师：同学们，请看屏幕，这位妈妈怎么了？是生病了吗？2017年，巴女士查出患有严重的急性白血病。大家都知道，治疗白血病最有效的措施是骨髓移植，她8岁的女儿决定捐骨髓救母。这里要注意，采集的不是全部骨髓，而是骨髓血，因为血液和骨髓相通，从这个部位采集的骨髓血中干细胞成分较高。

　　感动之余，我们思考一下，白血病的病因是什么？骨髓移植为何能根治白血病呢？下面来看两段资料。

　　资料一：在人体内，红细胞寿命约120天，白细胞寿命为5 - 7天，这些血细胞都失去了分裂能力。那健康人的血细胞数量，会随血细胞死亡而减少吗？显然不会，这说明健康人会不断产生新的血细胞。

　　资料二：白血病患者血液中出现大量异常白细胞，正常血细胞明显减少，而通过骨髓移植可有效治疗白血病。

　　那骨髓与血细胞的形成有什么关系呢？刚才视频提到，骨髓中有造血干细胞，它与血细胞形成有怎样的关系？上节课我们知道，骨髓造血干细胞可通过有丝分裂增加数量，那有丝分裂能使干细胞转变为不同种类血细胞吗？显然不行，所以细胞存在其他生命活动，使种类发生改变，这就是细胞分化。

　　今天我们进入第六章第二节——细胞的分化的学习。同学们，人是由哪个细胞通过分裂和分化而来的？对，是受精卵。受精卵通过有丝分裂增加细胞数量，同时这些细胞向不同方向发展，即进行细胞分化。构成人体器官的组织有四种，分别是上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经组织，这些组织由许多相似细胞构成。那么构成这些组织的细胞在形态、结构和功能上有哪些特点呢？我们来看。

　　上皮细胞，皮肤外层的上皮细胞普遍角质化，有保护和吸收作用；肠道中的上皮细胞多分化，有分泌、排泄和吸收作用。再看肌肉细胞，外形又细又长，所以也叫肌纤维，细胞中含有胶原纤维，具有收缩运动特性，可见细胞形态与功能是相适应的。软骨细胞间互相分隔，间质多细胞少，电镜下软骨细胞有突起和皱折，细胞质内有大量粗面内质网、发达的高尔基体和少量线粒体，有合成和分泌基质与纤维的功能，内质网与高尔基体和动物分泌物合成有关。

　　看来细胞形态与功能确实相适应。神经细胞由胞体和突起来构成，丰富的突起能够接受刺激、传导神经冲动。不难发现，分化后的动物细胞在形态、结构和生理功能上都有差异，且细胞的形态结构与生理功能相适应。

　　与动物细胞一样，植物体内也存在不同细胞，这些细胞也来源于彼此相似的早期胚胎。比如植物的分生组织，细胞通过有丝分裂增加数量，也通过细胞分化形成多种多样的细胞。这些细胞在形态、结构和功能上有哪些不同呢？叶肉细胞的细胞质中有大量叶绿体，能够进行光合作用；表皮细胞细胞质中没有叶绿体，但细胞壁上可形成明显角质层，具有保护功能，另外，表皮细胞还有气孔，有利于气体交换；储藏细胞既没有叶绿体，也没有角质层，细胞中储藏着许多营养物质。由此可见，由分生组织细胞分化而来的各种植物细胞在形态、结构和功能上各有差异，且细胞的形态结构与功能相适应。

　　上述两个实例有很多共同点，这些细胞最终都来源于什么细胞呢？多种动物细胞都来源于受精卵，多种植物细胞都来源于分生组织细胞。这些细胞是由一个或一种细胞增殖产生的后代。正常情况下，动物的软骨细胞能恢复成受精卵吗？不能。植物的叶肉细胞能恢复成分生组织细胞吗？显然也不能。另外，动物的软骨细胞能转变为上皮细胞吗？不行。植物的叶肉细胞能转变为储藏细胞吗？也不行。所以通过分化产生的细胞在形态、结构和生理功能上的差异具有稳定性。

　　根据刚才的讨论，大家想一想，什么是细胞分化呢？在个体发育中，由一个或一类细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，就叫做细胞分化。那是什么原因导致细胞发生分化呢？请同学们围绕屏幕上的5个问题思考。

　　我们以人的肌肉细胞和幼嫩的红细胞为例，导致这两类细胞在形态、结构和生理功能上不同的直接原因是什么呢？提示一下，肌肉细胞有什么功能？主要是收缩和放松，肌肉细胞能收缩是因为含有肌动蛋白。那红细胞呢，有什么功能？它能运输氧气，红细胞能运输氧气是因为含有血红蛋白。所以细胞在形态、结构和生理功能上有差异的直接原因是所含蛋白质不同。那谁能控制蛋白质的合成呢？是遗传物质，DNA能决定蛋白质。特定蛋白质的合成由有遗传效应的DNA片段——基因来控制，例如肌动蛋白基因可控制合成肌动蛋白，血红蛋白基因可控制合成血红蛋白。

　　肌肉细胞和红细胞的蛋白质不同，是否意味着它们的遗传物质也不同呢？大家思考一下，来自同一个个体的这两类细胞，都是由谁通过细胞分裂和分化而来的？对，是受精卵。受精卵中既含有肌动蛋白基因，也含有血红蛋白基因，受精卵通过有丝分裂产生的子细胞1和子细胞2含有的遗传物质相同吗？联系有丝分裂的意义，子细胞1和子细胞2含有的遗传物质完全相同，它们既含有肌动蛋白基因，也含有血红蛋白基因，但合成的蛋白质却不同。那么来源于同一个个体的其他不同类型细胞中是否也存在类似现象呢？检测同一个个体的不同细胞中的基因以及相应蛋白质的存在情况，请看表格，你有什么发现？不难发现，来自一个个体的不同细胞含有的遗传物质DNA相同，但含有的蛋白质不同，这是为什么呢？因为在肌肉细胞中，与肌动蛋白合成有关的基因处于活跃状态，与血红蛋白合成有关的基因则处于关闭状态；相反，在红细胞中，与肌动蛋白有关的基因处于关闭状态，与血红蛋白合成有关的基因则处于活动状态。

　　在个体发育中，来自同一个个体的不同种类细胞含有的遗传物质相同，但遗传信息的表达情况不同，也就是说基因发生了选择性表达。归纳一下，细胞分化的直接原因是什么？对，细胞所含蛋白质不同，根本原因是基因发生了选择性表达。

　　如果基因的选择性表达发生紊乱，会有什么严重后果呢？来看一段资料，1995年，Hedger等通过某种方法将控制眼睛形成的关键基因，表达在本不该表达的其他部位，比如翅膀、触角、腿等部位的幼虫细胞中，结果在这些部位长出了眼睛，生物体无法正常发育，个体出现畸形。又如幼年时期甲状腺激素合成途径中酶的缺失，容易使个体患呆小症，这也说明细胞分化是生物体正常发育的基础。

　　细胞分化还有什么意义呢？如果把生物体比作整个社会，细胞就是构成生物体的基本元素，就像人是构成社会的基本元素一样。不同的人在社会中扮演不同角色，合理的职业分工能使社会有序、高效运转。同样，细胞分化可使细胞趋向专门化，提高生理功能的效率。既然细胞分化如此重要，它是发生在生命过程的每个阶段，还是某个特殊阶段呢？它有哪些重要特点呢？请同学们根据以下资料总结。

　　细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是个体发育的基础，这说明细胞分化具有普遍性。细胞分化发生在整个生命过程中，说明它具有持久性。黑色素细胞在体外培养30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，不会变成其他类型细胞，说明细胞分化具有稳定性。分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡，说明细胞分化具有不可逆性。

　　一个已经分化的体细胞，能否像受精卵一样再形成不同类型的细胞，进而重新发育成一个个体呢？根据刚才细胞分化的不可逆性，相信不少同学会回答不行。1902年，植物学家哈伯兰特预言，从一个高度分化的植物体细胞可以得到人工培养的胚，甚至培育出完整植株。你觉得他预言的理论基础是什么呢？同一个个体的不同细胞在形态、结构和生理功能上有差异，是因为细胞在分化过程中遗传信息的表达不同，但所含遗传信息完全相同，所以这个预言的理论基础就在于此。