人教版高中生物必修一 細(xì)胞的分化 細(xì)胞的生命歷程

第2節(jié)細(xì)胞的分化

一、細(xì)胞分化1.含義:在個(gè)體發(fā)育中,由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代,在_____________________上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能2.特點(diǎn)(連線):3.意義:(1)生物_________的基礎(chǔ)。(2)使細(xì)胞趨向_______。有利于提高各種_________的效率。4.原因:在個(gè)體發(fā)育過程中,不同的細(xì)胞中_________的表達(dá)情況不同。個(gè)體發(fā)育專門化生理功能遺傳信息【激疑】細(xì)胞分化在分子水平上的主要標(biāo)志是什么?提示:合成了具有特定結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。

二、細(xì)胞的全能性1.細(xì)胞的全能性概念:細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后,仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。2.植物細(xì)胞的全能性:(1)_________的植物細(xì)胞仍具有全能性。(2)應(yīng)用:①通過_____________,快速繁殖花卉和蔬菜等作物。②拯救瀕危物種。高度分化植物組織培養(yǎng)3.動(dòng)物細(xì)胞的全能性:(1)已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的_______仍具有全能性。(2)目前,還沒有成功地將單個(gè)已分化的動(dòng)物體細(xì)胞培養(yǎng)成_________。細(xì)胞核新的個(gè)體4.干細(xì)胞:(1)特點(diǎn):①具有___________能力。②在動(dòng)物和人體內(nèi),數(shù)量_____。(2)舉例:人骨髓中的許多造血干細(xì)胞能通過增殖和分化不斷產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板。分裂和分化很少【激疑】造血干細(xì)胞通過增殖和分化產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板,是否體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性?提示:造血干細(xì)胞通過增殖和分化產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板,體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。

知識(shí)點(diǎn)一細(xì)胞分化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)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),即遺傳信息的表達(dá)情況不同,這是細(xì)胞分化的根本原因。2.細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的比較:(1)結(jié)果不同:細(xì)胞分裂導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)目增多,細(xì)胞分化導(dǎo)致細(xì)胞種類增多。(2)聯(lián)系:①細(xì)胞分裂是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)。大多數(shù)多細(xì)胞生物是由受精卵發(fā)育而來的,在細(xì)胞分裂的基礎(chǔ)上,通過細(xì)胞分化逐漸發(fā)育為成體。②分化的細(xì)胞可能失去分裂能力:如神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞等。造血干細(xì)胞雖已分化,但仍保留分裂、分化能力?！舅伎肌び懻摗咳说纳窠?jīng)細(xì)胞和心肌細(xì)胞都是由受精卵發(fā)育而來,但是它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同,其根本原因和直接原因分別是什么?(生命觀念)提示:根本原因是遺傳信息的表達(dá)情況不同;直接原因是合成了具有特定結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)。

一個(gè)人體內(nèi)肌肉細(xì)胞、骨骼細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和肝細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)相同嗎?為什么?(生命觀念)提示:一般相同。同一個(gè)體的不同細(xì)胞來源于同一個(gè)受精卵的有絲分裂,有絲分裂保證了母細(xì)胞和子細(xì)胞遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性。

【素養(yǎng)案例】有人取同一生物的不同細(xì)胞,檢測其基因表達(dá),結(jié)果如圖。下列分析不正確的是 (

)A.若基因1～8中有一個(gè)是控制細(xì)胞呼吸酶的基因,則最可能是基因2B.判斷圖中細(xì)胞功能近似程度的依據(jù)是表達(dá)的相同基因最多,差異表達(dá)的基因最少C.功能最為近似的細(xì)胞是1與6D.細(xì)胞分化使不同細(xì)胞中蛋白質(zhì)完全不同,導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)和功能各不相同【解題導(dǎo)引】解答本題應(yīng)注意兩點(diǎn):(1)明確橫軸表示細(xì)胞類型,縱軸表示1～8個(gè)基因,且陰影部分為表達(dá)的基因,而空白部分為未表達(dá)的基因。(2)認(rèn)同細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)?！窘馕觥窟xD。細(xì)胞呼吸酶基因在所有的活細(xì)胞中都表達(dá),圖中基因2在每種細(xì)胞中都表達(dá),所以控制細(xì)胞呼吸酶的基因最有可能是基因2,A正確;判斷圖中細(xì)胞功能近似程度的依據(jù)是表達(dá)的相同基因最多,差異表達(dá)的基因最少,由圖可知,細(xì)胞1表達(dá)1～5基因,細(xì)胞6表達(dá)2～5基因,表達(dá)的相同基因最多,差異表達(dá)的基因最少,則細(xì)胞1和6中基因表達(dá)最相似,B、C正確;細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),使不同細(xì)胞中的蛋白質(zhì)不完全相同,而不是完全不同,D錯(cuò)誤。【素養(yǎng)·探究】——母題追問(1)科學(xué)思維——分析與討論上題中7種細(xì)胞能否由1個(gè)細(xì)胞分裂產(chǎn)生呢?請說明理由。提示:細(xì)胞1～7是同一生物的不同類型的細(xì)胞,它們的基因相同,可由同一細(xì)胞即受精卵分裂產(chǎn)生。

(2)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀若上題中基因6為血紅蛋白基因,則哪個(gè)細(xì)胞為紅細(xì)胞?提示:細(xì)胞2?！痉椒ㄒ?guī)律】判斷細(xì)胞發(fā)生分化的技巧(1)細(xì)胞形態(tài)的改變:如肌細(xì)胞的梭形、紅細(xì)胞的圓餅狀、神經(jīng)細(xì)胞的突起狀等。(2)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化:形成不同種類的細(xì)胞(尤其是細(xì)胞器種類和數(shù)量有較大差異)。(3)細(xì)胞功能的特化:運(yùn)動(dòng)功能、運(yùn)輸功能、儲(chǔ)存功能、反射功能、免疫功能等。(4)特殊分子的合成:如合成了唾液淀粉酶、抗體、胰島素、血紅蛋白、肌動(dòng)蛋白等?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】1.如圖所示的細(xì)胞類型轉(zhuǎn)換過程為 (

)A.細(xì)胞融合 B.細(xì)胞生長C.細(xì)胞分裂 D.細(xì)胞分化【解析】選D。由圖可知,全能干細(xì)胞經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換過程形成了紅細(xì)胞,細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)了穩(wěn)定性差異,屬于細(xì)胞分化。2.由細(xì)胞形態(tài)判斷,下列細(xì)胞中最可能具有細(xì)胞周期的是 (

)

【解析】選B。由圖可知,A是精子、C是肌細(xì)胞、D是神經(jīng)細(xì)胞,均是已分化的細(xì)胞,喪失了分裂能力。而B所示的細(xì)胞從形態(tài)上看,仍處于原始狀態(tài),沒有分化,可連續(xù)分裂,具有細(xì)胞周期。知識(shí)點(diǎn)二細(xì)胞的全能性1.物質(zhì)基礎(chǔ):細(xì)胞中有發(fā)育成生物體所需要的全套遺傳信息。2.細(xì)胞全能性的表達(dá):(1)細(xì)胞全能性表達(dá)的條件:①離體狀態(tài);②需要適宜的水分、無機(jī)鹽、有機(jī)營養(yǎng)和激素等;③適宜的溫度等條件。(2)不同細(xì)胞全能性大小(表達(dá)難易程度):①植物細(xì)胞的全能性易于表達(dá),而動(dòng)物細(xì)胞的全能性雖受到極大限制,但動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞核的全能性仍可以表達(dá)。②同一生物體細(xì)胞全能性的高低:受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞。③隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高,細(xì)胞全能性的表現(xiàn)能力逐漸變小。④與細(xì)胞的分裂能力呈正相關(guān),即分裂能力越強(qiáng),全能性越大?！舅伎肌び懻摗?.一粒種子萌發(fā)為幼苗,并長成參天大樹是否體現(xiàn)細(xì)胞的全能性?(生命觀念)提示:沒有體現(xiàn)細(xì)胞的全能性,因?yàn)榉N子是植物的幼體,不是一個(gè)細(xì)胞。

2.高度分化的細(xì)胞是否一定難以表達(dá)全能性?試舉例說明。(科學(xué)思維)提示:不一定,如生殖細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞,但一定條件下可以表達(dá)細(xì)胞的全能性?！舅仞B(yǎng)案例】有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述,正確的是 (

)A.植物體只有體細(xì)胞才具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套基因B.高度分化的植物細(xì)胞只有處于離體狀態(tài)時(shí)才有可能表現(xiàn)出全能性C.植物體內(nèi)某些體細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性,其原因是所含基因發(fā)生了改變D.紫色糯性玉米種子培育成植株,這體現(xiàn)了植物種子具有全能性【解題導(dǎo)引】解答本題需明確以下兩點(diǎn):(1)細(xì)胞具有全能性的原因是含有形成完整個(gè)體所需要的全套基因。(2)細(xì)胞表達(dá)全能性需要一定的條件。【解析】選B。細(xì)胞具有全能性的原因是細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套基因,而配子也具有這樣的全套基因,同樣具有全能性;離體狀態(tài)是高度分化的植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件;植物體內(nèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性是細(xì)胞內(nèi)基因在特定時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果;種子是器官,種子發(fā)育成植株是個(gè)體正常發(fā)育的過程,不能體現(xiàn)全能性?！舅仞B(yǎng)·探究】——情境遷移臍帶血是胎兒娩出、臍帶結(jié)扎并離斷后殘留在胎盤和臍帶中的血液,通常是廢棄不用的。近十幾年的研究發(fā)現(xiàn),臍帶血中含有可以重建人體造血和免疫系統(tǒng)的造血干細(xì)胞,可用于造血干細(xì)胞移植,治療80多種疾病。因此,臍帶血已成為造血干細(xì)胞的重要來源,特別是無血緣關(guān)系造血干細(xì)胞的來源。也是一種非常重要的人類生物資源。

思考:(1)臍帶血含有干細(xì)胞,請問臍帶血中的干細(xì)胞有哪些用途?提示:可以重建人體造血和免疫系統(tǒng)的造血干細(xì)胞,可用于造血干細(xì)胞移植等。(2)查閱有關(guān)資料,了解人體存在的干細(xì)胞有哪些?提示:人體內(nèi)干細(xì)胞的種類有:胚胎干細(xì)胞、成體干細(xì)胞、造血干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、周邊血干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞等。按分化潛能分為:全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、單能干細(xì)胞?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】下列有關(guān)細(xì)胞的全能性說法不正確的是

(

)A.植物組織培養(yǎng)成功表明高度分化的植物細(xì)胞具有全能性B.動(dòng)物克隆成功表明高度分化的動(dòng)物細(xì)胞具有全能性C.細(xì)胞具有全能性是因?yàn)榫哂性撋锏娜走z傳物質(zhì)D.全能性的大小依次為:受精卵>生殖細(xì)胞;植物體細(xì)胞>動(dòng)物體細(xì)胞【解析】選B。細(xì)胞具有全能性的基礎(chǔ)是細(xì)胞中含有該生物的全套遺傳物質(zhì)。動(dòng)物克隆成功表明高度分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性,因?yàn)樵撨^程中處理的是動(dòng)物細(xì)胞核。分化程度低的細(xì)胞的全能性更易體現(xiàn)?！菊n堂回眸】生物（人教版）高中生物必修一第六章細(xì)胞的生命歷程細(xì)胞的分化

2023/4/15？問題探討

在人體內(nèi)，紅細(xì)胞的壽命為120d左右，白細(xì)胞的壽命為5～7d。這些血細(xì)胞都是失去分裂能力的細(xì)胞。白血病患者的血液中出現(xiàn)大量的異常白細(xì)胞，而正常的血細(xì)胞明顯減少。通過骨髓移植可以有效地治療白血病。討論：1、為什么健康人的血細(xì)胞數(shù)量不會(huì)隨著血細(xì)胞的死亡而減少？2、骨髓與血細(xì)胞的形成有什么關(guān)系？健康人會(huì)不斷產(chǎn)生新的血細(xì)胞,補(bǔ)充到血液中去。骨髓中造血干細(xì)胞能夠通過增殖和分化,不斷產(chǎn)生不同種類的血細(xì)胞。2023/4/15個(gè)體發(fā)育中各組織細(xì)胞形成的過程2023/4/15胚胎形成的過程比較構(gòu)成人體組織的細(xì)胞軟骨細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞骨骼肌細(xì)胞上皮細(xì)胞1、這些細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上有什么不同?2、這些細(xì)胞都源于早期胚胎中一群彼此相似的細(xì)胞，正常情況下，它們還能恢復(fù)成早期胚胎細(xì)胞嗎？就這四種組織來說，一種組織的細(xì)胞會(huì)不會(huì)轉(zhuǎn)變成其它組織的細(xì)胞？一、細(xì)胞分化及其意義2023/4/15思考·討論

1.這些細(xì)胞在形態(tài)上相差很大,結(jié)構(gòu)上也有區(qū)別,功能上各不相同,但總體上都由胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核組成。

2.在正常情況下,它們是不能恢復(fù)成早期胚胎細(xì)胞的;這四種組織中的某種細(xì)胞不會(huì)轉(zhuǎn)變成其他組織的細(xì)胞的。2023/4/15

同一植物體的這些細(xì)胞也都來自一群彼此相似的早期胚細(xì)胞。光合作用保護(hù)功能儲(chǔ)藏營養(yǎng)物質(zhì)葉肉細(xì)胞

表皮細(xì)胞（無葉綠體）儲(chǔ)藏細(xì)胞2023/4/151、概念：在個(gè)體發(fā)育中，由______________增殖產(chǎn)生的后代，在____________________上發(fā)生___________的過程，叫細(xì)胞分化。一、細(xì)胞分化及其意義一個(gè)或一種細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能穩(wěn)定性差異有絲分裂2023/4/15細(xì)胞分化2、細(xì)胞分化的特點(diǎn)（1）持久性：細(xì)胞分化是一種持久性的變化，持久發(fā)生在整個(gè)生命進(jìn)程中。細(xì)胞分化是否意味著細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變呢？就一個(gè)個(gè)體來說，各種細(xì)胞具有完全相同的遺傳信息。（2）不可逆性：一般情況下，分化后的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)，不能再回到分化前的狀態(tài)，直到死亡。（3）普遍性：是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。2023/4/15ABDCEEDCABEDCABEDCABEDCAB基因細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，即在個(gè)體發(fā)育過程中，不同種類的細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同。2023/4/153、細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)（思考探究案3）

紅細(xì)胞合成血紅蛋白(不合成肌動(dòng)蛋白)肌細(xì)胞肌動(dòng)蛋白基因開啟合成肌動(dòng)蛋白(不合成血紅蛋白)肌動(dòng)蛋白基因關(guān)閉血紅蛋白基因關(guān)閉血紅蛋白基因開啟現(xiàn)在你能解釋這些現(xiàn)象了嗎?（完成探究案3）形成具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞。2023/4/154、細(xì)胞分化的結(jié)