细胞分化的疑难点解析

摘 要：在个体发育中， 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称为细胞分化（cellular differentiation）.细胞分化的过程涉及细胞水平和分子水平，对于学生来说比较抽象难懂，本文就其中的一些疑难点进行解析.

关键词：细胞分化；不可逆性；脱分化

作者简介：许悦欣（1994-），女，黑龙江尚志人，硕士研究生，研究方向：学科教学（生物）.

细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡.细胞分化具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性这四点特性，学生往往难以区分细胞分化的稳定性和不可逆性.生物体内的细胞分化以后不会发生逆分化的改变，但植物细胞在离体的条件下通过激素诱导可以回到未分化的状态，即植物细胞的脱分化，学生认为脱分化与细胞分化的不可逆性存在矛盾.因此，本文就这两点疑难之处进行解析.

一、区分细胞分化的稳定性和不可逆性

细胞分化的稳定性是指，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡.细胞分化的稳定性包括两方面的内容，一方面是分化过程的稳定性，细胞确定分化方向后，在分化过程中会严格准确的按照预先的方向进行分化，不会发生改變.例如多能造血干细胞在遗传物质的作用下确定分化为红细胞，在分化过程中将严格按照多能造血干细胞、单能干细胞、原红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞，最后分化成红细胞的程序进行；另一方面是分化结果的稳定性，完成分化后的细胞将稳定保持其分化后状态，不会发生改变.例如红细胞分化完成后，其状态会一直保持不变，直至死亡.细胞分化的不可逆性是指细胞只能从全能干细胞最终走向高度分化的细胞，完成分化后不会发生逆向的变化.例如，分化后的红细胞无法再逆向变成晚幼红细胞和中幼红细胞等.

因此，细胞分化的稳定性侧重于细胞分化过程中的变化具有一定的稳定性，而细胞分化的不可逆性侧重于分化的结果无法逆向变回最初的分化状态.在教材中并未对细胞分化的特性进行阐释，教师在教学中也很少将这两点特性进行辨析，学生因不清晰细胞分化的具体过程而容易将两者混淆，或者误认为两个特性都是指细胞分化的结果具有稳定性，不会向其他方向改变.为了帮助学生更好的理解教师在教学中可以举出红细胞分化的例子来进行辨析.

二、细胞分化的不可逆性和细胞的脱分化

细胞的脱分化是指，有组织有结构的高度分化的细胞，在一系列调控机制的作用下，失去其特有的结构与功能，变成无组织无结构的细胞的过程.例如，教材中给出了斯图尔德所做的实验，胡萝卜韧皮部细胞在含有激素和营养物质的培养基中，形成细胞团块，这一过程是脱分化；继而形成根、茎和叶，这一过程是再分化.但是，细胞的脱分化并不是细胞分化的逆过程.植物细胞进行脱分化必须有外植体和激素这两个条件.斯图尔德切割下的胡萝卜韧皮部细胞称之为外植体，外植体细胞由于受到损伤刺激，细胞内出现一定的生理生化变化，如气体交换率的增加，也就是细胞的呼吸速率增强，产生更多的能量；DNA随体的合成，为DNA复制做准备；过氧化物酶的增加，催化细胞内的一系列化学反应；蛋白质的活跃合成等.植物的外植体所产生的这些生理变化为细胞分裂做准备，但是，外植体往往缺乏合成生长素和细胞分裂素的能力，无法进行正常的细胞分裂.因此，斯图尔德利用外源激素来促进细胞生长、分裂和分化，激素的成分和浓度均能影响愈伤组织的产生，最常用的生长素有IAA、NAA和2 ， 4-D，使用浓度范围是0.01～10mg/L；最常用的细胞分裂素是KT和6BA，使用浓度范围是0.1～10mg/L.外植体细胞处于G0期，生长素和细胞分裂素提供的外界生长因子和调控信号分别作用于转录和翻译系统，激活了特定基因的表达从而使细胞从G0期进入G1期.然后，进行细胞分裂，从完成分化的状态直接转变成未分化的状态，从基因选择性表达转变为基因全能性表达.

本节斯图尔德的实验只是作为了解内容，教师不会深入的讲解，学生往往不清晰脱分化和再分化的原理，或者，在选修三学习植物组织培养时教师往往忽略联系细胞分化的不可逆性，进而使学生不能很好的区分细胞分化的不可逆性和脱分化.教师可以以斯图尔德的实验为例进行讲解，从而明确细胞分化的不可逆性和脱分化的区别.另外，在进行选修三植物组织培养的学习时，要注意联系细胞分化的相关知识，建立知识之间的联系.

细胞分化是细胞生物学的主要内容之一，是高中生物的重要内容，教师在备课时应通过翻阅大学教材理解其具体过程，适当拓展书本内容帮助学生理解疑难之处.同时，注意举出大量实例将细胞分化抽象的内容转化为具体内容，为学习选修三的知识打下基础.

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