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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(shuō)出細(xì)胞分化的概念及特點(diǎn)。(重點(diǎn)) 2．闡述細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)。 3．舉例說(shuō)明細(xì)胞的全能性。(難點(diǎn)) 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(gè)體 的潛能。 2．基礎(chǔ)：細(xì)胞中含有發(fā)育成完整個(gè)體所需要的 全部遺傳信息 。 3．植物細(xì)胞的全能性： (1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程： 韌皮部 細(xì)胞 ＋　　　

2、 　　　完整的植株 含有 植物激素 、無(wú)機(jī)鹽和糖類(lèi)等的培養(yǎng)液 (2)實(shí)驗(yàn)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(dòng)物細(xì)胞核的全能性： (1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程： 乳腺細(xì)胞的 細(xì)胞核 ＋ 去核 的卵細(xì)胞克隆動(dòng)物 (2)結(jié)論：已分化的動(dòng)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(dòng)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(lái)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(huì)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(guò)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(qiáng)的細(xì)胞是什么細(xì)胞？動(dòng)物細(xì)胞有沒(méi)有全能性？ 提示：受精卵；動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性。 4．同一個(gè)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(lái)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(mén)化

4、，提高了機(jī)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(zhǎng)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(lái)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(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。 (　√　) 7．干細(xì)胞是指動(dòng)物和人體內(nèi)無(wú)分裂、有分化能力的細(xì)胞。(　×　) 知識(shí)點(diǎn)1　細(xì)胞分化的過(guò)程及實(shí)質(zhì) Z　 1．細(xì)胞分化的過(guò)程 (1)圖解 (2)分析 ①?gòu)募?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(lèi)、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(shí)質(zhì)——基因的選擇性表達(dá) 同一個(gè)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(xiàng)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(lèi)增多 發(fā)生時(shí)間 從受精卵開(kāi)

6、始 發(fā)生在整個(gè)生命過(guò)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(shí)貼士 ①在細(xì)胞分化的過(guò)程中遺傳物質(zhì)并沒(méi)有發(fā)生改變。 ②細(xì)胞分化是伴隨整個(gè)生命過(guò)程的，但在胚胎時(shí)期達(dá)到了最大程度。 D　 典例1　關(guān)于細(xì)胞分化的說(shuō)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(huì)再回到原來(lái)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(lèi)的細(xì)胞特異的結(jié)構(gòu)和功能 ④一般不會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞核遺傳物質(zhì)的

7、改變 ⑤細(xì)胞分化的實(shí)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(shí)遺傳物質(zhì)一般不會(huì)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(shuō)法錯(cuò)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(shí)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(guò)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(shí)期，也發(fā)生在生物

8、體的其他生命過(guò)程中，但在胚胎時(shí)期分化程度達(dá)到最大。 知識(shí)點(diǎn)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(gè)體的潛能。 (2)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞全能性的三個(gè)條件 ①離體：細(xì)胞脫離原來(lái)的母體，單獨(dú)培養(yǎng)。 ②一定的營(yíng)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(xiàng)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(gè)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(dòng)物細(xì)胞) 關(guān)系 ①細(xì)胞分化不會(huì)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(shuō)來(lái)，細(xì)胞分化程度越高，全能性越難以實(shí)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(diǎn)提示 (1)細(xì)胞全能性以產(chǎn)生完整個(gè)體為標(biāo)志，若無(wú)完整個(gè)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(dòng)物細(xì)胞因具有該物種全套的遺傳物質(zhì)；盡管沒(méi)有實(shí)驗(yàn)成功，但理論上具有全能性；而動(dòng)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(dòng)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(lèi)： 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(gè)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(zhuān)能干細(xì)胞：可發(fā)育成專(zhuān)門(mén)的組織和器官，如神經(jīng)干細(xì)胞。 ②根據(jù)干細(xì)胞的來(lái)源可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞兩類(lèi)。 知識(shí)貼士 證明細(xì)胞具有全能性實(shí)例的判斷 ——已分化的細(xì)胞 ——離體(體外培養(yǎng)) ——形成完整個(gè)體　 D　 典例2　下列哪種細(xì)胞的全能性最容易表達(dá)出來(lái)(　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(gè)體的潛能。從理論上講，每一個(gè)分化的細(xì)胞中都含有一整套控制該生物個(gè)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(kāi)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(dòng)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(lái)。 方法點(diǎn)撥：細(xì)胞全能性的比較 植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞； 受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞； 分裂能力強(qiáng)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(cuò)誤的是(　A　) A．克隆綿羊“多利”的誕生證

12、明了動(dòng)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(gè)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(shuō)明整個(gè)動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)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(huì)以圖解的形式表示，如圖所示。 (1)在過(guò)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(guò)程②表示一個(gè)細(xì)胞分成兩個(gè)細(xì)胞，這是細(xì)胞的分裂。過(guò)程④表示細(xì)胞的體積由小變大，這是細(xì)胞的生長(zhǎng)。 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(cuò)誤的是(　A　) A．a(chǎn)過(guò)程表示細(xì)胞生長(zhǎng)，該過(guò)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(guò)程是細(xì)胞增殖，該過(guò)程是c過(guò)程的基礎(chǔ) C．c過(guò)程是細(xì)胞分化，該過(guò)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(huì)再

14、變成細(xì)胞③或④ [解析]　細(xì)胞經(jīng)a過(guò)程后體積變大，所以該過(guò)程為細(xì)胞生長(zhǎng)，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(xiàng)錯(cuò)誤。b、c過(guò)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(xiàng)正確。細(xì)胞分化一般是不可逆的，所以三種血細(xì)胞不會(huì)再變成細(xì)胞③或④，D項(xiàng)正確。 典例4動(dòng)物和人體內(nèi)具有分裂和分化能力的細(xì)胞稱(chēng)為干細(xì)胞。下列針對(duì)圖的敘述中，錯(cuò)誤的是(　D　) A．a(chǎn)過(guò)程表示干細(xì)胞能自我更新 B．b、c過(guò)程表示干細(xì)胞具有分化能力 C．a(chǎn)、b、c過(guò)程中，細(xì)胞的遺傳信息表達(dá)情況不同 D．b過(guò)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(guò)程表示干細(xì)胞通過(guò)分裂生成干細(xì)胞，即干細(xì)胞的自我更新；干細(xì)胞通過(guò)b、c過(guò)程形成了不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)的細(xì)胞，故b、c過(guò)程為細(xì)胞的分化過(guò)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(gè)體發(fā)育過(guò)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(guò)程。 (2)實(shí)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(méi)有發(fā)生變化。(3)特點(diǎn)：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(mén)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(gè)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(guò)有絲分裂增殖而來(lái)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(gè)體的潛能。 (3)動(dòng)物細(xì)胞全能性：高度特化的動(dòng)物細(xì)胞，從整個(gè)細(xì)胞來(lái)說(shuō)，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