师：同学们，大家好。今天这节课，我们一起来复习高中生物必修一第六章第二节——细胞的分化。现在不少父母会选择在宝宝出生时保留孩子的脐带血。脐带血是新生婴儿脐带被结扎后，残留在胎盘和脐带中的血液。造血移植对白血病、再生障碍性贫血等疾病的治疗效果显著，这是因为脐带血中有大量造血干细胞，它可以增殖、分化形成红细胞、白细胞、血小板。红细胞是血液中数量最多的血细胞，是人体通过血液运输氧气的最主要媒介。白细胞是人体与疾病斗争的“战士”，作为免疫细胞，它包括单核细胞以及在特异性免疫中发挥重要作用的T细胞和B细胞等淋巴细胞。所以，脐带血移植可以重造机体的免疫系统和造血系统，对很多疾病的治疗效果显著。从免疫学角度分析，进行自体脐带血移植还有个很大的优点，就是基本无免疫排斥。
像造血干细胞这种能增殖分化形成多种类型细胞的干细胞，属于多能干细胞。根据干细胞的分化潜能，干细胞还包括全能干细胞和专能干细胞。比如来源于早期胚胎或原始性腺的早期胚胎干细胞，具有分化成任何类型细胞的能力，属于全能干细胞。而像神经干细胞这种只能分化成神经细胞的干细胞，则属于专能干细胞。
人体的许多疾病或意外伤害，都是由组织或器官受到损伤引起的。如果能够在体外保存和培养各种干细胞，使之形成组织或器官，就可以对受损的组织或器官进行修复或更换。比如必修3中介绍过的因胰岛B细胞受损导致的糖尿病，理论上可通过干细胞移植技术治愈。随着干细胞技术的不断发展和完善，这一目标一定会实现。干细胞是动物体或人体中保留的少数具有分裂和分化能力的细胞。同学们还记得什么是细胞分化吗？在个体发育过程中，由一个或一种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，就是细胞分化。像胚珠发育成种子、子房发育成果实、受精卵发育成蝌蚪再发育成青蛙，以及刚才提到的重建机体的造血系统，都包含细胞的分化。
干细胞分化形成各种在形态、结构和生理功能上有稳定性差异的细胞，有什么意义呢？同学们都知道，多细胞生物个体发育的起点是受精卵，如果受精卵只分裂不分化，就只能形成许多相同的细胞群，无法形成具有特定形态、结构和功能的各种组织、器官、系统，也就不能进一步形成完整个体。所以，细胞分化是个体发育的基础。细胞分化使分化后的细胞趋向于专门化，比如叶肉细胞中有叶绿体，可进行光合作用；表皮细胞没有叶绿体，但在细胞壁上形成了明显的角质层，具有保护作用；储藏细胞没有叶绿体和角质层，但储藏着许多营养物质；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和众多细胞器，为运输氧气的血红蛋白腾出了更多空间。由此可见，细胞分化提高了各种生理功能的效率。从这个图我们还能知道，细胞分化在多细胞生物体中普遍存在，我们把这种特点称为普遍性。除此之外，细胞分化还有哪些特点呢？请大家根据这几个思考题回忆一下。
思考一：细胞分化的过程发生在个体发育的哪些时期？人体中成熟的红细胞因其结构特殊，寿命只有约120天，需要造血干细胞源源不断地分化。所以，细胞分化贯穿于整个生命历程。
思考二：分化后的这些细胞还能恢复原本的结构和功能吗？像人体中的神经细胞、肌肉细胞、上皮细胞等，一般来说，分化后的细胞会保持分化后的状态，直至死亡。实际上，在细胞外观尚未出现明显变化之前，细胞分化的前途就由遗传信息的执行情况决定了。分化后的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，首先源于细胞内化学物质的改变，如结构蛋白、可催化化学反应的酶等，以后依次渐变，不能逆转。正常情况下，干细胞分裂后形成的仍然是干细胞。所以，细胞分化是一种持久的、不可逆的、稳定的渐变过程。
思考三：分化后的这些细胞在形态、结构和功能上的差异，是因为遗传物质的改变导致的吗？这些细胞都是由同一个受精卵经过有丝分裂和细胞分化发育而来的，在有丝分裂过程中，通过染色体的复制和均分，能保持前后代细胞遗传物质的稳定性。所以，分化后的这些细胞中遗传物质都是相同的。
生物体的性状由基因控制，既然分化后的这些细胞遗传物质一样，为什么性状会有如此大的差异呢？没错，这是由基因的选择性表达导致的。如图所示，红细胞、肌肉细胞和神经细胞中具有相同的遗传物质，但在红细胞中选择表达了a基因，肌肉细胞中选择表达了c基因，神经细胞中选择表达了b和e这两个基因。像C、B、E这几个基因，只能在某些特定的细胞中表达，它们的表达产物赋予了这些细胞特异的形态结构和特定的生理功能，我们称之为奢侈基因，比如血红蛋白基因、胰岛素基因、肌动蛋白基因等。所以，在一个细胞中，只要奢侈基因表达了，我们就可判断该细胞发生了细胞分化。在细胞中还有一些基因，是所有细胞都会表达的，我们把这样的基因称为管家基因，其表达产物对于维持细胞基本生命活动是必需的，如ATP合成酶基因、呼吸酶基因等。基因的表达包括转录和翻译这两个过程。从分子水平变化分析细胞分化的结果，就是RNA和蛋白质不完全相同。为什么说不完全相同呢？因为管家基因表达出的RNA和蛋白质是相同的，而奢侈基因表达出来的则不同。蛋白质是生命活动的主要承担者，所以不同细胞中的蛋白质不同，使得分化后的这些细胞在形态、结构和生理功能上出现了稳定性的差异。
下面，咱们通过一个例题来检测一下大家对细胞分化实质的理解。
题目：分别用β - 珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙氨酸激酶基因的片段为探针。什么是基因探针呢？基因探针是一段被标记的且序列已知的单链核酸序列，它可以与目的核酸片段结合，这个目的核酸片段可以是DNA，也可以是RNA。当目的核酸片段与基因探针具有互补的碱基序列时，互补的序列之间就会通过碱基互补配对的方式结合在一起，从而形成杂交带。如图中，能形成杂交带的用“ + ”表示，不能形成杂交带的用“ - ”表示。题目中分别用相应的基因探针与鸡的红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的mRNA进行分子杂交，说明该题中用基因探针检测的目的核酸片段是RNA分子。细胞中的RNA是以DNA为模板转录形成的，如果转录形成了相应的RNA，则说明该基因表达了，因为基因表达的第一步就是转录。如在红细胞中出现了这两种杂交带，说明红细胞中β - 珠蛋白基因和丙酮酸激酶基因表达了，而卵清蛋白基因未表达，处于关闭状态，所以该选项正确。同理，在输卵管细胞中，卵清蛋白基因和丙酮酸激酶基因处于活动状态，而β - 珠蛋白基因处于关闭状态。这正体现了咱们刚才所说的细胞分化的实质，即不同的细胞中发生了基因的选择性表达，从而导致出现不同类型的细胞，所以该选项正确。