6.2細胞的分化【知識精研+能力提升】高一上學期生物人教版（2019）必修1

第6章細胞的生命歷程第2節(jié)細胞的分化課標要點學法指導1．結(jié)合教材中的實例，理解細胞分化的過程、特點及意義2．結(jié)合植物組織培養(yǎng)和非洲爪蟾的核移植過程，闡述細胞全能性的概念3．搜集資料，了解干細胞的概念和研究意義1．科學思維：歸納與概括細胞分化和全能性；明確其關系；闡述細胞分化的實質(zhì)2．社會責任：舉例說明細胞全能性，并解釋其在生產(chǎn)實踐中的應用知識導圖課前·新知導學PART.01細胞分化及其意義特點解釋________發(fā)生在生物體的整個生命進程中，在胚胎時期達到最大限度________一般來說，分化了的細胞，不會再演變成原始的細胞，將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡________在生物界中普遍存在，是生物個體發(fā)育的基礎一個或一種形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能穩(wěn)定性差異持久性不可逆性普遍性1．概念：在個體發(fā)育中，由_____________細胞增殖產(chǎn)生的后代，在____________________上發(fā)生_____________的過程。2．特點遺傳信息細胞蛋白質(zhì)上皮細胞葉肉細胞3．實質(zhì)：在個體發(fā)育過程中，不同種類的細胞中的________________表達情況不同(即基因的選擇性表達)。4．表現(xiàn)細胞水平：產(chǎn)生特定的________。分子水平：合成特定的________。5．實例：構(gòu)成人體四種組織的細胞，如________、骨骼肌細胞、軟骨細胞、神經(jīng)細胞等；植物的____________、表皮細胞、儲藏細胞等。個體發(fā)育專門化生理功能6．意義(1)是生物______________的基礎。(2)使多細胞生物體中的細胞趨向________，有利于提高生物體各種______________的效率。微思考同一個體的不同體細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同的直接原因及根本原因分別是什么？提示：直接原因是所含的蛋白質(zhì)種類有所不同，根本原因是不同的細胞表達的基因不同。

下列有關細胞分化的敘述，不正確的是(

)A．細胞分化是指相同細胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程B．細胞分化是一種持久性的變化C．細胞分化使一個個體的各種細胞具有不同的遺傳信息D．細胞分化是由于不同種類細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同【答案】C

【解析】細胞分化沒有改變細胞的遺傳信息，C錯誤。有機體細胞的全能性各種細胞潛能特性1．概念：指細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整________或分化成其他_________的_______和________。2．實例(1)植物細胞的全能性①實驗過程②結(jié)論：高度分化的________仍然具有發(fā)育成________的能力。【答案】①韌皮部②植物細胞完整植株(2)動物細胞核的全能性①實例②結(jié)論：已分化的動物體細胞的______________仍具有全能性。【答案】①去核②細胞核已分化全部基因受精卵有絲分裂3．細胞全能性的比較(1)原因：________的體細胞(或細胞核)具有本物種個體發(fā)育所需要的______________。(2)理解：體細胞一般都是由________通過_________增殖而來的，一般已分化的細胞都有一套和受精卵相同的染色體，攜帶有相同的DNA分子。分裂和分化造血干細胞4．干細胞(1)特點①具有__________________能力。②在動物和人體內(nèi)，數(shù)量很少。(2)舉例：人骨髓中的________________能通過增殖和分化，不斷產(chǎn)生紅細胞、白細胞和血小板。

下列有關細胞全能性的理解，正確的是(

)A．沒有離體的成熟植物細胞也能表現(xiàn)出全能性B．克隆猴“中中”和“華華”的誕生標志著動物體細胞全能性的實現(xiàn)C．癌細胞的增殖體現(xiàn)了細胞的全能性D．花粉可培育成完整的植株，是細胞全能性的體現(xiàn)【答案】D

【解析】細胞全能性判斷的標準是：“細胞→個體”，例如一個離體植物細胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)形成幼苗，就體現(xiàn)了全能性，沒有離體的成熟植物細胞各自承擔不同的功能，不能表現(xiàn)出全能性，A錯誤；克隆猴“中中”和“華華”的誕生標志著動物細胞核全能性的實現(xiàn)，并非動物體細胞全能性的實現(xiàn)，B錯誤；癌細胞的增殖不能體現(xiàn)細胞的全能性，C錯誤；花粉具有較高的全能性，經(jīng)組織培養(yǎng)可培育成完整的植株，D正確。課堂·素養(yǎng)初培細胞的分化[知識歸納]1．細胞分化的過程圖示2．細胞分化的實質(zhì)各種細胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，但不同的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同，即基因的選擇性表達：1．由同一細胞增殖產(chǎn)生、經(jīng)過細胞分化形成的各種細胞內(nèi)，細胞器數(shù)目、細胞質(zhì)基質(zhì)成分相同嗎？提示：不同。因為分化形成的各種細胞的功能不同，所以細胞內(nèi)的細胞器數(shù)目、細胞質(zhì)基質(zhì)成分不同。2．細胞分化后，其內(nèi)的遺傳信息沒有發(fā)生改變的原因是什么？提示：因為生物體的不同細胞均來自受精卵的有絲分裂，由于有絲分裂中遺傳信息幾乎不發(fā)生變化，因而同一生物體內(nèi)不同細胞含有幾乎相同的遺傳信息?！痉椒记伞考毎只娜齻€關鍵點：(1)細胞分化的標志。①分子水平：合成了某種細胞特有的蛋白質(zhì)，如唾液淀粉酶、胰島素等。②細胞水平：形成不同種類的細胞。(2)分化細胞表達的基因。①管家基因：所有細胞均表達的一類基因，其表達產(chǎn)物是維持細胞基本生命活動所必需的，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。②奢侈基因：不同類型細胞特異性表達的一類基因，其產(chǎn)物賦予不同細胞特異性的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因。(3)細胞分化的“變”與“不變”。①不變：DNA、tRNA、rRNA、細胞的數(shù)目。②改變：mRNA、蛋白質(zhì)的種類，細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。[對點精練]A．細胞生命歷程①，細胞內(nèi)核DNA加倍與染色體加倍同步進行B．細胞生命歷程②，不同功能的細胞內(nèi)基因表達情況有差異1．如圖所示為細胞甲、乙、丙、丁的部分生命歷程(①、②)，下列相關敘述正確的是(

)C．細胞甲、乙、丙和丁都具有增殖和分化能力，且這種能力無差別D．圖中三種血細胞具有不同的功能，所含蛋白質(zhì)的種類完全不同【答案】B

【解析】從題圖信息可知，①和②分別表示細胞增殖和分化。細胞增殖過程中，細胞內(nèi)核DNA加倍發(fā)生在間期，而染色體加倍發(fā)生在有絲分裂后期；不同功能的細胞來自細胞的分化，而細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達；從甲到丙或丁，細胞分化程度加大，致使細胞增殖和分化能力降低；不同功能的細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的種類有差異，既有相同的蛋白質(zhì)，也有不同的蛋白質(zhì)。2．關于細胞分化的說法正確的是(

)①分化是穩(wěn)定的，而且一般是不可逆的，一旦細胞沿一定的方向分化，便不會再回到原先的狀態(tài)②細胞分化后，細胞中合成的蛋白質(zhì)不同③分化的結(jié)果是賦予不同種類的細胞特異的結(jié)構(gòu)和功能④一般不會出現(xiàn)細胞核遺傳物質(zhì)的改變⑤細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達A．②③④⑤ B．①②④⑤C．①②③⑤ D．①②③④⑤【答案】D

【解析】細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，形成的蛋白質(zhì)不同，從而導致細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)不同，細胞分化具有穩(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。細胞的全能性[知識歸納]1．細胞具有全能性的原因已分化的細胞一般都有一套和受精卵相同的遺傳物質(zhì)，因此，分化的細胞仍具有發(fā)育成完整新個體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。2．細胞全能性實現(xiàn)的條件(1)離體狀態(tài)下；(2)水、無機鹽、有機營養(yǎng)及激素等；(3)適宜的溫度等外界環(huán)境條件。3．不同細胞全能性的比較(1)動、植物細胞全能性的區(qū)別：植物細胞的全能性易于表達，而動物細胞的全能性雖受到極大限制，但動物細胞核的全能性仍可以表達。(2)與細胞分化的關系：細胞分化程度不斷提高，細胞的全能性逐漸變小。(3)與細胞分裂能力的關系：呈正相關，即分裂能力越強，全能性越大。項目細胞分化細胞全能性原因細胞內(nèi)基因選擇性表達含有本物種全套遺傳物質(zhì)特點①持久性；②穩(wěn)定性和不可逆性；③普遍性①高度分化的植物體細胞具有全能性；②動物已分化的體細胞全能性受限制，但細胞核仍具有全能性結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同的細胞群形成完整有機體或分化成其他各種細胞4．細胞分化與細胞全能性的比較項目細胞分化細胞全能性大小比較細胞分化程度有高低之分，如體細胞>生殖細胞>受精卵細胞全能性表達的難易程度不同，全能性大小不同，如受精卵>生殖細胞>體細胞聯(lián)系①兩者的遺傳物質(zhì)都不發(fā)生改變；②已分化的細胞(動物細胞核)仍然保持全能性；③一般情況下，分化程度越高，全能性相對越低【易錯點撥】細胞全能性的4點提示：(1)植物種子發(fā)育成植株不能體現(xiàn)細胞的全能性。(2)動物細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)細胞核的全能性，二者并不矛盾。(3)已分化的植物細胞表達全能性的條件：①離體；②給予一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素等；③適宜的溫度等環(huán)境條件。(4)分化程度高的細胞全能性不一定低，如生殖細胞由性原細胞分化而來，屬于高度分化的細胞，但全能性依然較高。1．細胞具有全能性的基礎是什么？如何確認實現(xiàn)了全能性？提示：細胞具有全能性的基礎是細胞具有發(fā)育成完整個體所必需的全部遺傳信息；確認全能性實現(xiàn)的標準是看起點和終點，起點是“離體的細胞”，終點是發(fā)育成了“完整有機體”或分化成其他各種細胞。2．人的成熟紅細胞是否具有全能性？為什么？提示：不具有，因為人的成熟紅細胞無細胞核，不具備發(fā)育成完整個體的遺傳物質(zhì)。[對點精練]1．下列關于細胞全能性的理解，不正確的是(

)A．植物種子發(fā)育成植株體現(xiàn)了細胞的全能性B．細胞內(nèi)含有個體發(fā)育所需的全部基因是細胞具有全能性的內(nèi)在因素C．經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的試管苗，是植物細胞在一定條件下表現(xiàn)全能性的結(jié)果D．大量的科學事實證明，高度分化的植物體細胞仍具有全能性【答案】A

【解析】細胞的全能性是指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體或分化成其他各種細胞的潛能和特性；判斷細胞全能性是否表現(xiàn)的主要依據(jù)是發(fā)育起點為細胞。2．關于細胞全能性的敘述，錯誤的是(

)A．離體的植物細胞在一定條件下培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性B．克隆羊的誕生證明了高度分化的動物細胞具有全能性C．在動物體所有的細胞中，受精卵的全能性最高D．生物體內(nèi)細胞沒有表現(xiàn)出全能性，是基因在特定時空條件下選擇性表達的結(jié)果【答案】B

【解析】離體的植物細胞在一定條件下培養(yǎng)能表現(xiàn)出全能性，A正確；克隆羊的誕生證明了高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性，B錯誤；在動物體所有的細胞中，受精卵的全能性最高，C正確；生物體內(nèi)細胞沒有表現(xiàn)出全能性，是基因在特定時空條件下選擇性表達的結(jié)果，D正確。課堂·延伸提分易錯易混：細胞分化的特點(1)細胞分化過程中遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變，只是基因選擇性表達。(2)同一個體不同種類的體細胞中，DNA(基因)相同，而RNA、蛋白質(zhì)不完全相同。(3)一般來說，細胞分化是不可逆的，但在離體人工培養(yǎng)條件下，高度分化的植物細胞能夠脫分化恢復全能性。例1下列關于細胞全能性的理解，正確的是(

)A．從理論上講，生物體的每一個細胞都具有全能性B．未脫離植株的幼葉，在適當?shù)那闆r下能表現(xiàn)出全能性C．在個體發(fā)育的不同時期，由于細胞內(nèi)的基因發(fā)生變化，細胞不能表現(xiàn)出全能性D．脫離了植株的芽，一定能表現(xiàn)出全能性錯因分析：不理解全能性的概念和表現(xiàn)?！敬鸢浮緼

【解析】生物體的每一個細胞都與受精卵具有相同的遺傳物質(zhì)，從理論上來說都具有全能性；離體的組織在適宜條件下才能表現(xiàn)出全能性；在個體發(fā)育的不同時期，由于基因的選擇性表達，導致細胞不能表現(xiàn)出全能性而形成不同的組織、器官。解題技巧：細胞分化題的答題方法例2如圖所示為來自同一人體的4種細胞，下列敘述正確的是(

)A．因為來自同一人體，所以各細胞中的DNA含量相同B．因為各細胞中攜帶的基因不同，所以形態(tài)、功能不同C．雖然各細胞大小不同，但細胞中含量最多的化合物相同D．雖然各細胞的生理功能不同，但吸收葡萄糖的方式相同審題流程：第一步解讀題干，提取信息。分析題干和圖像內(nèi)容，概括信息主旨。題干“來自同一人體的4種細胞”意味著都是由同一個受精卵細胞經(jīng)過有絲分裂和分化形成的。圖示中列舉的4種細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，隱含信息是細胞功能不同，執(zhí)行功能的蛋白質(zhì)等分子種類不同，但細胞核內(nèi)DNA分子(遺傳物質(zhì))相同。第二步對接教材，遷移知識。弄清考查的知識點，對應教材中的相關章節(jié)。根據(jù)題干“同一人體的4種細胞”考查的知識點，與教材中第6章第2節(jié)“細胞的分化”密切相關：由圖示深入理解細胞分化(基因選擇性表達)機理：(1)如圖所示，經(jīng)過有絲分裂、分化得到的神經(jīng)細胞、白細胞和小腸上皮細胞中所含遺傳物質(zhì)與親代細胞的相同(均用A、B、C、D、E代表)。分化時，神經(jīng)細胞中A、D基因處于活躍狀態(tài)(能表達的狀態(tài))，白細胞中C、D基因處于活躍狀態(tài)，小腸上皮細胞中D、E基因處于活躍狀態(tài)。(2)由于表達的基因不同，因此指導合成的蛋白質(zhì)有差異，每種細胞中含有自身特有的蛋白質(zhì)，如心肌細胞中，某個基因指導合成了肌動蛋白；而在唾液腺細胞中，另一基因指導合成了唾液淀粉酶。(3)細胞中D基因都表達了，這說明D基因指導合成的蛋白質(zhì)可能是細胞基礎生命活動所必需的，如與呼吸作用有關的酶。第三步各項擊破，正確解答。逐個選項分析，結(jié)合教材知識判斷正誤。【答案】C

【解析】人體不同組織的體細胞中核DNA含量相等，但是細胞質(zhì)中的DNA含量不一定相同，卵細胞和精子中的核DNA減半，A錯誤；同一人體不同體細胞中攜帶的核基因相同，但基因的選擇性表達(細胞分化)導致不同細胞的形態(tài)和功能不同，B錯誤；活細胞中含量最多的化合物是水，C正確；人體內(nèi)不同細胞吸收葡萄糖的方式不同，有協(xié)助擴散和主動運輸兩種方式。D錯誤。故選C。小練·素養(yǎng)達成1．下列有關細胞分化的敘述，正確的是(

)A．高等動物細胞的分化只發(fā)生在胚胎發(fā)育過程中B．細胞分化過程中遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變C．細胞分化使細胞數(shù)目和種類增多D．經(jīng)細胞分化后，細胞的全能性降低【答案】D

【解析】細胞分化是細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，是基因在時間和空間上選擇性表達的結(jié)果；細胞分化發(fā)生在整個生命過程中，但在胚胎時期達到最大限度；經(jīng)分化后，細胞的種類增多，數(shù)目不變，全能性降低。2．關于細胞分化的敘述，下列哪一項是錯誤的(

)A．細胞分化是一種持久性的變化，它發(fā)生在生物體的整個生命進程中B．一般情況下，已經(jīng)分化的細胞會一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡C．隨著細胞分化的進行，細胞中的遺傳物質(zhì)種類會發(fā)生變化D．高度分化的動物體細胞的細胞核保持著全能性【答案】C

【解析】細胞分化是指相同細胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能方面發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，具有穩(wěn)定性、持久性和不可逆性，它發(fā)生在生物體的整個生命進程中，在胚胎時期達到最大限度，A正確；細胞分化具有穩(wěn)定性，即分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡，B正確；細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達，細胞中遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變，C錯誤；植物細胞具有全能性，高度分化的動物細胞的細胞核保持著全能性，D正確。3．下列關于細胞全能性的理解，正確的是(

)A．胚胎干細胞核移植克隆動物體現(xiàn)了細胞全能性B．高等植物成熟的篩管細胞沒有細胞全能性C．水稻種子從萌發(fā)到長成植株的過程體現(xiàn)了細胞全能性D．科學家用非洲爪蟾所做的實驗，其結(jié)果說明動物細胞具有細胞全能性