的全过程克隆羊的全过程 白面羊乳腺细白面羊乳腺细胞的细胞核胞的细胞核 黑面羊卵细黑面羊卵细胞的细胞质胞的细胞质 融合融合 新的细胞新的细胞 代孕母羊代孕母羊 白面羊的克隆羊白面羊的克隆羊 体外培养体外培养 一段时间一段时间 非洲爪蟾和非洲爪蟾和“多利多利”的诞生证明的诞生证明:已分化的已分化的动动物体细胞的物体细胞的细胞核细胞核具有全能性。具有全能性。但是目前为止但是目前为止,人们人们还没有成功地还没有成功地将将单个已分化单个已分化的动物体细胞的动物体细胞培养成新的个体。培养成新的个体。细胞核中有个体发育的全部遗传物质即全细胞核中有个体发育的全部遗传物质即全部遗传信息。部遗传信息。长江女神长江女神 白鳍豚（水中大熊猫）白鳍豚（水中大熊猫）丹顶鹤丹顶鹤 动物细胞核全能性的应用：动物细胞核全能性的应用：用用克隆技术克隆技术拯救濒危动物拯救濒危动物 2020世纪世纪6060年代，年代，我国我国生物学家童第周对金鱼、鲫鱼生物学家童第周对金鱼、鲫鱼成功成功进行进行了了细胞核移植，细胞核移植，19781978年又成功地进行了黑斑蛙的克年又成功地进行了黑斑蛙的克隆试验隆试验；19901990年年5 5月，西北农业大学畜牧所克隆一只山羊。月，西北农业大学畜牧所克隆一只山羊。19921992年，江苏农科院克隆一只兔子。年，江苏农科院克隆一只兔子。19951995年年1010月，西北农大克隆月，西北农大克隆6 6头猪。头猪。19991999年，中国科学院陈大元进行大熊猫的体细胞核移植年，中国科学院陈大元进行大熊猫的体细胞核移植成功地培育出了大熊猫的早期胚胎成功地培育出了大熊猫的早期胚胎 。20002000年年6 6月月2222日，世界首批成年体细胞克隆山羊“阳阳日，世界首批成年体细胞克隆山羊“阳阳”诞生。”诞生。2013年6月22日，对我国体细胞 克隆技术发展产生重大影响的世界首批成年体细胞克隆山羊“阳阳”(深色)，在西北农林科技大学种羊场度过了13岁生日。三、干细胞三、干细胞 动物和人体内仍保留着少数动物和人体内仍保留着少数 具有分裂和分化能力的细胞具有分裂和分化能力的细胞。保留脐带血 例如：骨髓造血干细胞、神经干细胞等例如：骨髓造血干细胞、神经干细胞等 分化程度较低的细胞，全能性较易于表达分化程度较低的细胞，全能性较易于表达 干细胞研究进展干细胞研究进展 一、细胞分化一、细胞分化 1、概念：、概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结形态、结构和生理功能构和生理功能上发生上发生稳定性稳定性差异的过程差异的过程 2、特点：、特点：3、原因：、原因：不同细胞中不同细胞中遗传信息的执行情况遗传信息的执行情况不同不同 4、意义：、意义：持久性持久性 不可逆性不可逆性 稳定性稳定性 小结：小结：二、细胞的全能性二、细胞的全能性 1、概念：、概念：指已经分化了的细胞，仍然具有发育成完整个体的指已经分化了的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能潜能。2、条件：、条件：离体、适宜条件离体、适宜条件 3、应用：、应用：4、干细胞的概念：、干细胞的概念：普遍性普遍性 谢谢指导谢谢指导!THANKS!THANKS!细胞分化的意义：细胞分化的意义：（1 1）是个体发育的基础。能形成具有特定形态、）是个体发育的基础。能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。结构和功能的组织和器官。（2 2）使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有）使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率。利于提高各种生理功能的效率。细胞分裂细胞分裂 细胞分化细胞分化 不不 同同 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 黑色素细胞在体外培养黑色素细胞在体外培养3030多代后仍能合成多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上黑色素；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。皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。哺乳类红细胞在晚幼红细胞阶段，排出细哺乳类红细胞在晚幼红细胞阶段，排出细胞核。人的成熟的无核红细胞进入血液循环，胞核。人的成熟的无核红细胞进入血液循环，生活生活120120天左右即死亡。天左右即死亡。稳定性稳定性 不可逆性不可逆性 1、2016年10月11日，日本研究人员 利用猴子皮肤细胞产生的干细胞让5只患病的猕猴受损的心脏再生。该实验有望通过将一种无争议的巨大再生细胞移植到心脏病患者体内以实现治疗。2、瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员在小鼠和人类的中脑内鉴定出产生多巴胺的细胞，并开发出一种方法来评估在体外培养的产生多巴胺细胞的质量，这对帕金森病研究有很大的益处。帕金森病的症状是由中脑内产生多巴胺的细胞发生丢失而造成的，这种丢失导致运动功能退化。迄今为止还不存在治疗这种疾病的方法，但研究人员非常希望在实验室中利用干细胞产生的新细胞来替换丢失的产生多巴胺的细胞。目前，眼科专家们正不断尝试提取人体自身的干细胞，将其培育成新的晶状体，直径越大、越透明越好。之前，美国专家的技术最厉害，已经培育出了直径0.5mm的晶状体小体。不过这个记录被中国打破了。今年10月份，姚克教授团队已在尿液中成功提取干细胞，经过25天时间即诱导出了3mm的晶状体小体，而且小体非常透明。这不仅为将来个性化移植“再生”晶状体打下重要基础，也为白内障新药开发、药物筛选和疗效评估，提供了“检验”的新思路