第6章 細(xì)胞的生命歷程 第2節(jié) 細(xì)胞的分化-2024-2025學(xué)年高一生物必修一（人教版）教學(xué)課件

第2節(jié)細(xì)胞的分化1.闡述細(xì)胞分化是細(xì)胞基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,是形成多細(xì)胞生物體的必要過程。2.簡述細(xì)胞的全能性應(yīng)用。3.概述干細(xì)胞的特點(diǎn)。「學(xué)習(xí)目標(biāo)」預(yù)習(xí)案·自主學(xué)習(xí)一、細(xì)胞的分化1.概念在個體發(fā)育中,由一個或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代,在

上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。2.特點(diǎn)(1)普遍性:是生物界

的生命現(xiàn)象。(2)持久性:細(xì)胞分化是一種持久性的變化,一般來說,分化的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)。形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能普遍存在在個體發(fā)育過程中,不同種類的細(xì)胞中

的表達(dá)情況不同。4.意義(1)是生物

的基礎(chǔ)。(2)使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向

,有利于提高生物體

。二、細(xì)胞的全能性1.概念細(xì)胞經(jīng)

后,仍具有產(chǎn)生

或分化成其他各種細(xì)胞的

。3.實(shí)質(zhì)遺傳信息個體發(fā)育專門化各種生理功能的效率分裂和分化完整有機(jī)體潛能和特性2.不同生物細(xì)胞的全能性完整植株植物組織培養(yǎng)細(xì)胞核3.干細(xì)胞(1)概念:動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有

能力的細(xì)胞。(2)舉例:人的骨髓中有許多

,它們能夠通過增殖和分化,不斷產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板,補(bǔ)充到血液中去。分裂和分化造血干細(xì)胞[正誤判斷](1)人體肌細(xì)胞與幼紅細(xì)胞中基因、蛋白質(zhì)均不同。(

)提示:人體肌細(xì)胞和幼紅細(xì)胞中基因相同,蛋白質(zhì)不完全相同。(2)細(xì)胞分化一定伴隨著細(xì)胞的分裂,細(xì)胞分裂過程也一定發(fā)生細(xì)胞分化。(

)提示:細(xì)胞分化的基礎(chǔ)是細(xì)胞分裂,分裂的細(xì)胞可能接著分裂,也可能發(fā)生分化。(3)同一個體,莖尖分生組織細(xì)胞的分化能力比葉肉細(xì)胞的強(qiáng)。(

)××√(4)高度分化的細(xì)胞執(zhí)行特定的功能,正常情況下,不能再分裂增殖。(

)(5)蜜蜂未受精的卵細(xì)胞發(fā)育成雄蜂,體現(xiàn)了細(xì)胞全能性。(

)(6)分化不會改變遺傳物質(zhì),故同一個體不同細(xì)胞中遺傳物質(zhì)數(shù)量一定相等。(

)提示:同一個體不同細(xì)胞中遺傳物質(zhì)數(shù)量不一定相等,核遺傳物質(zhì)一般相同。√√×探究案·互動探究探究一細(xì)胞分化及其意義「問題情境」分析細(xì)胞分化示意圖,回答下列問題。(1)據(jù)圖分析,寫出過程①②的名稱。提示:①細(xì)胞分裂;②細(xì)胞分化。(2)過程②中兩個細(xì)胞內(nèi)的DNA、蛋白質(zhì)是否完全相同?提示:DNA完全相同,蛋白質(zhì)不完全相同。(3)分化后的細(xì)胞還能恢復(fù)成受精卵嗎?提示:不能,一般來說,分化的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。(4)過程②形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能不同細(xì)胞的根本原因是什么?提示:細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)。(5)總結(jié)細(xì)胞分化的概念。提示:在個體發(fā)育中,由一個或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代,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。歸納總結(jié)細(xì)胞分化的理解(1)細(xì)胞分化的標(biāo)志。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)胞器的種類、數(shù)目等發(fā)生改變。③從分子水平分析。蛋白質(zhì)角度:蛋白質(zhì)種類、數(shù)量發(fā)生改變?；蚪嵌?基因的選擇性表達(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)細(xì)胞分化的“變”與“不變”。①不變:DNA、細(xì)胞的數(shù)目。②改變:蛋白質(zhì)的種類,細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能。1.下列說法正確的是(

)A.同一個體的小腸上皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞所含基因不同B.蛙的紅細(xì)胞和人的紅細(xì)胞形態(tài)不同是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果C.同一細(xì)胞內(nèi)往往含有不同的蛋白質(zhì),這是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果D.人的紅細(xì)胞能合成血紅蛋白,而胰島B細(xì)胞能合成胰島素是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果「即時應(yīng)用」√解析:同一個體的小腸上皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞是經(jīng)細(xì)胞分化而來,兩者所含基因相同;蛙和人屬于不同的生物,蛙的紅細(xì)胞和人的紅細(xì)胞形態(tài)不同的原因是所含基因不同;同一個體的不同細(xì)胞有不同蛋白質(zhì),這是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,但是同一個細(xì)胞蛋白質(zhì)不同,是因?yàn)樵摷?xì)胞表達(dá)了很多不同基因,不是基因選擇性表達(dá);同一個體的不同細(xì)胞所含基因都相同,人的紅細(xì)胞中合成了血紅蛋白,而胰島B細(xì)胞中合成了胰島素是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。2.科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞中基因有些表達(dá),有些不表達(dá)。在不同類型的細(xì)胞中,表達(dá)的基因大致分為兩類:一類是管家基因,即在所有細(xì)胞中都表達(dá)的基因,其產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本代謝所必需的;另一類是奢侈基因,即只在某類細(xì)胞中特異性表達(dá)的基因。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.同一個體不同細(xì)胞含有的奢侈基因不同B.呼吸酶、ATP水解酶相關(guān)基因?yàn)楣芗一駽.細(xì)胞分化的本質(zhì)是奢侈基因的選擇性表達(dá)D.已分化的細(xì)胞,一般不能轉(zhuǎn)化為其他類型細(xì)胞√解析:同一個體多種體細(xì)胞之間的管家基因和奢侈基因都相同,只是奢侈基因發(fā)生選擇性表達(dá);呼吸酶每個細(xì)胞都應(yīng)該有,ATP水解酶每個細(xì)胞都有,所以相關(guān)基因是管家基因;奢侈基因每個細(xì)胞都有,但只在特定細(xì)胞中表達(dá),故細(xì)胞分化的本質(zhì)是奢侈基因的選擇性表達(dá);細(xì)胞分化通常是不可逆的,即已分化的細(xì)胞,一般不能轉(zhuǎn)化為其他類型細(xì)胞。長句應(yīng)答細(xì)胞分化程度和分化能力的關(guān)系通常是

。分化程度越低的細(xì)胞,分化能力越強(qiáng)探究二細(xì)胞的全能性及干細(xì)胞「問題情境」1.如圖是以一小塊胡蘿卜根韌皮部的一些細(xì)胞為材料,培育出能開花結(jié)果的胡蘿卜植株的過程。(1)從上述實(shí)驗(yàn)中可以得出什么結(jié)論?提示: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。(2)如果將胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞換成其他已高度分化的植物細(xì)胞,在適宜的條件下,這些細(xì)胞也能形成新的植株嗎?為什么?提示:能。因?yàn)橐逊只闹参锛?xì)胞中都有一套和受精卵相同的染色體,具有發(fā)育成完整個體的全部遺傳信息,在某些特定的情況下,它就可以經(jīng)分裂和分化形成完整的生物體。(3)植物體上的細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性,而是分化成了不同的組織和器官,這說明了什么?提示:說明植物細(xì)胞全能性的表達(dá)需要離體和一定的外界條件。2.科學(xué)家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做實(shí)驗(yàn),將它的腸上皮細(xì)胞的核移植到去核的卵細(xì)胞中,結(jié)果獲得了新的個體。(4)實(shí)驗(yàn)中將蝌蚪的腸上皮細(xì)胞核移植到去核卵細(xì)胞中,結(jié)果得到了新的個體。你能從這個實(shí)驗(yàn)中得出什么結(jié)論?提示:已分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核是具有全能性的。(5)請解釋細(xì)胞具有全能性的原因。提示:細(xì)胞內(nèi)含有生物生長發(fā)育所需的全套遺傳物質(zhì)。歸納總結(jié)細(xì)胞分化與細(xì)胞的全能性的比較項(xiàng)目細(xì)胞分化細(xì)胞的全能性原因細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)細(xì)胞內(nèi)含有本物種全套遺傳物質(zhì)特點(diǎn)①普遍性;②持久性;③穩(wěn)定性和不可逆性①高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性;②動物已分化的體細(xì)胞全能性受限制,但細(xì)胞核仍具有全能性;③全能性的體現(xiàn)要進(jìn)行誘導(dǎo)和離體培養(yǎng)結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能不同的細(xì)胞群形成完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞大小比較細(xì)胞分化程度有高低之分,如體細(xì)胞>生殖細(xì)胞>受精卵細(xì)胞全能性表達(dá)的難易程度不同,如受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)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(xì)胞仍然保持全能性;③一般情況下,分化程度越高,全能性相對越低3.下列關(guān)于細(xì)胞全能性的敘述,正確的是(

)A.植物種子萌發(fā)形成幼苗,說明植物細(xì)胞具有全能性B.細(xì)胞全能性的根本原因是細(xì)胞內(nèi)有能發(fā)育成完整個體的全套遺傳信息C.“壁虎斷尾后重新長出尾部”體現(xiàn)了動物細(xì)胞的全能性D.雌蜂未受精的卵細(xì)胞可以發(fā)育成雄蜂,說明動物細(xì)胞具有全能性「即時應(yīng)用」√解析:植物種子屬于器官,其萌發(fā)形成幼苗為自然生長過程,不能說明植物細(xì)胞具有全能性;細(xì)胞具有全能性的根本原因是細(xì)胞內(nèi)有能發(fā)育成完整個體的全套遺傳信息;“壁虎斷尾后重新長出尾部”體現(xiàn)了細(xì)胞的分裂、分化,全能性的體現(xiàn)首先需要細(xì)胞離體培養(yǎng);雌蜂未受精的卵細(xì)胞可以發(fā)育成雄蜂,只能說明動物的生殖細(xì)胞具有全能性。4.人的骨髓中有許多造血干細(xì)胞,它們通過增殖和分化,能不斷產(chǎn)生其他種類的細(xì)胞。如圖展示了造血干細(xì)胞分化成多種細(xì)胞的潛能。下列相關(guān)敘述錯誤的是(

)A.過程b表示細(xì)胞分化,得到的各種細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)均發(fā)生改變B.紅細(xì)胞、巨核細(xì)胞和單核細(xì)胞不同的根本原因是基因的選擇性表達(dá)C.造血干細(xì)胞分化成血小板和巨噬細(xì)胞,不能說明造血干細(xì)胞具有全能性D.各種干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn),為治療某些由組織或器官受損引起的疾病提供了可能√解析:圖中a表示細(xì)胞分裂,b是細(xì)胞分化,得到的各種細(xì)胞遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變;紅細(xì)胞、巨核細(xì)胞和單核細(xì)胞都是由造血干細(xì)胞分化來的,細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá);造血干細(xì)胞分化成血小板和巨噬細(xì)胞,說明其具有分裂和分化能力,但沒有形成完整的個體或其他各種細(xì)胞,因此不能體現(xiàn)細(xì)胞具有全能性;各種干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn),為治療某些由組織或器官受損引起的疾病提供了可能,例如多能干細(xì)胞可以分裂分化產(chǎn)生新的細(xì)胞,用于組織修復(fù)和再生等。長句應(yīng)答(1)迄今為止,人們還不能將高度分化的動物體細(xì)胞單獨(dú)培養(yǎng)成新的個體。只能通過核移植后得到新個體的原因是

。(2)病人移植正常的造血干細(xì)胞后能夠重建造血與免疫機(jī)能的原因是

。高度分化的動物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中可能存在某種抑制細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì),而卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)人體骨髓中的造血干細(xì)胞可通過分裂和分化形成紅細(xì)胞、白細(xì)胞、血小板等各種血細(xì)胞,補(bǔ)充到血液中去課堂小結(jié)思維導(dǎo)圖金句必備1.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。2.細(xì)胞分化的特點(diǎn)是持久性、普遍性。3.一般來說,細(xì)胞的分化程度越高,其全能性相對越低。4.植物細(xì)胞具有全能性,動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。5.實(shí)現(xiàn)細(xì)胞全能性的條件:離體、一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和適宜的溫度、pH等。6.干細(xì)胞是已分化的細(xì)胞,仍具有分裂、分化能力。隨堂檢測1.下列關(guān)于細(xì)胞分化的敘述,錯誤的是(

)A.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B.細(xì)胞分化的主要標(biāo)志是同一個體不同種類細(xì)胞中蛋白質(zhì)的種類不完全相同C.同一個體不同細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生穩(wěn)定性差異的根本原因是DNA發(fā)生改變D.細(xì)胞分化是個體發(fā)育的基礎(chǔ),可以發(fā)生在個體生長發(fā)育的任何時期√12341234解析:由于分化的細(xì)胞發(fā)生了基因的選擇性表達(dá),主要表現(xiàn)在同一個體不同種類細(xì)胞中蛋白質(zhì)的種類不完全相同;同一個體不同細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生穩(wěn)定性差異的根本原因是基因的選擇性表達(dá)。2.下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述中,不正確的是(

)A.受精卵在自然條件下能使后代細(xì)胞形成完整個體,因此全能性最高B.生物體內(nèi),細(xì)胞由于分化全能性不能表達(dá)C.卵細(xì)胞與受精卵一樣,細(xì)胞未分化全能性很高D.植物細(xì)胞離體培養(yǎng),在一定營養(yǎng)條件下能表現(xiàn)出全能性√2341解析:受精卵分化程度低,在自然條件下能形成完整個體,全能性最高;生物體內(nèi)的細(xì)胞由于未離體,且進(jìn)行基因的選擇性表達(dá),分化成不同的組織或器官,而不能表現(xiàn)全能性;卵細(xì)胞屬于已分化的細(xì)胞,卵細(xì)胞的全能性相較于受精卵低,兩者全能性不同;植物細(xì)胞在離體狀態(tài)及適宜的條件下培養(yǎng)能夠形成完整的植株個體,能表現(xiàn)出全能性。23413.下列有關(guān)干細(xì)胞的敘述,正確的是(

)A.干細(xì)胞已經(jīng)失去了分裂能力,但是有分化能力B.造血干細(xì)胞可以增殖分化成紅細(xì)胞和白細(xì)胞C.干細(xì)胞分裂分化成的細(xì)胞不能直接組成組織和器官D.干細(xì)胞在分化的過程中丟失了很多遺傳物質(zhì)√3412解析:干細(xì)胞是仍具有分裂和分化能力的細(xì)胞;造血干細(xì)胞是具有分裂和分化能力的細(xì)胞,其可以增殖分化成紅細(xì)胞和白細(xì)胞等;干細(xì)胞分裂分化成的細(xì)胞可以直接組成不同的組織和器官;細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá),細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)不變。4.科學(xué)家通過體外誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞,獲得了類似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞,稱為iPS細(xì)胞。該細(xì)胞能夠“轉(zhuǎn)化”為多種類型的動物體細(xì)胞,流程如下。下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)A.由iPS細(xì)胞能培育出各種體細(xì)胞的過程體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性B.成纖維細(xì)胞、iPS細(xì)胞和分化成的體細(xì)胞中具有不同的遺傳信息C.