生物必修一第六章第二节细胞的分化.ppt

生物必修一第六章生物必修一第六章第二节细胞的分化第二节细胞的分化人类受精卵的发育过程人类受精卵的发育过程组成人体细胞的种类有组成人体细胞的种类有200多种多种细胞分化细胞分化在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代的后代,在形态结构和功能上发生差异的过程，在形态结构和功能上发生差异的过程，称为称为细胞分化细胞分化.一、细胞分化及意义一、细胞分化及意义1、什么是细胞分化、什么是细胞分化?植物器官切片图植物器官切片图天竺葵天竺葵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筛管筛管导管导管3、细胞分化有何生物学意义？、细胞分化有何生物学意义？v1）通过细胞分化使相同的细胞能够形成各种不同）通过细胞分化使相同的细胞能够形成各种不同的组织和器官；的组织和器官；v2）使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于）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。提高各种生理功能的效率。细胞分化的特点又有哪些呢？细胞分化的特点又有哪些呢？2.2.黑色素细胞在体外培养黑色素细胞在体外培养3030多代后仍能合成黑色多代后仍能合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而素；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。不会变成其他类型的细胞。以下事例可说明细胞分化具有什么特点以下事例可说明细胞分化具有什么特点?稳定性稳定性稳定性稳定性不可逆性不可逆性不可逆性不可逆性 1.1.细胞分化发生在整个生命进程中。细胞分化发生在整个生命进程中。(动物）胚胎动物）胚胎时期达到最大限度。时期达到最大限度。持久性持久性持久性持久性 3.3.造血干细胞造血干细胞 原红细胞原红细胞 早幼红细胞早幼红细胞 中幼红细胞中幼红细胞 晚幼红细胞晚幼红细胞 成熟红细胞成熟红细胞 死亡死亡想一想一想想 4 4、人的所有细胞中都含有胰岛素基因，但该基因只、人的所有细胞中都含有胰岛素基因，但该基因只在胰岛细胞中才表现出来，从而合成胰岛素。在胰岛细胞中才表现出来，从而合成胰岛素。不变性不变性问：就一个个体来说，各种细胞具有相同的遗传信息，问：就一个个体来说，各种细胞具有相同的遗传信息，为什么形态、结构和功能却有很大的差异呢？为什么形态、结构和功能却有很大的差异呢？资料：资料：在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合活动状态，与肌动蛋白（肌细胞中的一种蛋白质）合成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反。成有关的基因则处于关闭状态；在肌细胞中则相反。分析：分析：1.1.红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗？2.2.红细胞红细胞血红蛋白基因开启血红蛋白基因开启合成血红蛋白合成血红蛋白肌细胞肌细胞肌动蛋白基因开启肌动蛋白基因开启合成肌动蛋白合成肌动蛋白结论：细胞分化是不同细胞中遗传信息的执行结论：细胞分化是不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致（基因的选择性表达）。情况不同导致（基因的选择性表达）。相同。相同。1 1从分子角度看，从分子角度看，构成人体的各种细胞在形态、结构、构成人体的各种细胞在形态、结构、功能等方面的不同是靠什么物质体现的？功能等方面的不同是靠什么物质体现的？2.2.为什么组成各种细胞的蛋白质会不同呢？为什么组成各种细胞的蛋白质会不同呢？其根本原因是什么？其根本原因是什么？蛋白质蛋白质基因的选择性表达基因的选择性表达不是不是,各种细胞的遗传信息完全各种细胞的遗传信息完全相同相同,但执行情况不同。但执行情况不同。3.3.细胞出现了分化细胞出现了分化,是否遗传物质发生了改变是否遗传物质发生了改变?细胞分裂细胞分化不同点细胞数量形态结构功能相同点联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植物组织培养实验植物组织培养实验已经高度分化的细胞，能不能再分化成其他细胞？已经高度分化的细胞，能不能再分化成其他细胞？1958年，美国年，美国科学家斯图尔科学家斯图尔德用胡萝卜韧德用胡萝卜韧皮部细胞成功皮部细胞成功地培育出了一地培育出了一棵完整的植株。棵完整的植株。实验证明：高度分化的植物细实验证明：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的胞仍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。二、细胞的全能性：二、细胞的全能性：1、定义：、定义：细胞的全能性细胞的全能性是指是指已经分已经分化化的细胞的细胞,仍然具有发育成完整个体的仍然具有发育成完整个体的潜能潜能。思思考考：为什么任意一个体细胞会具有发为什么任意一个体细胞会具有发育成育成完整个体的潜能？完整个体的潜能？体细胞内含有本生物物种体细胞内含有本生物物种全套的遗传信息！全套的遗传信息！“多利多利”的诞生证明的诞生证明:已分化的已分化的动物体细胞动物体细胞的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,人们人们还还没有成功地没有成功地将单个已将单个已分化的动物体细胞培分化的动物体细胞培养成新的个体。养成新的个体。为什么细胞核具有为什么细胞核具有发育成发育成完整个体的完整个体的潜能？潜能？动物细胞是否具有全能性？动物细胞是否具有全能性？细胞全能性大小的比较：细胞全能性大小的比较：在在受精卵、受精卵、生殖细胞、生殖细胞、高度分化的高度分化的动物细胞中，全能性最大的是动物细胞中，全能性最大的是_,最小最小的是的是_。细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞全能性大小主要受细胞分化程度影响。细胞分化程度越细胞分化程度越高高，全能性越，全能性越_；分化；分化程度越程度越低低，全能性越，全能性越_。另外，植物细胞全能性另外，植物细胞全能性_动物细胞！动物细胞！低低高高高于高于1、干细胞概念：动物和人体内保留的少数具有分裂和动物和人体内保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。分化能力的细胞。三、干细胞三、干细胞干细胞干细胞分化潜能的大小来源胚胎干细胞成体干细胞全能干细胞：如受精卵多能干细胞：如骨髓造血干细胞专能干细胞：如肠上皮干细胞这幅图说明了怎么的一种生命现象？这幅图说明了怎么的一种生命现象？一、个体衰老与细胞衰老的关系单细胞生物单细胞生物:细胞衰老细胞衰老=个体衰老个体衰老造血干细胞造血干细胞细胞衰老细胞衰老个体衰老个体衰老细胞时刻都在更新细胞时刻都在更新多细胞生物：多细胞生物：一、个体衰老与细胞衰老的关系红细胞红细胞血小板血小板白细胞白细胞问题探讨问题探讨 衰老是生物界的普遍现象。衰老的人体通常表现出细胞数目减少、肌肉萎缩、行动迟缓等特征。1.人体的衰老还表现出那些特征？2.老年人体内有没有幼嫩的细胞？年轻人体内有没有衰老的细胞？3、人体衰老和细胞衰老有什么关系？白发、皱纹、老年斑、耳聋、眼花等。白发、皱纹、老年斑、耳聋、眼花等。有，精原细胞产生精子；有，精原细胞产生精子；有，角质层细胞。有，角质层细胞。请分析以下衰老症状与衰老细胞的什么特征有关？请分析以下衰老症状与衰老细胞的什么特征有关？（1）肌肉萎缩，出现皱纹）肌肉萎缩，出现皱纹（2）食量下降）食量下降（3）头发变白）头发变白（4）出现老人斑）出现老人斑水分减少，体积变小，代谢减慢水分减少，体积变小，代谢减慢代谢减慢，物质运输能力降低代谢减慢，物质运输能力降低酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少细胞内的色素积累细胞内的色素积累（5）体温降低，怕冷）体温降低，怕冷多种酶的活性降低，代谢减慢多种酶的活性降低，代谢减慢二二.细胞衰老的特征细胞衰老的特征1.细胞内的细胞内的水分减少水分减少,细胞萎缩细胞萎缩,体积减小体积减小,新新陈代谢速率减慢陈代谢速率减慢.2.细胞内多中细胞内多中酶酶活性降低活性降低.3.细胞内细胞内色素逐渐积累，色素逐渐积累，妨碍物质交流和传递妨碍物质交流和传递4.细胞内的细胞内的呼吸速率减慢呼吸速率减慢，细胞核体积增，细胞核体积增大大,核膜内折，核膜内折，染色质收缩染色质收缩，染色加深，染色加深.5.细胞细胞膜通透性改变膜通透性改变,使物质运输功能降低使物质运输功能降低.细胞衰老的原因自由基学说：生命活动中，细胞容易产生自由基，这些自由基会损伤细胞导致细胞的衰老。端粒学说：随细胞分裂次数的增加，端粒DNA变短导致正常基因受损，致使细胞衰老。2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白布莱克本、卡萝尔格雷德和杰克绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。他们的研究成果揭示，端粒变短，细胞就老化；如果端粒酶活性很高，端粒的长度就能得到保持，细胞的老化就被延缓。烧 烫图：正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）图：正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）生物必修一第六章第二节细胞的分化Sydney BrennerH.Robert HorvitzJohn E.Sulston 三三.细胞的凋亡细胞的凋亡1、含义：是一种、含义：是一种自然的生理过程自然的生理过程由由基因基因决定的细胞自决定的细胞自动结束生命的过程动结束生命的过程,就叫细胞凋亡就叫细胞凋亡;也称也称细胞编程性死亡。细胞编程性死亡。生物必修一第六章第二节细胞的分化生物必修一第六章第二节细胞的分化正常细胞与凋亡细胞生物必修一第六章第二节细胞的分化生物必修一第六章第二节细胞的分化2、细胞凋亡的意义：完成正常发育完成正常发育维持内部环境稳定维持内部环境稳定抵御外界因素干扰抵御外界因素干扰生物必修一第六章第二节细胞的分化生物必修一第六章第二节细胞的分化v例如：v人胚胎中尾的消失v胎儿手的发育过程中，五指的相互分离v蝌蚪发育过程中，尾的消失v细胞坏死：v受极端物理、化学或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡，并会导致炎症反应。请分析以下衰老症状与衰老细胞的什么特征有关？请分析以下衰老症状与衰老细胞的什么特征有关？（1）肌肉萎缩，出现皱纹）肌肉萎缩，出现皱纹（2）食量下降）食量下降（3）头发变白）头发变白（4）出现老人斑）出现老人斑水分减少，体积变小，代谢减慢水分减少，体积变小，代谢减慢代谢减慢，物质运输能力降低代谢减慢，物质运输能力降低酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少酪氨酸酶活性降低，黑色素合成减少细胞内的色素积累细胞内的色素积累（5）体温降低，怕冷）体温降低，怕冷多种酶的活性降低，代谢减慢多种酶的活性降低，代谢减慢二二.细胞衰老的特征细胞衰老的特征1.细胞内的细胞内的水分减少水分减少,细胞萎缩细胞萎缩,体积减小体积减小,新新陈代谢速率减慢陈代谢速率减慢.2.细胞内多中细胞内多中酶酶活性降低活性降低.3.细胞内细胞内色素逐渐积累，色素逐渐积累，妨碍物质交流和传递妨碍物质交流和传递4.细胞内的细胞内的呼吸速率减慢呼吸速率减慢，细胞核体积增，细胞核体积增大大,核膜内折，核膜内折，染色质收缩染色质收缩，染色加深，染色加深.5.细胞细胞膜通透性改变膜通透性改变,使物质运输功能降低使物质运输功能降低.细胞衰老的原因自由基学说：生命活动中，细胞容易产生自由基，这些自由基会损伤细胞导致细胞的衰老。端粒学说：随细胞分裂次数的增加，端粒DNA变短导致正常基因受损，致使细胞衰老。2009年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家伊丽莎白布莱克本、卡萝尔格雷德和杰克绍斯塔克，以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。他们的研究成果揭示，端粒变短，细胞就老化；如果端粒酶活性很高，端粒的长度就能得到保持，细胞的老化就被延缓。烧 烫图：正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）图：正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）生物必修一第六章第二节细胞的分化Sydney BrennerH.Robert HorvitzJohn E.Sulston 三三.细胞的凋亡细胞的凋亡1、含义：是一种、含义：是一种自然的生理过程自然的生理过程由由基因基因决定的细胞自决定的细胞自动结束生命的过程动结束生命的过程,就叫细胞凋亡就叫细胞凋亡;也称也称细胞编程性死亡。细胞编程性死亡。生物必修一第六章第二节细胞的分化生物必修一第六章第二节细胞的分化正常细胞与凋亡细胞生物必修一第六章第二节细胞的分化生物必修一第六章第二节细胞的分化2、细胞凋亡的意义：完成正常发育完成正常发育维持内部环境稳定维持内部环境稳定抵御外界因素干扰抵御外界因素干扰生物必修一第六章第二节细胞的分化生物必修一第六章第二节细胞的分化v例如：v人胚胎中尾的消失v胎儿手的发育过程中，五指的相互分离v蝌蚪发育过程中，尾的消失v细胞坏死：v受极端物理、化学或严重的病理性刺激引起的细胞损伤和死亡，并会导致炎症反应。发育过程中手和足的成形过程生物必修一第六章第二节细胞的分化类型细胞凋亡细胞坏死性质范围细胞膜细胞器体积炎症反应影响受基因控制生理受基因控制生理或病理性死亡或病理性死亡外界因素引起外界因素引起病理性死亡病理性死亡内陷，形成凋亡小体内陷，形成凋亡小体破裂，内容物释放破裂，内容物释放无无有有对机体有利对机体有利对机体有害对机体有害多为单个散在细胞多为单个散在细胞大片组织或成群细胞大片组织或成群细胞无明显变化无明显变化肿胀，内质网崩解肿胀，内质网崩解变小变小变大变大坏死细胞凋亡细胞生物必修一第六章第二节细胞的分化生物必修一第六章第二节细胞的分化 你知道威胁人类健康的你知道威胁人类健康的四大四大“杀手杀手”吗？吗？-1.心血管病 2.2.癌症癌症 3.艾滋病 4.糖尿病癌癌(carcinoma)(carcinoma)单位单位:万万全球每年新增癌症病例全球每年新增癌症病例世界卫生组织国际癌症研究中心预测世界卫生组织国际癌症研究中心预测:2020:2020年全世界癌症发病率将比年全世界癌症发病率将比20032003年增加年增加5050，全，全球每年新增癌症患者人数将达到球每年新增癌症患者人数将达到15001500万人。万人。据据20002000年卫生事业发展情况统计公报，年卫生事业发展情况统计公报，我国城市地区居民疾病死因排在第一位的就我国城市地区居民疾病死因排在第一位的就是癌症。是癌症。什么是癌？癌是怎样产生的呢？什么是癌？癌是怎样产生的呢？如何预防癌症？如何预防癌症？单位单位:万万我国癌症死亡人数不断增加我国癌症死亡人数不断增加 有人说，癌症就是肿瘤。就你所了解的情况，有人说，癌症就是肿瘤。就你所了解的情况，你同意这种说法吗？你同意这种说法吗？讨论题讨论题1 1、肿瘤是细胞在致瘤因素作用下，基因发生了改变，失去对、肿瘤是细胞在致瘤因素作用下，基因发生了改变，失去对其生长的正常调控，导致异常增生。其生长的正常调控，导致异常增生。2 2、肿瘤分为良性肿瘤和恶性肿瘤肿瘤分为良性肿瘤和恶性肿瘤两大类。两大类。良性肿瘤生长缓慢，与周围组织界限清楚，不发生转移。良性肿瘤生长缓慢，与周围组织界限清楚，不发生转移。恶性肿瘤恶性肿瘤生长迅速，可转移，还会产生有害物质，破坏正常器生长迅速，可转移，还会产生有害物质，破坏正常器管结构，使机体功能失调，威胁生命，管结构，使机体功能失调，威胁生命，称为称为“癌癌”。机体内有的细胞受到机体内有的细胞受到致癌因子致癌因子的作用，细的作用，细胞中胞中遗传物质发生变化遗传物质发生变化，就变成不受机体控制，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的的、连续进行分裂的恶性增殖恶性增殖细胞。细胞。一、什么是癌细胞？一、什么是癌细胞？1在适宜的条件下，癌细胞能够在适宜的条件下，癌细胞能够无限增殖无限增殖二、癌细胞的特征二、癌细胞的特征观察图片，癌细胞与正常细胞有什么不一样吗？观察图片，癌细胞与正常细胞有什么不一样吗？2 2癌细胞的癌细胞的形态结构形态结构发生显著变化发生显著变化材料材料材料：材料：癌症为什么难以治疗？癌症为什么难以治疗？思考：思考：3癌细胞的表面发生了变化。癌细胞的表面发生了变化。由于由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得癌细胞彼此之间的使得癌细胞彼此之间的黏着性显著降低黏着性显著降低，容易在体内分散和转移。容易在体内分散和转移。癌细胞的分散和转移示意图癌细胞的分散和转移示意图2.2.化学致癌因子：化学致癌因子：无机物如石棉、砷化物、铬化物、镉化物等；有机物如黄曲霉毒素、亚硝胺等。1.1.物理致癌因子物理致癌因子：主要指辐射，如紫外线、X射线等。3.3.病毒致癌因子：病毒致癌因子：如致癌病毒。三、有那些致癌因子呢？三、有那些致癌因子呢？抑癌基因的功能是抑制细胞不正常的增殖。抑癌基因的功能是抑制细胞不正常的增殖。原癌基因（原癌基因（oncogene）负责调节细胞周期，）负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程。控制细胞生长和分裂的进程。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，细胞就会过度增殖，产物增多或活性增强时，细胞就会过度增殖，形成肿瘤。形成肿瘤。A.原癌基因原癌基因B.抑癌基因抑癌基因累累积积效效应应四、致癌因子为什么会导致细胞癌变呢？四、致癌因子为什么会导致细胞癌变呢？原癌基因原癌基因抑癌基因抑癌基因正正常常细细胞胞致癌致癌因子因子突变突变细胞癌变细胞癌变四、致癌因子为什么会导致细胞癌变呢？四、致癌因子为什么会导致细胞癌变呢？生物必修一第六章第二节细胞的分化预防预防：避免接触致癌因子避免接触致癌因子增增强强体体质质，保保持持心心态态健健康康，养养成成良良好好的的生生活活习习惯，从多方面积极采取防护措施。惯，从多方面积极采取防护措施。病毒致癌因子。病毒致癌因子。物理致癌因子。物理致癌因子。化学致癌因子。化学致癌因子。抑癌基因抑癌基因 五、怎样预防癌症呢？五、怎样预防癌症呢？建立健康生活方式，远离致癌因子建立健康生活方式，远离致癌因子食物中的防癌物质：食物中的防癌物质：大豆；动物肝脏中含有的大量维生素D；蔬菜水果中富含的维生素C，维生素E，胡萝卜素；绿茶中富含多元酚保持愉悦的心情防治措施：防治措施：早发现、早诊断、早治疗治疗方法：治疗方法：手术切除、化疗、放疗。1、尽量避免接触致癌因子。2、增强体质，保持心态健康 养成良好生活习惯。六、癌症的防治癌症的防治细胞细胞细胞细胞正常分化正常分化畸形分化畸形分化癌细胞癌细胞组织组织分裂分裂分化分化致癌因子致癌因子器官、系统器官、系统生物体生物体衰老衰老凋亡凋亡 一、利用干细胞，人体组织器官将能再生一、利用干细胞，人体组织器官将能再生 英国足球名星英国足球名星-贝克汉姆储存来自他刚出生儿子留下的脐贝克汉姆储存来自他刚出生儿子留下的脐带血干细胞，以便万一他在赛场上重要器官受伤，则可以接受干带血干细胞，以便万一他在赛场上重要器官受伤，则可以接受干细胞移植手术治疗。细胞移植手术治疗。二、细胞的重编程二、细胞的重编程 20082008年，科学家们实现了一个长期寻求的细胞炼金术壮举。年，科学家们实现了一个长期寻求的细胞炼金术壮举。他们从不同疾病的患者身上提取皮肤细胞，将其再编程为干细胞。他们从不同疾病的患者身上提取皮肤细胞，将其再编程为干细胞。改造后的干细胞在实验室里生长并分裂，为研究人员研究构成疾改造后的干细胞在实验室里生长并分裂，为研究人员研究构成疾病基础的细胞过程提供了新工具。这项成就也可能是用患者自身病基础的细胞过程提供了新工具。这项成就也可能是用患者自身细胞治疗疾病的漫长征途中的重要一步。细胞治疗疾病的漫长征途中的重要一步。干细胞研究应用的媒体报道干细胞研究应用的媒体报道知识点 归纳与结论1、细胞分化及其意义a.概念：b.细胞分化的特点：c.细胞分化的实质：d.细胞分化的意义：2、细胞的全能性a.概念：b.高度分化的植物细胞具有全能性c.动物细胞的细胞核具有全能性d.干细胞持久性，稳定性，不可逆转，遗传物质没有改变。持久性，稳定性，不可逆转，遗传物质没有改变。基因的选择性表达基因的选择性表达细胞分化是个体发育的基础；细胞分化使细胞分化是个体发育的基础；细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利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。于提高各种生理功能的效率。已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。