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1、2022年秋高中生物 第六章 細(xì)胞的生命歷程 第2節(jié) 細(xì)胞的分化學(xué)案 新人教版必修1
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.說出細(xì)胞分化的概念及特點。(重點)
2.闡述細(xì)胞分化的實質(zhì)。
3.舉例說明細(xì)胞的全能性。(難點)
核心概念
細(xì)胞分化 細(xì)胞的全能性 干細(xì)胞
一、細(xì)胞分化及其意義
二、細(xì)胞的全能性
1.概念:
(1)前提: 已經(jīng)分化 的細(xì)胞。
(2)本質(zhì):具有發(fā)育成 完整個體 的潛能。
2.基礎(chǔ):細(xì)胞中含有發(fā)育成完整個體所需要的 全部遺傳信息 。
3.植物細(xì)胞的全能性:
(1)實驗過程:
韌皮部 細(xì)胞
+
2、 完整的植株
含有 植物激素 、無機鹽和糖類等的培養(yǎng)液
(2)實驗結(jié)論:高度分化的植物細(xì)胞仍然具有 發(fā)育成完整植株 的能力。
4.動物細(xì)胞核的全能性:
(1)實驗過程:
乳腺細(xì)胞的 細(xì)胞核 + 去核 的卵細(xì)胞克隆動物
(2)結(jié)論:已分化的動物體細(xì)胞的 細(xì)胞核 仍具有全能性。
5.干細(xì)胞:
(1)概念:是指動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有 分裂 和 分化 能力的細(xì)胞。
(2)舉例:如人骨髓中的 造血 干細(xì)胞。
?思考
1.人
3、是由受精卵發(fā)育而來的,有的細(xì)胞構(gòu)成了頭,有的細(xì)胞構(gòu)成了手,受精卵怎么會有這么多功能,你知道原因嗎?
提示:受精卵在進(jìn)行增殖的過程中,產(chǎn)生了細(xì)胞的分化。
2.同一受精卵分化的不同細(xì)胞內(nèi)核DNA的數(shù)目及結(jié)構(gòu)“完全”相同嗎?
提示:核DNA的數(shù)目及結(jié)構(gòu)相同,只是不同細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的情況不同。
3.全能性最強的細(xì)胞是什么細(xì)胞?動物細(xì)胞有沒有全能性?
提示:受精卵;動物細(xì)胞核具有全能性。
4.同一個體的神經(jīng)細(xì)胞和肌細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)相同嗎?產(chǎn)生不同細(xì)胞的原因是什么?
提示:相同。都是由受精卵經(jīng)有絲分裂發(fā)育而來的,產(chǎn)生不同的細(xì)胞是細(xì)胞分化的結(jié)果。
H 判斷題
1.細(xì)胞分化使細(xì)胞趨向?qū)iT化
4、,提高了機體生理功能的效率。( √ )
2.不同分化細(xì)胞的遺傳信息相同。( √ )
3.玉米種子萌發(fā)長成新植株體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。( × )
4.骨髓干細(xì)胞與胰島細(xì)胞的遺傳信息不同,遺傳信息的執(zhí)行情況也不同。( × )
5.同一植物體的葉肉細(xì)胞和貯藏細(xì)胞來自一群彼此相似的早期胚胎細(xì)胞。( √ )
6.細(xì)胞分化是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象,是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)。 ( √ )
7.干細(xì)胞是指動物和人體內(nèi)無分裂、有分化能力的細(xì)胞。( × )
知識點1 細(xì)胞分化的過程及實質(zhì)
Z
1.細(xì)胞分化的過程
(1)圖解
(2)分析
①從細(xì)胞水平分析:細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)
5、生改變。
②從亞顯微結(jié)構(gòu)水平分析:細(xì)胞器的數(shù)目及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能發(fā)生改變。
③從分子水平分析
a.蛋白質(zhì)角度:蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變。
b.基因角度:基因選擇性表達(dá),即遺傳信息的執(zhí)行情況不同,這是細(xì)胞分化的根本原因。
2.實質(zhì)——基因的選擇性表達(dá)
同一個體各種細(xì)胞具有完全相同的遺傳物質(zhì),但不同的細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同(基因的選擇性表達(dá)),如圖所示:
3.細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的比較
(1)細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的區(qū)別和聯(lián)系:
項目
細(xì)胞分裂
細(xì)胞分化
細(xì)胞變化
細(xì)胞數(shù)量增多
細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生穩(wěn)定性差異,細(xì)胞種類增多
發(fā)生時間
從受精卵開
6、始
發(fā)生在整個生命過程中
意義
保持了親子代細(xì)胞間遺傳性狀的穩(wěn)定性
保證了生物體正常發(fā)育
聯(lián)系
(1)細(xì)胞分裂是細(xì)胞分化的基礎(chǔ),兩者往往是相伴相隨的;
(2)分化程度大,分裂能力則逐漸下降
知識貼士
①在細(xì)胞分化的過程中遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變。
②細(xì)胞分化是伴隨整個生命過程的,但在胚胎時期達(dá)到了最大程度。
D
典例1 關(guān)于細(xì)胞分化的說法正確的是( D )
①分化是穩(wěn)定的,而且一般是不可逆的,一旦細(xì)胞沿一定的方向分化,便不會再回到原來的狀態(tài)
②細(xì)胞分化后,細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)不同
③分化的結(jié)果是賦予不同種類的細(xì)胞特異的結(jié)構(gòu)和功能
④一般不會出現(xiàn)細(xì)胞核遺傳物質(zhì)的
7、改變
⑤細(xì)胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)
A.②③④⑤ B.①②④⑤
C.①②③⑤ D.①②③④⑤
[解析] 細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,形成的蛋白質(zhì)不同,從而導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同,細(xì)胞分化具有穩(wěn)定性和持久性以及不可逆性,在分化時遺傳物質(zhì)一般不會出現(xiàn)變化。
〔變式訓(xùn)練1〕 關(guān)于細(xì)胞分化的敘述,下列說法錯誤的是( C )
A.細(xì)胞分化與生物發(fā)育有密切關(guān)系
B.細(xì)胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象
C.細(xì)胞分化僅發(fā)生在胚胎時期
D.細(xì)胞分化是細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生穩(wěn)定差異的過程
[解析] 細(xì)胞分化是一種持久性的變化,它不僅發(fā)生在胚胎時期,也發(fā)生在生物
8、體的其他生命過程中,但在胚胎時期分化程度達(dá)到最大。
知識點2 細(xì)胞的全能性與干細(xì)胞
Z
1.細(xì)胞的全能性
(1)概念
細(xì)胞的全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。
(2)實現(xiàn)細(xì)胞全能性的三個條件
①離體:細(xì)胞脫離原來的母體,單獨培養(yǎng)。
②一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素。
③適宜的環(huán)境條件。
(3)細(xì)胞全能性與細(xì)胞分化的比較
項目
細(xì)胞分化
細(xì)胞全能性
原理
細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá)
含有本物種全套遺傳物質(zhì)
結(jié)果
形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能不同的細(xì)胞
形成新的個體
大小
比較
細(xì)胞分化程度有高低之分:體細(xì)胞>生殖細(xì)胞>受精卵
細(xì)胞全能性有大小之
9、分:受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞(植物細(xì)胞>動物細(xì)胞)
關(guān)系
①細(xì)胞分化不會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變,已分化的細(xì)胞仍具有全能性;
②一般說來,細(xì)胞分化程度越高,全能性越難以實現(xiàn),細(xì)胞分化程度越低,全能性就越高
Y
細(xì)胞全能性的三點提示
(1)細(xì)胞全能性以產(chǎn)生完整個體為標(biāo)志,若無完整個體產(chǎn)生,則不能體現(xiàn)全能性。胚胎干細(xì)胞發(fā)育成各種組織、器官不能體現(xiàn)全能性。
(2)植物種子發(fā)育成植株不能體現(xiàn)全能性。
(3)動物細(xì)胞因具有該物種全套的遺傳物質(zhì);盡管沒有實驗成功,但理論上具有全能性;而動物克隆只體現(xiàn)細(xì)胞核的全能性,二者并不矛盾。
2.干細(xì)胞
(1)概念:動物和人體內(nèi)仍保留少數(shù)具有分裂和分
10、化能力的細(xì)胞,這些細(xì)胞叫做干細(xì)胞。
(2)種類:
①根據(jù)干細(xì)胞的分化能力可分為:
全能干細(xì)胞:可以發(fā)育成完整的個體,如受精卵。
多能干細(xì)胞:可發(fā)育成多種組織和器官,如造血干細(xì)胞。
專能干細(xì)胞:可發(fā)育成專門的組織和器官,如神經(jīng)干細(xì)胞。
②根據(jù)干細(xì)胞的來源可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞兩類。
知識貼士
證明細(xì)胞具有全能性實例的判斷
——已分化的細(xì)胞
——離體(體外培養(yǎng))
——形成完整個體
D
典例2 下列哪種細(xì)胞的全能性最容易表達(dá)出來( B )
A.青蛙的上皮細(xì)胞 B.胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞
C.大白鼠的肝臟細(xì)胞 D.人的皮膚生發(fā)層細(xì)胞
[解析] 細(xì)胞全能
11、性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。從理論上講,每一個分化的細(xì)胞中都含有一整套控制該生物個體形成的遺傳物質(zhì)(基因),在合適的條件下,它們都有可能重新被激活并開始表達(dá),即重新分裂和分化。就目前的研究成果看,受精卵的全能性最高,其次是生殖細(xì)胞,再次是體細(xì)胞;動物細(xì)胞的全能性受到限制,不如植物細(xì)胞的全能性容易表達(dá)出來。
方法點撥:細(xì)胞全能性的比較
植物細(xì)胞>動物細(xì)胞;
受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞;
分裂能力強的細(xì)胞>分裂能力弱的細(xì)胞;
體細(xì)胞:分化程度低的體細(xì)胞>分化程度高的體細(xì)胞。
〔變式訓(xùn)練2〕 下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述錯誤的是( A )
A.克隆綿羊“多利”的誕生證
12、明了動物細(xì)胞具有全能性
B.細(xì)胞全能性產(chǎn)生的根本原因是細(xì)胞內(nèi)有一套發(fā)育成完整個體的全部遺傳信息
C.斯圖爾德的組織培養(yǎng)成功表明植物細(xì)胞具有全能性
D.細(xì)胞分化程度越高,它的全能性就越低
[解析] 克隆綿羊“多利”的誕生僅表明了生物細(xì)胞核的全能性,不能說明整個動物細(xì)胞具有全能性。植物細(xì)胞具有全能性,分化程度越高,全能性也就越低。細(xì)胞具有全能性的根本原因是細(xì)胞核內(nèi)有本物種發(fā)育的全套遺傳信息。
細(xì)胞增殖、細(xì)胞生長及細(xì)胞分化的判斷
1.根據(jù)結(jié)果進(jìn)行判斷
細(xì)胞增殖的結(jié)果是細(xì)胞數(shù)目增加,細(xì)胞生長引起細(xì)胞體積增大,而細(xì)胞分化的結(jié)果是引起細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能三個方面的改變。
2.根據(jù)
13、圖解進(jìn)行判斷
細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化在題目中往往會以圖解的形式表示,如圖所示。
(1)在過程①和③中,細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生了穩(wěn)定性差異,這種變化叫作細(xì)胞分化。細(xì)胞分化的結(jié)果是產(chǎn)生了不同的組織。
(2)過程②表示一個細(xì)胞分成兩個細(xì)胞,這是細(xì)胞的分裂。過程④表示細(xì)胞的體積由小變大,這是細(xì)胞的生長。
典例3 如圖表示人體骨髓造血干細(xì)胞的生命歷程。下列敘述中,錯誤的是( A )
A.a(chǎn)過程表示細(xì)胞生長,該過程中細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的效率逐漸提高
B.b過程是細(xì)胞增殖,該過程是c過程的基礎(chǔ)
C.c過程是細(xì)胞分化,該過程中基因進(jìn)行了選擇性表達(dá)
D.三種血細(xì)胞一般不會再
14、變成細(xì)胞③或④
[解析] 細(xì)胞經(jīng)a過程后體積變大,所以該過程為細(xì)胞生長,細(xì)胞體積變大后,細(xì)胞表面積與體積的比值變小,細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的效率降低,A項錯誤。b、c過程分別是細(xì)胞增殖與細(xì)胞分化,細(xì)胞增殖是細(xì)胞分化的基礎(chǔ),細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,B、C兩項正確。細(xì)胞分化一般是不可逆的,所以三種血細(xì)胞不會再變成細(xì)胞③或④,D項正確。
典例4動物和人體內(nèi)具有分裂和分化能力的細(xì)胞稱為干細(xì)胞。下列針對圖的敘述中,錯誤的是( D )
A.a(chǎn)過程表示干細(xì)胞能自我更新
B.b、c過程表示干細(xì)胞具有分化能力
C.a(chǎn)、b、c過程中,細(xì)胞的遺傳信息表達(dá)情況不同
D.b過程形成的細(xì)胞直接組成
15、器官,可供器官移植使用
[解析] a過程表示干細(xì)胞通過分裂生成干細(xì)胞,即干細(xì)胞的自我更新;干細(xì)胞通過b、c過程形成了不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)的細(xì)胞,故b、c過程為細(xì)胞的分化過程;細(xì)胞分化的原因是遺傳物質(zhì)(基因)的選擇性表達(dá),故三條途徑遺傳信息的表達(dá)是不同的;細(xì)胞分化形成的是各種細(xì)胞,各種細(xì)胞構(gòu)成多種組織,由不同組織再構(gòu)成器官。
1.細(xì)胞的分化
(1)概念:在個體發(fā)育過程中,相同細(xì)胞的后代,在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。
(2)實質(zhì):不同細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化。(3)特點:持久性,不可逆性。
(4)意義:細(xì)胞分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)iT化,有利于提高各種生理功能的效率。
2.細(xì)胞全能性
(1)概念:已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。
(2)體細(xì)胞具有全能性的原因:由于體細(xì)胞一般是通過有絲分裂增殖而來的,一般已分化的細(xì)胞都有一整套和受精卵相同的遺傳物質(zhì),因此,分化的細(xì)胞具有發(fā)育成完整新個體的潛能。
(3)動物細(xì)胞全能性:高度特化的動物細(xì)胞,從整個細(xì)胞來說,全能性受到限制。但是,細(xì)胞核仍然保持著全能性。
(4)植物細(xì)胞全能性:高度分化的植物細(xì)胞仍然具有全能性。
細(xì)胞的
分化