2024-2025版高中生物第5章細胞增殖分化衰老和凋亡第二節(jié)第1課時細胞分化和全能性學(xué)案蘇教版必修1

PAGEPAGE1第1課時細胞分化和全能性[學(xué)習(xí)目標]1.說出細胞分化的概念。2.理解細胞分化的特點、實質(zhì)及意義。3.舉例說明細胞的全能性。一、細胞分化的概念及特點1.概念2.舉例：造血干細胞分化為紅細胞、血小板、白細胞等。3.特點(1)細胞分化是一種長久性的變更。(2)細胞分化是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象。4.結(jié)果：能夠增加細胞的類型，不同類型的細胞構(gòu)成了生物體的組織和器官，執(zhí)行不同的生理功能。5.意義：細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)。6.實質(zhì)：細胞分化與基因選擇性的表達有關(guān)。下圖是細胞分化的示意圖，請分析：1.A、B基因中，細胞甲、乙含有的基因和表達的基因分別是哪種？答案細胞甲含有的是A和B基因，表達的是A基因；細胞乙含有的是A和B基因，表達的是B基因。2.細胞甲、乙都要進行呼吸作用，都要合成相關(guān)的酶，據(jù)此推斷細胞甲、乙中DNA和蛋白質(zhì)的種類是否相同？答案DNA相同，蛋白質(zhì)不完全相同。3.通過以上推理可知，細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達(程序性表達)。4.細胞分裂和細胞分化與個體的生長發(fā)育有什么關(guān)系？答案細胞分裂使細胞數(shù)量增多，是個體生長的基礎(chǔ)；細胞分化使細胞種類增多，是個體發(fā)育的基礎(chǔ)。個體生長發(fā)育是細胞分裂和細胞分化共同作用的結(jié)果。關(guān)鍵點撥細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達，也就是在不同的細胞中表達的基因不完全相同，但是細胞分化過程中遺傳物質(zhì)DNA是不變的。細胞分化使細胞種類增多，是個體發(fā)育的基礎(chǔ)。1.圖中甲、乙、丙分別表示某人體內(nèi)的幾種細胞，它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能各不相同的根本緣由是()A.DNA的結(jié)構(gòu)不同B.遺傳信息的表達狀況不同C.遺傳物質(zhì)不同D.線粒體結(jié)構(gòu)不同答案B解析題中甲、乙、丙是由同一個受精卵經(jīng)過增殖、分化形成的，它們的遺傳物質(zhì)相同，DNA的結(jié)構(gòu)相同，線粒體的結(jié)構(gòu)也相同，只是含量不同而已。它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能各不相同的根本緣由是基因的選擇性表達，即遺傳信息的表達狀況不同。2.下列關(guān)于細胞分裂和細胞分化的敘述，錯誤的是()A.生物體的生長發(fā)育是細胞分裂和細胞分化的結(jié)果B.生物體通過細胞分化，細胞之間漸漸發(fā)生了穩(wěn)定性的差異C.細胞分裂是細胞分化的基礎(chǔ)D.細胞分化過程中細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)發(fā)生了變更答案D解析個體發(fā)育首先是細胞經(jīng)有絲分裂使細胞數(shù)目增多，在此基礎(chǔ)上，不同細胞選擇表達不同的基因，從而實現(xiàn)細胞分化，但分化的細胞內(nèi)含有相同的遺傳物質(zhì)；細胞分裂是細胞分化的基礎(chǔ)，細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果。深化拓展從不同的水平分析細胞分化(1)從細胞水平分析：是細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能變更的結(jié)果。(2)從亞顯微結(jié)構(gòu)水平分析：是細胞器的數(shù)目及細胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能變更的結(jié)果。(3)從分子水平分析①蛋白質(zhì)角度：是蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能變更的結(jié)果。②基因角度：基因選擇性表達的結(jié)果，這是細胞分化的根本緣由。二、細胞的全能性1.概念：已經(jīng)分化的細胞仍舊具有發(fā)育成完整個體的潛能。2.斯圖爾德試驗(1)過程：胡蘿卜根韌皮部的組織塊eq\o(→,\s\up7(離體),\s\do5(誘導(dǎo)))愈傷組織→擴大培育→試管苗eq\o(→,\s\up7(移栽大田))胡蘿卜植株。(2)結(jié)論：離體的植物細胞能夠發(fā)育成完整的植株。3.植物組織培育技術(shù)(1)原理：植物細胞的全能性。(2)過程：將離體的植物組織或細胞在相宜的條件下培育成完整植株。(3)意義：在較短的時間內(nèi)繁殖大量的苗木，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟價值。1.下圖是胡蘿卜的組織培育過程，請分析：(1)植物體上的細胞沒有表現(xiàn)出全能性，而是分化成了不同的組織和器官，這說明植物細胞全能性的表達須要什么條件？答案植物細胞全能性的表達須要在離體條件下并須要肯定的外界條件。(2)圖中試管里的培育液應(yīng)當含有哪些物質(zhì)？答案植物激素、無機鹽和糖類等物質(zhì)。(3)植物細胞具有全能性的根本緣由是什么？答案已分化的細胞都有一整套和受精卵相同的遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成一個完整個體所須要的全部遺傳信息。2.下圖是克隆羊的培育過程，請分析：(1)假如干脆用B羊的乳腺細胞進行培育，能不能形成完整的個體？和植物細胞相比，有什么不同？答案不能發(fā)育成完整個體。這說明和植物細胞相比，動物分化的體細胞的全能性受到限制，但是細胞核仍具有全能性。(2)得到的克隆羊的性別等絕大部分的性狀應(yīng)當和哪只羊相同？答案和B羊相同。關(guān)鍵點撥植物細胞全能性的表達須要在離體條件下并須要肯定的外界條件，其中植物激素起著重要的作用；克隆動物的大部分性狀和供應(yīng)細胞核的個體相同。3.下列關(guān)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)臓顩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)生變更，細胞不能表現(xiàn)出全能性D.脫離了植株的芽，肯定能表現(xiàn)出全能性答案A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；離體的植物組織在相宜條件下才能表現(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(dǎo)致細胞不能表現(xiàn)出全能性而形成不同的組織、器官。4.下列發(fā)生了細胞分化且能體現(xiàn)體細胞全能性的生物學(xué)過程是()A.玉米種子萌發(fā)長成新植株B.小鼠骨髓造血干細胞形成各種血細胞C.小麥花粉經(jīng)離體培育發(fā)育成單倍體植株D.胡蘿卜韌皮部細胞經(jīng)組織培育發(fā)育成完整植株答案D解析A項，“細胞全能性”是指已經(jīng)分化的細胞仍舊具有發(fā)育成完整個體的潛能，選項A所述內(nèi)容是玉米的胚后發(fā)育過程；B項，“全能性”的結(jié)果是得到完整新個體，而不是得到細胞；C項，由于題干中要求體現(xiàn)的是“體細胞全能性”，花粉屬于生殖細胞；D項，胡蘿卜韌皮部細胞是已分化的體細胞，經(jīng)組織培育后得到了完整的新植株，故D正確。易混辨析“具有”全能性與“體現(xiàn)”全能性(1)理論上活細胞都具有全能性。(2)只有由細胞發(fā)育為完整個體，才能“體現(xiàn)”或“實現(xiàn)”細胞的全能性。(3)胚胎干細胞經(jīng)培育后形成心臟、肝臟等器官不是全能性的體現(xiàn)，緣由是并沒有形成完整的新個體。1.下列敘述，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)細胞分化使細胞趨向特地化，提高了機體生理功能的效率()(2)一般，同一個體不同分化細胞的遺傳信息相同()(3)同一個體骨髓干細胞與胰島細胞的遺傳信息不同，遺傳信息的執(zhí)行狀況也不同()(4)同一植物體的葉肉細胞和貯藏細胞來自一群彼此相像的早期胚胎細胞()(5)細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)()答案(1)√(2)√(3)×(4)√(5)√2.(2024·云南民族高校附屬中學(xué)月考)在下列自然現(xiàn)象或科學(xué)探討成果中，能為“動物細胞具有全能性”觀點供應(yīng)干脆證據(jù)的是()A.壁虎斷尾后重新長出尾部B.蜜蜂未受精的卵細胞發(fā)育成雄蜂C.用體外培育的皮膚治療燒傷病人D.小鼠腺細胞的自我復(fù)制答案B解析依據(jù)細胞全能性的概念推斷，壁虎斷尾后重新長出尾部，用體外培育的皮膚治療燒傷病人，小鼠腺細胞的自我復(fù)制都是通過細胞的有絲分裂進行增殖的，均未發(fā)育成一個新的個體，A、C、D不符合題意；只有蜜蜂未受精的卵細胞發(fā)育成雄蜂符合細胞全能性的概念，B符合題意。3.(2024·牡丹江高一檢測)下列關(guān)于細胞分裂和分化的描述，錯誤的是()A.細胞分裂產(chǎn)生的新細胞都可以分裂B.已分化的細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量往往不完全相同C.發(fā)生分化后的細胞一般不能進行細胞分裂D.細胞分化前后細胞數(shù)目不變答案A解析細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達，使細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量往往不完全相同，B正確；發(fā)生分化后的細胞，一般不能進行細胞分裂，C正確；細胞分化會變更細胞的種類，但不會變更細胞的數(shù)目，D正確。4.下列四幅圖表示人體細胞的生命現(xiàn)象，其中肯定屬于細胞分化的是()答案D解析在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞經(jīng)細胞分裂產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上漸漸發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程叫細胞分化，其結(jié)果是細胞的種類增加。圖中A屬于細胞生長，B屬于細胞分裂，C屬于受精作用，D屬于細胞分化。5.如圖是某細胞增殖和分化的概念圖，據(jù)圖回答下列有關(guān)問題：(1)A表示的是____________過程，B表示的是____________過程。(2)b、c、d、e具有相同的________________。(3)若e能合成血紅蛋白，則b、c、d都________(填“不能”或“能”)合成，其主要緣由是_______________________。(4)若a為植物細胞，而d能在體外條件下培育成一個植物體，則說明d具有________性。(5)a、b、c、d、e這五個細胞相比，哪一個細胞的全能性是最高的？________。(6)由相同的b或相同的c共同組成的結(jié)構(gòu)層次叫______，由b、c、d、e共同組成的結(jié)構(gòu)層次叫________。答案(1)細胞增殖細胞分化(2)遺傳信息(或染色體、遺傳物質(zhì))(3)不能限制合成血紅蛋白的有關(guān)基因處于關(guān)閉狀態(tài)(4)全能(5)a(6)組織器官解析(1)A過程是一個細胞分裂成多個細胞的過程，是細胞增殖過程；B過程是分裂后的細胞形成各種不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的細胞的過程，是細胞分化過程。(2)細胞分化不會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)變更，已分化的細胞都含有保持本物種遺傳特性所須要的全套遺傳信息，所以b、c、d、e具有相同的遺傳信息(或染色體、遺傳物質(zhì))。(3)細胞分化是基因在特定時間和空間條件下選擇性表達的結(jié)果，e能合成血紅蛋白，其他種類的細胞內(nèi)限制合成血紅蛋白的基因自然關(guān)閉。(4)植物細胞的全能性較高，可以在體外條件下培育成一個植物體。(5)一般分裂實力越強的細胞，全能性越高。a細胞的分裂實力最強，所以全能性最高。(6)形態(tài)相像，結(jié)構(gòu)、功能相同的細胞聯(lián)合在一起構(gòu)成組織，不同的組織依據(jù)肯定的次序結(jié)合在一起構(gòu)成器官。題組一細胞的分化1.下列對細胞分化不同水平的分析，不正確的是()A.從細胞水平分析，細胞分化是細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能變更的結(jié)果B.從細胞的亞顯微結(jié)構(gòu)水平分析，細胞分化是細胞器的數(shù)目、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能及細胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能變更的結(jié)果C.從蛋白質(zhì)分子的角度分析，細胞分化是蛋白質(zhì)的種類、數(shù)量、功能變更的結(jié)果，這是細胞分化的根本緣由D.從核酸分子的角度分析，細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果答案C解析由一個或一種細胞經(jīng)細胞分裂產(chǎn)生的后代，在形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能上漸漸發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，就是細胞分化。從核酸分子的角度分析，細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，這是細胞分化的根本緣由。2.紅細胞是高度分化的細胞，下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.成熟的紅細胞不再分裂B.紅細胞壽命短是因為無酶系統(tǒng)C.紅細胞不存在細胞周期D.成熟的紅細胞無細胞核和線粒體答案B解析紅細胞成熟后已丟失分裂實力，因此無細胞周期，同時成熟的紅細胞無細胞核和線粒體，但紅細胞內(nèi)有生命活動，故紅細胞內(nèi)有相關(guān)的酶系統(tǒng)來催化。3.如圖所示為來自同一人體的3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、蛋白質(zhì)種類相同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，但汲取葡萄糖的方式相同答案C解析圖中三種細胞是受精卵分裂、分化的結(jié)果。細胞分化的實質(zhì)是基因選擇性的表達，遺傳物質(zhì)(基因、DNA)不發(fā)生變更，但細胞的形態(tài)、功能發(fā)生穩(wěn)定性差異，蛋白質(zhì)的種類發(fā)生變更；雖然各細胞的大小不同，但細胞中含量最多的化合物相同，都是水；葡萄糖進入不同細胞的方式可能不同，為幫助擴散或主動運輸。4.在細胞的生命歷程中，會出現(xiàn)分裂、分化等現(xiàn)象。下列敘述錯誤的是()A.細胞的有絲分裂對生物性狀的遺傳有貢獻B.哺乳動物的造血干細胞是未經(jīng)分化的細胞C.細胞分化是細胞內(nèi)基因選擇性表達的結(jié)果D.通過組織培育可將植物葉肉細胞培育成新的植株答案B解析細胞增殖是重要的細胞生命活動，是生物體生長、發(fā)育、繁殖、遺傳的基礎(chǔ)，而細胞增殖的主要方式是有絲分裂，A正確；哺乳動物的造血干細胞是已經(jīng)分化的多能干細胞，B錯誤；細胞分化的實質(zhì)是：個體發(fā)育過程中，在遺傳物質(zhì)的限制下合成特異性蛋白質(zhì)的過程，即細胞分化是細胞內(nèi)基因選擇性表達的結(jié)果，C正確；植物細胞具有全能性，借助植物組織培育技術(shù)，可將離體的植物葉肉細胞培育成新的植株，D正確。5.圖1、圖2表示同一人體內(nèi)的兩種細胞，這兩種細胞()A.組成元素種類相差很大B.C元素含量肯定相等C.蛋白質(zhì)的種類和含量相同D.組成染色體的成分均是DNA和蛋白質(zhì)答案D解析兩種細胞均已分化，蛋白質(zhì)的種類和含量均不同，C元素含量也不肯定相等，但組成元素種類基本相同。題組二細胞的全能性6.(2024·鹽城一中檢測)下列有關(guān)細胞全能性的敘述，錯誤的是()A.克隆綿羊“多莉”的誕生證明白動物細胞具有全能性B.細胞全能性產(chǎn)生的根本緣由是細胞內(nèi)有能發(fā)育成完整個體的全套遺傳信息C.斯圖爾德組織培育的勝利表明植物細胞具有全能性D.一般細胞分化程度越高，它的全能性就越低答案A解析克隆綿羊“多莉”的誕生僅表明白動物細胞核的全能性，不能說明整個動物細胞具有全能性；細胞具有全能性的根本緣由是細胞核內(nèi)有該種生物的全套遺傳信息；一般，細胞的分化程度越高，全能性也就越低；植物組織培育勝利表明植物細胞具有全能性。7.在多細胞生物體內(nèi)，細胞并沒有表現(xiàn)出全能性，這是因為()A.細胞經(jīng)分化而丟失了全能性B.細胞內(nèi)的基因表達有特定的時空選擇性C.不同細胞所含有的基因不同D.細胞經(jīng)過多次分裂而丟失了全能性答案B解析生物體內(nèi)的細胞，其基因在時間和空間上的表達具有選擇性，故不能表現(xiàn)出全能性。8.將經(jīng)處理后的胚胎干細胞移植到因胰島受損而患糖尿病的小白鼠體內(nèi)后，該鼠血糖濃度趨近正常。上述事實說明()A.該過程體現(xiàn)了胚胎干細胞的全能性B.移植的細胞中全部基因都得到表達C.干細胞經(jīng)處理后進行了定向分化D.移植的細胞具有無限增殖的實力答案C解析體現(xiàn)細胞的全能性須要形成一個完整的個體，A錯誤；移植的細胞中只有部分基因表達，B錯誤；胚胎干細胞進行了定向分化，分化成了胰島B細胞，使小鼠體內(nèi)胰島素分泌正常，C正確；移植的細胞不具有無限增殖的實力，D錯誤。9.下列試驗中能體現(xiàn)細胞全能性的有()①玉米花粉培育出植株②轉(zhuǎn)入貯存蛋白基因的向日葵細胞培育出植株③燒傷病人的健康細胞培育出皮膚④植物用種子繁殖后代⑤用懸浮培育的胡蘿卜單個細胞培育成可育的植株A.②④⑤ B.①②⑤C.③④⑤ D.①②③④⑤答案B解析玉米花粉培育出植株，體現(xiàn)了生殖細胞的全能性，①正確；轉(zhuǎn)入貯存蛋白基因的向日葵細胞培育出植株，體現(xiàn)了植物體細胞的全能性，②正確；燒傷病人的健康細胞培育出皮膚，并沒有形成新個體，不能體現(xiàn)細胞的全能性，③錯誤；種子不是一個細胞，因此用植物種子繁殖后代不能體現(xiàn)細胞的全能性，④錯誤；用懸浮培育的胡蘿卜單個細胞培育成可育的植株，體現(xiàn)了植物體細胞具有全能性，⑤正確。10.科學(xué)家將從患者肋骨中提取的軟骨細胞，在試驗室里先培育成球狀軟骨細胞，然后移入折成耳朵形態(tài)的塑料支架上，讓細胞在支架上繁殖生長，經(jīng)過體外培育后植入裸鼠背部，隨人耳支架降解消逝，老鼠背上就會長出人耳。這一探討成果說明()A.軟骨細胞內(nèi)的全部基因表達都很活躍B.軟骨細胞經(jīng)誘導(dǎo)可發(fā)生定向分化C.軟骨細胞的全能性并未表達D.軟骨細胞具有無限增殖的實力答案C解析軟骨細胞的基因表達具有選擇性，并非全部基因表達都很活躍，A項錯誤；人耳鼠的培育只是利用了軟骨細胞的分裂實力，B項錯誤；軟骨細胞沒有發(fā)育到個體階段，故該成果不能說明細胞的全能性得以表達，C項正確；軟骨細胞是正常體細胞，不能無限增殖，D項錯誤。11.如圖表示某生物體細胞發(fā)生的一系列變更過程，有關(guān)分析正確的是()A.過程①表示細胞生長B.過程②表示細胞分化C.過程③表示細胞分裂D.過程②染色體數(shù)目會減半答案A解析①表示細胞體積由小到大，為細胞生長；②表示細胞一分為二，細胞數(shù)目增加，為細胞分裂；③表示細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異，為細胞分化；體細胞分裂的方式為有絲分裂，子細胞和母細胞染色體數(shù)目一樣。12.胚胎干細胞是哺乳動物或人早期胚胎中的細胞，可以進一步分裂、分化成各種組織干細胞，再進一步分化成各種不同的組織。下列敘述不正確的是()A.各種組織干細胞分化形成不同組織細胞是基因選擇性表達的結(jié)果B.胚胎干細胞有細胞周期，神經(jīng)干細胞分化形成的神經(jīng)細胞沒有細胞周期C.造血干細胞分化形成紅細胞、白細胞的過程是不行逆的D.肝臟干細胞分化成肝臟細胞的過程體現(xiàn)了細胞的全能性答案D解析肝臟干細胞分化成肝臟細胞的過程未體現(xiàn)細胞的全能性，因為全能性必需是形成完整的個體。13.如圖是高等生物個體發(fā)育過程中發(fā)生的細胞變更，請細致視察，回答問題：(1)圖示的高等生物個體發(fā)育是從__________起先的。(2)由①到②，細胞的體積增大、數(shù)目增多，細胞經(jīng)驗了________和________的過程。(3)由②到③，由于細胞的__________，細胞的________________和________發(fā)生了穩(wěn)定性的差異，細胞的這種變更是基因在機體發(fā)育過程中______________________的結(jié)果。(4)若此過程發(fā)生在人體內(nèi)，則由4種細胞構(gòu)成組織，如小腸中具有汲取作用的________________、組成真皮的______________________、具有收縮特性的________________和調(diào)整人體各種生命活動的______________。答案(1)受精卵(2)生長分裂(3)分化形態(tài)、結(jié)構(gòu)生理功能選擇性表達(4)上皮組織結(jié)締組織肌肉組織神經(jīng)組織解析由圖示可以看出，生物個體發(fā)育起源于同一個細胞，就是受精卵，受精卵經(jīng)過一次分裂形成兩個相同的細胞，這兩個細胞長大后再連續(xù)分裂、生長、分化，最終形成各種形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能不同的細胞，組成各種組織，各種組織構(gòu)成不同的器官執(zhí)行不同的功能。14.細胞的基因可分為管家基因(全部細胞中均要表達的基因)和奢侈基因(不同類型細胞中特異性表達的基因)兩類，下表