学术讨论—第二节、细胞的分化、衰老和凋亡(1).ppt

第二节第二节 细胞细胞(xbo)(xbo)分化、衰老和凋亡分化、衰老和凋亡细胞细胞(xbo)分分化化细胞细胞(xbo)的全能的全能性性细胞的衰老和死亡细胞的衰老和死亡第一页，共五十页。受精卵经细胞分裂形成受精卵经细胞分裂形成(xngchng)多细胞多细胞胚胚第二页，共五十页。多细胞胚发育为人的幼体多细胞胚发育为人的幼体(yut)，完成胚胎发育。，完成胚胎发育。第三页，共五十页。细胞细胞(xbo)的有丝分裂的有丝分裂仅有细胞仅有细胞(xbo)的增殖，受精卵能形成的增殖，受精卵能形成许多不同类型的细胞许多不同类型的细胞(xbo)，进而发育，进而发育成多细胞成多细胞(xbo)生物体吗？生物体吗？示意图：示意图：细胞细胞(xbo)分化分化第四页，共五十页。一、细胞一、细胞(xbo)(xbo)分化分化第五页，共五十页。骨髓骨髓(su)干细胞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造血(zo xu)干干细胞细胞淋巴淋巴(ln b)干细干细胞胞第六页，共五十页。一、细胞一、细胞(xbo)分化分化1.1.概念概念:2.2.同一种类型的细胞经细同一种类型的细胞经细胞分裂后胞分裂后,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(li qn)(li qn)的的过程称为细胞分化。过程称为细胞分化。第七页，共五十页。遗传物质没有改变，不同遗传物质没有改变，不同(b tn)(b tn)组织组织的细胞共同来源于受精卵，经有丝分裂的细胞共同来源于受精卵，经有丝分裂产生。产生。1.1.细胞细胞(xbo)(xbo)分化是否意味着细胞分化是否意味着细胞(xbo)(xbo)中遗传中遗传物质物质 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,且每个细胞都携带且每个细胞都携带有相同的遗传信息有相同的遗传信息,为什么还会出现差异为什么还会出现差异?第八页，共五十页。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(xuhng dnbi)肌球蛋白肌球蛋白基因基因(jyn)表表达达基因基因(jyn)表表达达具有收缩和舒具有收缩和舒张的作用张的作用具有运输具有运输氧气的作用氧气的作用第九页，共五十页。一、细胞一、细胞(xbo)分化分化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,产生产生不不同同(b tn)的细胞类群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(shzh):基因选择性表达的结果基因选择性表达的结果第十页，共五十页。下列事实说明下列事实说明(shumng)(shumng)细胞分化还具有哪些特点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胚胎发育阶段,还是贯穿还是贯穿于整个生命进程中于整个生命进程中?这说明这说明(shumng)(shumng)细胞分化具有什么细胞分化具有什么特点特点?持久性；胚胎期达到持久性；胚胎期达到(d do)(d do)最大限度最大限度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细胞后细胞后,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,这这说明细胞分化具有说明细胞分化具有不可逆性不可逆性离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会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。这说明细胞分化具有变成其他类型的细胞。这说明细胞分化具有 稳定性稳定性第十一页，共五十页。3.特点特点(tdin):持久性持久性不可逆性不可逆性稳定性稳定性一、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,逐渐在逐渐在形形态结构和生理功能态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,产产生生不同的细胞类群不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第十二页，共五十页。植物植物(zhw)器官切片图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功这些形态结构和功能不同的细胞能不同的细胞(xbo)(xbo)群是如何产生群是如何产生?第十三页，共五十页。细胞细胞(xbo)分化对多细胞分化对多细胞(xbo)生物体有何意生物体有何意义？义？受精卵受精卵 多次多次有丝分裂有丝分裂许许多多(xdu)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 各种各种组织组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第十四页，共五十页。4.细胞分化细胞分化(fnhu)的意义的意义一、细胞一、细胞(xbo)分化分化2.实质实质:基因选择性表达基因选择性表达(biod)的结果的结果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,逐渐在逐渐在形形态结构和生理功能态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,产产生生不同的细胞类群不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细胞的在个体发育过程中，有序的细胞分化能增加细胞的类型，使细胞趋于专门化，进而由不同的类型细胞构成类型，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，执行不同的生理功能再进一步形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细胞生物体。成结构完整和功能统一的多细胞生物体。第十五页，共五十页。思考(sko)：细胞分裂与细胞分化(fnhu)有什么区别？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(zngji)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第十六页，共五十页。二、细胞的全能性二、细胞的全能性第十七页，共五十页。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第十八页，共五十页。这一实验能证实这一实验能证实(zhngsh)植物细胞具植物细胞具有生长发育的全有生长发育的全能性吗能性吗?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：高度分化实验证明：高度分化的植物细胞在适宜的的植物细胞在适宜的条件下仍具有发育成条件下仍具有发育成完整植株的潜在能力完整植株的潜在能力(nngl)，这就是植物细，这就是植物细胞的全能性。胞的全能性。第十九页，共五十页。二、细胞二、细胞(xbo)的全能性的全能性1.植物细胞的全能性植物细胞的全能性:2.(1)概念概念(ginin)：高度分化的植物：高度分化的植物细胞在适细胞在适宜的条件下宜的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.植物植物(zhw)组织培养技术组织培养技术(1)过程过程:(2)原因：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第二十页，共五十页。离体的组织离体的组织(zzh)或细或细胞胞愈伤组织愈伤组织(zzh)离体的组织离体的组织(zzh)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第二十一页，共五十页。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第二十二页，共五十页。2.植物组织培养技术有哪些植物组织培养技术有哪些(nxi)优点优点?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可以保留亲本的一些(yxi)(yxi)优良性状优良性状,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,培养培养(piyng)材料经济材料经济;人为控制培养条件人为控制培养条件,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。第二十三页，共五十页。(2)应用应用(yngyng):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细胞在适宜(shy)的条件下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、细胞二、细胞(xbo)的全能性的全能性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.(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第二十四页，共五十页。返回(fnhu)第二十五页，共五十页。返回(fnhu)第二十六页，共五十页。第二十七页，共五十页。第二十八页，共五十页。三、细胞的衰老与凋亡三、细胞的衰老与凋亡第二十九页，共五十页。这幅图说明了一种这幅图说明了一种(y zhn)(y zhn)什么生命现象？什么生命现象？第三十页，共五十页。细胞的衰老细胞的衰老-遗留(yli)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(i zhn)3、思维、思维第三十一页，共五十页。细胞衰老原因最有发展前途的理论主要有两种：细胞衰老原因最有发展前途的理论主要有两种：一、自由基理论一、自由基理论 这是细胞衰老的随机学说这是细胞衰老的随机学说(xu shu)之一。它认为细胞中的自由基之一。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，从而造成细胞衰老。造成细胞衰老。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。第三十二页，共五十页。细胞衰老细胞衰老(shuilo)(shuilo)的特征：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皮肤(p f)干燥、干燥、皱纹老人斑老人斑饮食饮食(ynsh)减少减少头发变白头发变白（一）（一）细胞的衰老细胞的衰老第三十三页，共五十页。细胞衰老原因：细胞的增殖(zngzh)能力是有限的，细胞衰老是由细胞自身的因素决定的。第三十四页，共五十页。个体个体(gt)衰老与细胞衰老的关系衰老与细胞衰老的关系单细胞生物单细胞生物(shngw)：细胞的衰老或死亡就是个体细胞的衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。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(guchng)也是组成个体的细胞普遍衰老的过也是组成个体的细胞普遍衰老的过程程(guchng)。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；第三十五页，共五十页。细胞细胞(xbo)死亡的方式：死亡的方式：细胞细胞(xbo)坏死（病理性）坏死（病理性）细胞凋亡细胞凋亡（生理性）（生理性）（二）细胞（二）细胞(xbo)的凋亡的凋亡细胞的凋亡：细胞的凋亡：由基因所决定的细胞自动结束生命由基因所决定的细胞自动结束生命的过程的过程-细胞程序性死亡细胞程序性死亡第三十六页，共五十页。细胞凋亡细胞凋亡 是指为维持内环境稳定是指为维持内环境稳定(wndng)，由基因控制，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，对于多细胞生这是主动死亡过程，对于多细胞生物体完成正常发育，维持内部环境的稳定，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干扰都起着非常以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常(fichng)关键的作用。关键的作用。第三十七页，共五十页。细胞坏死：细胞坏死：指在种种不利因素影响下，由于细胞正指在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动常代谢活动(hu dng)受损或中断引起的损伤和死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。表现为细胞死亡过程。表现为细胞 胀大，胀大，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢，胞膜破裂，细胞内容物外溢，核变化较慢，DNA降解降解不充分，引起局部严重的炎症反应。不充分，引起局部严重的炎症反应。第三十八页，共五十页。蝌蚪在变态发育蝌蚪在变态发育过程过程(guchng)中尾的中尾的消失就是消失就是细胞凋细胞凋亡亡的结果。的结果。第三十九页，共五十页。人的胚胎人的胚胎经历经历(jngl)有尾有尾阶段阶段第四十页，共五十页。细胞凋亡细胞凋亡和细胞坏死和细胞坏死(hui s)(hui s)的区别的区别:细胞细胞(xbo)(xbo)细胞细胞(xbo)(xbo)与周围与周围细胞细胞(xbo)(xbo)脱离；脱离；染色质浓缩并凝染色质浓缩并凝集在细胞集在细胞(xbo)(xbo)核核的周边；细胞的周边；细胞(xbo)(xbo)质浓缩。质浓缩。细胞核裂解，细胞核裂解，细胞膜内陷，细胞膜内陷，将细胞分割成将细胞分割成多个有膜包裹多个有膜包裹的凋亡小体。的凋亡小体。吞噬细吞噬细胞将凋胞将凋亡小体亡小体吞噬。吞噬。染色质浓缩；染色质浓缩；线粒体、细胞线粒体、细胞核、内质网肿核、内质网肿胀。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。凋亡凋亡坏死坏死第四十一页，共五十页。细胞凋亡细胞凋亡（细胞程序性死亡）：（细胞程序性死亡）：受严格的遗传机制受严格的遗传机制(jzh)决定的程序性调控。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；防御外界防御外界(wiji)各种因素的干扰。各种因素的干扰。第四十二页，共五十页。生物体内的绝大多数细生物体内的绝大多数细胞，都有经过胞，都有经过未分化、分未分化、分化、衰老化、衰老(shuilo)、凋亡、凋亡这几个这几个阶段。阶段。第四十三页，共五十页。细胞凋亡细胞凋亡(dio wn)(dio wn)的检测的检测DNA“梯子梯子”是检测是检测(jin c)细胞凋亡的一个重要特征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被切割成有规律的小片段(pin dun)(pin dun)，电泳时呈，电泳时呈现出梯状条带；现出梯状条带；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第四十四页，共五十页。1.1.细胞分化不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.细胞的数量细胞的数量(shling)(shling)增多增多 B.B.细胞的体积增细胞的体积增大大 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D2.2.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(qgun)(qgun)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第四十五页，共五十页。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.细胞表面结构细胞表面结构(jigu)(jigu)的改变的改变 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D4.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.人体表皮人体表皮(biop)细胞细胞 C.肌肉细胞肌肉细胞 D.A、B、C三项都不是三项都不是D第四十六页，共五十页。5.取高度分化取高度分化(fnhu)的月季的叶肉细胞，经离体组的月季的叶肉细胞，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 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A6.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，据据此推测胰岛细胞中此推测胰岛细胞中 （）A.只有胰岛素基因只有胰岛素基因(jyn)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第四十七页，共五十页。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 ()()A.A.细胞丧失了全能性细胞丧失了全能性 B.B.基因基因(jyn)(jyn)的表达有选择性的表达有选择性 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,培养培养(piyng)(piyng)出一棵完整植株出一棵完整植株 D.D.袁隆平杂交水稻培育成功袁隆平杂交水稻培育成功BC第四十八页，共五十页。愈伤组织（愈伤组织（callus）：植物局部创）：植物局部创伤后或在组织培养中，当已分化伤后或在组织培养中，当已分化(fnhu)的的细胞恢复了细胞分裂能力，而增殖形成细胞恢复了细胞分裂能力，而增殖形成的无组织结构、无器官分化的无组织结构、无器官分化(fnhu)的薄壁的薄壁细胞团。在组织培养中，先由外植体增细胞团。在组织培养中，先由外植体增殖产生，在一定条件下，对它经过一段殖产生，在一定条件下，对它经过一段时间培养，可能从其再分化时间培养，可能从其再分化(fnhu)出具一出具一定结构及功能的器官，如根、茎、胚状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。体或重新形成完整的植株。第四十九页，共五十页。内容(nirng)总结第二节 细胞分化、衰老和凋亡。1.细胞分化是否意味着细胞中遗传物质 发生改变。2.同样来自一个受精卵,且每个细胞都携带有相同的遗传信息,为什么还会出现差异。人为控制培养条件,不受自然条件影响。(2)原因：已分化的细胞具有保持(boch)本物种遗传特性的全部遗传物质。细胞膜通透性功能改变，使物质运输功能降低。个体衰老与细胞衰老的关系。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死亡。C第五十页，共五十页。