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1、第二節(jié)第二節(jié) 細胞分化、衰老和凋細胞分化、衰老和凋亡亡第5章 細胞增殖、分化、衰老和凋亡 細胞分化 細胞分化的概念細胞分化的概念 細胞分化特征、意義和本質細胞分化特征、意義和本質 細胞分化在科技實踐中的應用細胞分化在科技實踐中的應用一、細胞分化的概念一、細胞分化的概念細胞分化細胞分化是在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增是在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生殖產生的后代，在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。穩(wěn)定性差異的過程。組織、器組織、器官、系統(tǒng)官、系統(tǒng)個體個體1.肌細胞、神經細胞、口腔上皮細胞等細胞的來源怎樣？肌細胞、神經細胞、口腔上皮細胞等細胞
2、的來源怎樣？2.這些細胞有什么不同之處？這些細胞有什么不同之處？ 2. 2.黑色素細胞在體外培養(yǎng)黑色素細胞在體外培養(yǎng)3030多代后仍能合成黑色多代后仍能合成黑色素；離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而素；離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。不會變成其他類型的細胞。 3. 3.造血干細胞造血干細胞 原紅細胞原紅細胞 早幼紅細胞早幼紅細胞 中幼紅細胞中幼紅細胞 晚幼紅細胞晚幼紅細胞 成熟紅細胞成熟紅細胞 死亡死亡二、下二、下列事實分別說明了細胞分化的哪一特征列事實分別說明了細胞分化的哪一特征1.1.細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。 細
3、胞分化對個體發(fā)育有什么意義？細胞分化對個體發(fā)育有什么意義？細胞分化是不是人類所特有的呢？細胞細胞分化是不是人類所特有的呢？細胞分化的結果是什么？分化的結果是什么？討論討論細胞分化是個體發(fā)育的基礎；是生物界中細胞分化是個體發(fā)育的基礎；是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象；細胞分化使多細胞普遍存在的生命現(xiàn)象；細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高各種生理功能的效率。各種生理功能的效率。三、三、 細胞分化的意細胞分化的意義義細胞分裂細胞分裂細胞分化細胞分化不不同同點點細胞細胞數(shù)量數(shù)量形態(tài)形態(tài)結構結構功能功能相相同同點點聯(lián)聯(lián)系系增加增加相同相同不變不變差異差異
4、遺傳信息都不變遺傳信息都不變共同完成生物個體發(fā)育過程共同完成生物個體發(fā)育過程問：就一個個體來說，各種細胞具有相同的遺傳信息，問：就一個個體來說，各種細胞具有相同的遺傳信息，為什么形態(tài)、結構和功能卻有很大的差異呢？為什么形態(tài)、結構和功能卻有很大的差異呢？資料：資料：在紅細胞中，與血紅蛋白合成有關的基因處于活動在紅細胞中，與血紅蛋白合成有關的基因處于活動狀態(tài)，與肌動蛋白（肌細胞中的一種蛋白質）合成有關的狀態(tài)，與肌動蛋白（肌細胞中的一種蛋白質）合成有關的基因則處于關閉狀態(tài)；在肌細胞中則相反?；騽t處于關閉狀態(tài)；在肌細胞中則相反。分析：分析：1.1.紅細胞和肌細胞等體細胞的遺傳信息相同嗎？紅細胞和肌細
5、胞等體細胞的遺傳信息相同嗎？2.2.紅細胞紅細胞血紅蛋白基因開啟血紅蛋白基因開啟合成血紅蛋白合成血紅蛋白肌細胞肌細胞肌動蛋白基因開啟肌動蛋白基因開啟合成肌動蛋白合成肌動蛋白結論：結論：細胞分化是不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行細胞分化是不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同導致情況不同導致 （基因的選擇性表達）。（基因的選擇性表達）。相同。相同。1.1.植物組織培養(yǎng)的過程植物組織培養(yǎng)的過程韌皮部細胞韌皮部細胞植物激素、無機鹽和糖類等植物激素、無機鹽和糖類等細胞團細胞團胚狀體胚狀體有根、莖、葉有根、莖、葉的試管苗的試管苗問題問題脫分化脫分化再分化再分化由胡蘿卜的韌皮部細胞培養(yǎng)成完整的胡蘿卜植株由胡蘿卜的韌皮部
6、細胞培養(yǎng)成完整的胡蘿卜植株體現(xiàn)出植物細胞的什么特性？體現(xiàn)出植物細胞的什么特性？高度分化的植物細胞有發(fā)育成完整個體的高度分化的植物細胞有發(fā)育成完整個體的潛能。潛能。1.1.細胞分化具有穩(wěn)定性、不可逆性，是不是細胞一旦分化就不再具有細胞分化具有穩(wěn)定性、不可逆性，是不是細胞一旦分化就不再具有分裂分化能力了呢？分裂分化能力了呢？2.2.能否讓這些高度分化的細胞再具有分裂分化能力呢？能否讓這些高度分化的細胞再具有分裂分化能力呢？多莉是怎么誕多莉是怎么誕生的？生的？思考思考這個試驗說明了已經分化的細胞核具這個試驗說明了已經分化的細胞核具有什么特性？有什么特性？高度分化的動物體細胞的細胞高度分化的動物體細胞
7、的細胞核有發(fā)育成完整個體的潛能核有發(fā)育成完整個體的潛能2.克隆羊的誕生已經分化的細胞，仍然具有發(fā)育成已經分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。完整個體的潛能。細胞全能性細胞全能性 植物組織培養(yǎng)技術植物組織培養(yǎng)技術 克隆個體的產生克隆個體的產生思考思考為什么已經分化的細胞具有全能性呢？為什么已經分化的細胞具有全能性呢？高度分化的細胞含有保持物種發(fā)育所需要的全套基因高度分化的細胞含有保持物種發(fā)育所需要的全套基因細胞衰老 細胞衰老的特征細胞衰老的特征 決定衰老的因素決定衰老的因素 細胞衰老的假說細胞衰老的假說 細胞衰老的特征細胞衰老的特征l 形態(tài)特征：細胞核膨大，核膜皺縮，染形態(tài)特征：細胞核膨大
8、，核膜皺縮，染色質固縮，線粒體變大且數(shù)目減少；色質固縮，線粒體變大且數(shù)目減少；l 功能特征：酶活性降低，代謝速度減慢，功能特征：酶活性降低，代謝速度減慢，增值能力減退；細胞膜通透性改變，物增值能力減退；細胞膜通透性改變，物質運輸功能降低；質運輸功能降低； 決定衰老的因素決定衰老的因素 自由基學說 自由基是一類瞬時形成的含不成對電子的原子或功能基團，普遍存在自由基是一類瞬時形成的含不成對電子的原子或功能基團，普遍存在于生物系統(tǒng)。主要包括：氧自由基（如羥自由基于生物系統(tǒng)。主要包括：氧自由基（如羥自由基OH）、氫自由基）、氫自由基（H）等，其中）等，其中OH的化學性質最活潑。的化學性質最活潑。 遺傳
9、學學說 認為衰老是遺傳決定的自然演進過程，一切細胞均有內在的預定程序決定其壽命。生物的生長、發(fā)育、衰老和死亡都由基因程序控制的，衰老實際上是某些基因依次開啟或關閉的結果。細胞凋亡 定義定義 與死亡的區(qū)別與死亡的區(qū)別 意義意義定義定義 是一個由基因決定的是一個由基因決定的細胞程序細胞程序化化或或自行主動自行主動的結束生命的過程。的結束生命的過程。n細胞凋亡的生理意義細胞凋亡的生理意義 確保正常發(fā)育、生長 維持內環(huán)境穩(wěn)定 發(fā)揮積極的防御功能 所以細胞凋亡是正常的生理過程，但是凋亡過多或過少都可引起疾病發(fā)生。因此，近年來對于細胞凋亡的研究，已成為醫(yī)學界的關注熱點。 凋亡時細胞的形態(tài)學改變凋亡時細胞的
10、形態(tài)學改變空泡化固縮出芽邊集凋亡小體 細胞凋亡的形態(tài)學特征：細胞凋亡的生化改變細胞凋亡的生化改變 DNA的片段化斷裂典型凋亡細胞DNA瓊脂糖凝膠電泳（呈現(xiàn)梯狀條帶）凋亡凋亡壞死壞死細胞與周圍細胞脫細胞與周圍細胞脫離；染色質濃縮并離；染色質濃縮并凝集在細胞核的周凝集在細胞核的周邊；細胞質也發(fā)生邊；細胞質也發(fā)生濃縮。濃縮。染色質不規(guī)則地濃染色質不規(guī)則地濃縮；線粒體、細胞縮；線粒體、細胞核、內質網腫脹。核、內質網腫脹。細胞核裂解，細胞細胞核裂解，細胞膜內陷，將細胞分膜內陷，將細胞分割成多個有膜包裹割成多個有膜包裹的凋亡小體。的凋亡小體。臨近的細胞或專門的巨臨近的細胞或專門的巨噬細胞將凋亡小體吞噬噬細
11、胞將凋亡小體吞噬吞噬吞噬凋亡小體凋亡小體巨噬細胞巨噬細胞細胞膜破壞，細胞膜破壞，胞漿外溢。胞漿外溢。解體后釋放解體后釋放細胞內物質細胞內物質引起炎癥引起炎癥 與細胞壞死的區(qū)別與細胞壞死的區(qū)別細胞壞死細胞壞死細胞壞死時，細胞內的物質釋放到胞外，對周圍細胞壞死時，細胞內的物質釋放到胞外，對周圍細胞產生傷害，引起炎癥。細胞產生傷害，引起炎癥。是由于極端的物理、化學因素或嚴重的病理性是由于極端的物理、化學因素或嚴重的病理性刺激引起的細胞損傷和壞死。刺激引起的細胞損傷和壞死。n細胞凋亡與壞死的區(qū)別細胞凋亡與壞死的區(qū)別壞死 凋亡1.性質2.誘導因素強烈刺激，隨機發(fā)生較弱刺激，非隨機發(fā)生3.生化特點4.形態(tài)變化5.DNA電泳6.炎癥反應7.凋亡小體8.基因調控被動過程，無新蛋白合成，不耗能 主動過程，有新蛋白合成，耗能細胞結構全面溶解、破壞、細胞腫脹 胞膜及細胞器相對完整細胞皺縮，核固縮彌散性降解，電泳呈均一DNA片狀 DNA片段化（180-200bp），電泳呈“梯”狀條帶溶酶體破裂，局部炎癥反應溶酶體相對完整，局部無炎癥反應有病理性，非特異性生理性或病理性，特異性無有無
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