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2019-2020年中圖版生物必修1第二節(jié)《 細(xì)胞的分化》word學(xué)案 教材分析 1.細(xì)胞分化 所有高等生物體都是由同一來源的細(xì)胞即受精卵發(fā)育而成的。受精卵通過細(xì)胞分裂增加細(xì)胞數(shù)目。例如人從受精卵發(fā)育到兒童需進(jìn)行平均約41次有絲分裂，可產(chǎn)生241=2.21012個(gè)細(xì)胞；成年人則可達(dá)21014個(gè)細(xì)胞。這些由受精卵通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞中，大多數(shù)為適應(yīng)特定的功能，而合成特異的蛋白質(zhì)，形成特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)，因而產(chǎn)生了各種不同類型的細(xì)胞。這種細(xì)胞之間產(chǎn)生穩(wěn)定差異的過程就叫細(xì)胞分化(cell differentiation)。所以，細(xì)胞分化是指一種類型的細(xì)胞在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生物化學(xué)特性方面穩(wěn)定地轉(zhuǎn)變成另一類型細(xì)胞的過程(下圖)。 細(xì)胞和組織分化的不同途徑 *內(nèi)胚層：只形成這些器官、系統(tǒng)的上皮 思維拓展 分化的細(xì)胞所呈現(xiàn)出的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能的變化，源于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的變化，如級成結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)和催化化學(xué)反應(yīng)的酶。 探究活動(dòng) 人體造血干細(xì)胞的功能研究 課文圖4－1－8中的各種細(xì)胞功能是 ①紅細(xì)胞：運(yùn)輸氧氣。 ②血小板：參與血液凝固。 ③噬（嗜）堿性粒細(xì)胞：白細(xì)胞的一種，與某些過敏反應(yīng)有關(guān)。 ⑤噬（嗜）酸性粒細(xì)胞：白細(xì)胞的一種，有吞噬較大寄生物或其他外物的能力。 ⑥噬（嗜）中性粒細(xì)胞：白細(xì)胞的一種，壽命很短（只在血液中停留幾個(gè)小時(shí)），可以大量地消滅侵入人體內(nèi)的細(xì)菌。 ⑧單核細(xì)胞：又叫做巨噬細(xì)胞，存在于人體的結(jié)締組織，具有強(qiáng)大吞噬能力。 要點(diǎn)提煉 初中生物課上學(xué)過人體的血液中的血細(xì)胞由紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板組成。 ⑦B淋巴細(xì)胞：參與體液免疫，產(chǎn)生抗體。 ⑧T淋巴細(xì)胞：參與細(xì)胞免疫，可以產(chǎn)生淋巴因子。 原粒細(xì)胞分化成的骨髓造血干細(xì)胞屬于多能干細(xì)胞。造血干細(xì)胞至少具有產(chǎn)生12種類型血細(xì)胞的潛能(圖4－1－8中只有兩種淋巴細(xì)胞，其實(shí)還可以再細(xì)分，一共6種) 思維拓展 兩種淋巴細(xì)胞可以穿過毛細(xì)血管壁，活動(dòng)于血液、淋巴及血管之外、各組織之間的組織液中。 參考資料：多能干細(xì)胞具有自我增殖和分化兩種功能。多能造血干細(xì)胞增殖、分化而產(chǎn)生定向干細(xì)胞，定向干細(xì)胞再分化產(chǎn)生分化細(xì)胞。定向干細(xì)胞與多能干細(xì)胞不同，是各系的母細(xì)胞，特點(diǎn)如下：①定向干細(xì)胞已有所分化，失去多方向分化的能力，只能向一系或相關(guān)的兩系細(xì)胞分化。②增殖能力不是無限的，只能分裂幾次。③在定向干細(xì)胞上具有對某種調(diào)節(jié)因子起反應(yīng)的結(jié)構(gòu)。如原紅細(xì)胞上具有促紅細(xì)胞生成素受體，在調(diào)節(jié)因子——促紅細(xì)胞生成素的作用下，可經(jīng)過分化的原始階段、幼稚階段至成熟階段，形成成熟的紅細(xì)胞。其他種類的定向干細(xì)胞不能接受促紅細(xì)胞生成素的作用，因而不能分化為紅細(xì)胞。多能造血干細(xì)胞和定向干細(xì)胞共同組成造血干細(xì)胞庫，以維持體內(nèi)血細(xì)胞的數(shù)量。 2.細(xì)胞的全能性 要點(diǎn)提煉 細(xì)胞的分化具有不可逆性，分裂的有限性等。 干細(xì)胞是一類具有分裂和分化能力的細(xì)胞，多能干細(xì)胞可以分化出多種類型的細(xì)胞，但它不可能分化出足以構(gòu)成完整個(gè)體的所有細(xì)胞，所以多能干細(xì)胞的分化潛能稱為多能性。單能干細(xì)胞來源于多能干細(xì)胞，具有向特定細(xì)胞系分化的能力，也稱為祖細(xì)胞。 受精卵能夠分化出各種細(xì)胞、組織，形成一個(gè)完整的個(gè)體，所以把受精卵的分化潛能稱為全能性。隨著分化發(fā)育的進(jìn)程，細(xì)胞逐漸喪失其分化潛能。從全能性到多能性，再到單能性，最后失去分化潛能成為成熟定型的細(xì)胞。 以上的干細(xì)胞就是具有多能性，而不是全能性。 植物的枝、葉、根都有可能長成一株完整的植株。細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果也證明單個(gè)分化的植物細(xì)胞也可以培養(yǎng)成一個(gè)完整的植株。細(xì)胞全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育的潛能。大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，高度分化的植物細(xì)胞仍然有發(fā)育成完整植株的能力。1958年曾有美國科學(xué)家Steward將胡蘿卜韌皮部的一些細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，而最終發(fā)育成完整的新植物，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。 細(xì)胞的全能性是高度分化的細(xì)胞仍然有發(fā)育成完整生物個(gè)體的潛能。 Steward的實(shí)驗(yàn)表明了整個(gè)植物細(xì)胞具有全能性。 細(xì)胞全能性的原因是，由于體細(xì)胞一般是通過有絲分裂繁殖而來的，一般已分化的細(xì)胞都有一整套和受精卵相同的染色體，攜帶有與本物種相同的DNA分子。因此，分化的細(xì)胞具有發(fā)育成完整新個(gè)體的潛能。在合適的條件下，有些分化的細(xì)胞具有恢復(fù)分裂、重新分化發(fā)育成完整新個(gè)體的能力 細(xì)胞具有全能性是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)有與本物種發(fā)育所需的全套遺傳物質(zhì) 成熟動(dòng)物細(xì)胞顯然不具備全能性。其原因并非在細(xì)胞核而在細(xì)胞質(zhì)，如大量的核移植實(shí)驗(yàn)證實(shí)，分化細(xì)胞的核仍保留完整的基因組DNA。我國發(fā)育生物學(xué)家童第周1978年成功地將黑斑蛙成熟的細(xì)胞核移入去核的受精卵細(xì)胞內(nèi)，培育出了蝌蚪。20世紀(jì)60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移植，90年代末多利羊的誕生都證明了分化細(xì)胞具有完整的DNA。 動(dòng)物細(xì)胞的轉(zhuǎn)向決定，植物細(xì)胞的脫分化都說明細(xì)胞具有全能性。內(nèi)因是根據(jù)，外因是條件。細(xì)胞內(nèi)基因組的結(jié)構(gòu)和編碼程序是根據(jù)，這是各種生物長期進(jìn)化過程中在自然選擇壓力下篩選積累下來的，而促使胚細(xì)胞發(fā)育成個(gè)體的各種內(nèi)外因素是條件。 動(dòng)物的全能性只體現(xiàn)在細(xì)胞核上，整個(gè)細(xì)胞還沒有得到證明。