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第2节细胞的分化,学习视点,明确目标,1.理解细胞分化的过程、概念、原因和意义 2.举例说明细胞的全能性 3.进行有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析,关注重难点,1.细胞分化的概念和意义 2.细胞全能性的概念及应用 3.干细胞的研究及应用,一、细胞分化 1概念 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生 的过程。 2特点 (1)细胞分化是一种 的变化。 (2)一般来说，分化了的细胞一直保持 的状态，直到死亡。 (3)细胞分化是生物界中 的生命现象。 3意义 (1)是生物 的基础。 (2)使多细胞生物体中的细胞趋向 ，有利于提高各种 的效率。 4原因 在个体发育过程中，不同的细胞中 的执行情况不同。,稳定性差异,持久性,分化后,普遍存在,个体发育,专门化,生理功能,遗传信息,二、细胞的全能性 1概念 已分化的细胞，仍然具有发育成 的潜能。 2植物细胞的全能性 (1) 的植物细胞仍具有全能性。 (2)应用： 通过 ，快速繁殖花卉和蔬菜等作物。 拯救珍稀濒危物种。 与 结合培育作物新类型。 3动物细胞的全能性 (1)已分化的动物体细胞的 仍具有全能性。 (2)目前，还不能将已分化的动物体细胞培养成新个体。 4干细胞 (1)特点： 具有 能力。 在动物和人体内，数量 。 (2)举例：人骨髓中的许多造血干细胞能通过增殖和分化不断产生红细胞、白细胞和血小板。,完整个体,高度分化,植物组织培养,基因工程,细胞核,分裂和分化,很少,一、细胞分化 1教材问题探讨分析 读教材P117P118，观察图68、69、610，回答下列问题： (1)试从细胞水平和分子水平上分析，同种生物的不同细胞其结构和功能不同的原因？ 提示：细胞水平：细胞分化的结果。 分子水平：基因选择性表达的结果。 (2)由同一细胞增殖产生、经过细胞分化形成的各种细胞内，细胞器数目、细胞质基质成分相同吗？ 提示：不同。因分化形成的各种细胞的功能不同，故可判断其内的细胞器数目、细胞质基质成分不同。 (3)细胞分化后，其内的遗传信息是否改变？并分析原因。 提示：没有。因为从最终来源上看，生物体不同细胞均来自受精卵的有丝分裂，由于有丝分裂中遗传信息几乎不发生变化，因而同一生物体内不同细胞含有几乎相同的遗传信息。,2判断下列说法是否正确 (1)多细胞生物通过细胞分化形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。( ) (2)细胞分化仅发生在胚胎时期。 ( ),二、细胞的全能性 1教材问题探讨分析 阅读教材P119内容，仔细观察图611，回答下列问题： (1)生物体内的细胞不会表现其全能性，而是分化成不同的组织、器官，其原因是什么？ 提示：在特定的时间和空间条件下，不同的细胞由于基因选择性表达出不同的蛋白质，生物体内的细胞不能表现出其全能性，而是分化成不同的组织、器官。 (2)植物细胞全能性的表达需要什么条件？ 提示：在离体状态下。 需要适宜的水、无机盐、有机营养。 需要激素。 需要适宜的温度、pH等条件。,2判断下列说法是否正确 (1)同一生物体的所有正常体细胞都具有全能性。( ) (2)精子、卵细胞只含有生物体细胞内一半的遗传物质，所以没有全能性。( ) (3)动物克隆技术的成功，证明了高度分化的动物细胞的全能性。( ) (4)随着细胞分化程度的提高，细胞的全能性会逐渐丧失。( ),一、细胞分化,1实质 各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同的细胞中遗传信息的执行情况不同(基因的选择性表达)，如图所示,2对细胞分化过程的理解 (1)从细胞水平分析：细胞的形态、结构和功能发生改变。 (2)从亚显微结构水平分析：细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。 (3)从分子水平分析： 蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。 基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分化的根本原因。,3细胞分裂、细胞分化与个体发育的关系 (1)图示：,(2)联系：个体发育是细胞分裂、细胞分化的结果。大多数多细胞生物是由受精卵发育而来的，在细胞分裂的基础上，通过细胞分化逐渐发育为成体，其中，细胞分化是生物个体发育的主要过程。,二、细胞全能性,1物质基础：细胞中有发育成生物体所需要的全套遗传信息。 2原因：体细胞一般都是由受精卵通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体，携带有相同的DNA分子。因此，分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。 3差异 (1)植物细胞的全能性易于表达，而动物细胞的全能性虽受到极大限制，但动物细胞核的全能性仍可以表达。 (2)同一生物体全能性的高低：受精卵生殖细胞体细胞。 (3)随着细胞分化程度的不断提高，细胞全能性的表现能力逐渐变小。 (4)与细胞的分裂能力呈正相关，即分裂能力越强，全能性越大。,观察图中细胞的形态、结构变化和数目变化，回答问题：,(1)、的过程叫做_。 (2)的过程叫做_。 (3)的过程叫做_。 (4)组成、的细胞_、_和_不同，因此它们属于不同的_。 (5)所示各细胞群中，具有分裂能力的是标号_所示的细胞群，其中分裂能力最强的是_，全能性最高的是_。,解析 分析图示，可以得出细胞群、均来自于细胞群经有丝分裂产生的子细胞。、三个细胞群细胞的形态不同，结构基本相同(都有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核)，但发生了分化，依据形态、结构与其功能相适应的原理，、的细胞功能不同，它们属于不同的组织。从、过程中，细胞在形态、结构和生理功能上产生了稳定性差异，这种变化叫细胞分化。，一个细胞分裂成两个细胞，这是细胞分裂，细胞的体积由小变大，这是细胞生长。分裂能力越强，全能性就越高，由图可判断的分裂能力最强，其全能性也最高。 答案 (1)细胞分化 (2)细胞分裂 (3)细胞生长 (4)形态 结构 生理功能 组织 (5)、 ,细胞分裂和细胞分化的关系 (1)细胞分裂主要增加细胞的数目，细胞的种类不变，细胞分化主要增加细胞的种类，细胞数目不变。 (2)细胞分裂是细胞分化的基础。,下列有关细胞的全能性说法不正确的是( ) A植物组织培养成功表明高度分化的植物细胞具有全能性 B动物克隆成功表明高度分化的动物细胞具有全能性 C细胞具有全能性是因为具有该生物的全套遗传物质 D全能性的大小依次为：受精卵生殖细胞；植物体细胞动 物体细胞 解析 细胞具有全能性的基础是因为细胞中含有该生物的全套遗传物质。动物克隆成功表明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，因为该过程中处理的是动物细胞核。分化程度低的细胞的全能性更易体现。 答案 B,课堂归纳,网络构建,填充：持久 稳定 普遍 基因的选择性表达 离体 外界条件 细胞核,1细胞分化的实质是基因的选择性表达。 2细胞分化的特点：持久性、普遍性和稳定性。 3细胞的分化程度越高，细胞全能性相对越低。 4植物细胞具有全能性，动物细胞的细胞核具有全能性。 5实现细胞全能性的条件：离体、一定的营养物质、激素和适宜的温度、pH等。,关键语句,1细胞分化的实质是( ) A基因组的改变 B基因的选择性表达 C细胞器数量和种类的变化 D细胞亚显微结构的变化 解析：选B 细胞分化的实质是基因的选择性表达，从而导致细胞的形态、结构和生理功能上发生稳定差异。,2细胞分化过程中，一般不会出现的是( ) A细胞表面结构的改变 B细胞器种类和数量的改变 C蛋白质种类和数量的改变 D细胞核中遗传物质的改变 解析：选D 细胞分化的过程即基因选择性表达的过程，细胞核中遗传物质并未发生改变。,3(上海高考改编)由细胞形态判断，下列细胞中最可能具有细胞周期的是( ),解析：选B 由图可知，A是精子、C是肌细胞、D是神经细胞，均是已分化的细胞，丧失了分裂能力。而B所示的细胞从形态上看，仍处于原始状态，没有分化，可连续分裂，具有细胞周期。,4如图所示的细胞类型转换过程为( ),A细胞融合 B细胞生长 C细胞分裂 D细胞分化 解析：选D 由图可知，全能干细胞经过一系列转换过程形成了红细胞，细胞在形态、结构和生理功能上出现了稳定性差异，属于细胞分化。,5植物细胞表现出全能性的必要条件是( ) A给予适宜的营养和外界条件 B导入其他植物细胞的基因 C脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件 D将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内 解析：选C 离体的植物细胞、组织、器官，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可以表现出全能性，发育成完整的植株。,6如图是高等生物个体发育过程中细胞发生的变化，请仔细观察，回答问题。,(1)图示的高等生物个体发育是从_开始的。 (2)由到，细胞的体积增大、数目增多，细胞经历了_和_过程。 (3)由到，由于细胞_，细胞的_、_和_发生了稳定性的差异，细胞的这种变化是基因在机体发育过程中_的结果。,解析：高等生物个体发育的起点是受精卵。经细胞分裂、细胞分化形成不同的组织、器官和系统，进而发育成完整的生物体。 答案：(1)受精卵 (2)生长 分裂 (3)分化 形态 结构 生理功能 选择性表达,(时间：45分钟；满分：100分) 一、选择题(每小题5分，共50分),1下列有关细胞分化的说法错误的是( ) A细胞分化与生物发育有密切关系 B细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象 C细胞分化仅发生在胚胎时期 D细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程 解析：选C 细胞分化是生物个体发育的基础；是生物界普遍存在的生命现象；细胞分化发生在生物个体发育的整个生命过程中，在胚胎时期达到最大程度；细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异现象，其实质是基因选择性的表达。,2下列能说明某细胞已经发生分化的是( ) A进行ATP的合成 B进行蛋白质的合成 C存在血红蛋白 D存在呼吸氧化酶 解析：选C 特异性蛋白合成的实质在于基因选择性的表达，因此，看某细胞是否已发生分化，关键看细胞的特异性蛋白质是否合成。血红蛋白是红细胞的特异蛋白，具有运输氧气的作用，故C正确。,3细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列说法错误的是 ( ) A细胞分化发生在生物体的整个生命进程中 B细胞分化是由于在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同造成的 C未离体的植物体细胞不会表现出全能性 D细胞分化过程中细胞的功能不发生改变 解析：选D 分化的细胞在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异，这是基因选择性表达的结果。,4下列有关细胞全能性的叙述，正确的是( ) A植物组织培养繁育花卉所利用的原理是植物细胞具有全能性 B克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性 C一般情况下花粉不发育成植株，说明花粉细胞不具有全能性 D愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性 解析：选A 细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能，最终发育成的一定是一个个体，不能是其他的，如愈伤组织。克隆羊的诞生说明动物的细胞核具有全能性。由花粉细胞发育为植株需具备一定条件。,5如图为人体某细胞所经历的各个阶段示意图，图中为不同的细胞，ac表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述错误的是( ),A与相比，的分化能力减弱 B的mRNA种类完全不同 Cb过程异常，细胞可能发生癌变 D进入c过程的细胞，细胞核体积变大，酶活性降低 解析：选B 为分化的细胞，同一生物体的不同分化的细胞中基因是选择性表达的。管家基因转录的mRNA是相同的，奢侈基因转录的mRNA不同。,6动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对图中的相关叙述中，错误的是( ),Aa过程表示干细胞能自我更新 Bb、c过程表示干细胞具有分化能力 Ca、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同 Db过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用 解析：选D 细胞分化形成不同的细胞和组织，不同组织组成器官，而不是细胞直接组成器官。,7下列对于细胞分化不同水平的分析，不正确的是( ) A从细胞水平分析，细胞分化是由于细胞形态、结构和功能改变的结 果 B从细胞亚显微结构水平分析，细胞分化是由于细胞器的种类数目、 形态、结构、功能改变的结果 C从蛋白质分子的角度分析，细胞分化是由于蛋白质种类、数量、功 能改变的结果，这是细胞分化的根本原因 D从核酸分子的角度分析，细胞分化是由于基因选择性表达的结果 解析：选C 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。从核酸分子的角度分析，细胞分化是由于基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因。,8分析以下事实：胡萝卜韧皮部细胞通过培养能发育成完整植株；绵羊乳腺细胞核移入去核卵细胞中，能发育成有生殖能力的绵羊。基于以上事实，下列选项错误的是( ) A高度分化的动物细胞都具有全能性 B高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性 C分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中，并未消失 D高度分化的植物细胞具有全能性 解析：选A 事实可证明植物细胞的全能性，事实只能证明动物细胞的细胞核具有全能性。细胞具有全能性的原因是生物体的每个细胞中都含有该物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。,9对于白血病患者，目前较为成功的治疗方法主要是骨髓移植。其主要原理是利用正常人的骨髓中的造血干细胞来产生正常的白细胞，从而使病人的生理机能恢复正常。那么，在造血干细胞形成白细胞的过程中经过了哪两个过程( ) A先细胞分裂，后细胞分化 B先细胞分化，后细胞分裂 C先细胞融合，后细胞分裂 D先细胞融合，后细胞分化 解析：选A 由造血干细胞到正常白细胞的过程是，首先造血干细胞进行分裂产生众多的子细胞，然后一些子细胞进行分化形成正常的白细胞。,10对植物细胞全能性的叙述，正确的是( ) A植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因 B高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C动物细胞的全能性是进行造血干细胞组织培养的理论基础 D植物体内细胞没有表现出全能性，这是各部位细胞所含基因不同的结果 解析：选B 植物体除体细胞外，生殖细胞中也具有发育成完整个体所必需的全部基因；高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性，动物细胞培养是进行造血干细胞组织培养的理论基础；植物体内细胞没有表现全能性，这是各部位细胞所含基因选择性表达的结果。,二、非选择题(共50分) 11(15分)如图是某细胞增殖和分化的概念图，据图回答下列有关问题。,(1)A表示的是_过程，B表示的是_过程。 (2)b、c、d、e具有相同的_。 (3)若e能合成血红蛋白，则b、c、d都_(选填“不能”或“能”)合成，其原因是_。 (4)若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，则说明d具有_性。 (5)a、b、c、d、e这五个细胞相比，哪一个细胞的全能性最大？_。 (6)由相同的b或相同的c共同组成的结构层次为_，由b、c、d、e共同组成的结构层次为_。,解析：(1)A过程是一个细胞分裂成多个细胞的过程，B过程是分裂后的细胞形成各种不同形态、结构和功能细胞的过程，这属于细胞分化。(2)细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质，所以b、c、d、e具有相同的遗传信息或遗传物质。(3)细胞分化是基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，e能合成血红蛋白，而其他种类的细胞内的血红蛋白基因处于关闭状态。(4)植物细胞的全能性较高，可以在体外条件下培养成一个植物体。(5)分裂能力越强的细胞，全能性越高，所以a细胞全能性最高。(6)由形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一起构成组织，不同的组织按照一定的次序结合在一起构成器官。,答案:(1)细胞增殖 细胞分化 (2)遗传信息或染色体数 (3)不能 控制合成血红蛋白的遗传信息处于关闭状态 (4)全能 (5)a (6)组织 器官,12(15分)根据下面的图示，完成下列问题。,解析：(1)经过过程后，细胞形态发生了改变，故为细胞分化过程。(2)红细胞是由造血干细胞分化而来的，故A是造血干细胞。目前，白血病患者常通过骨髓移植，植入正常人的造血干细胞，使患者正常造血及免疫功能得以重建。(3)成熟红细胞中无各种细胞器，故呼吸方式只能是无氧呼吸。原核细胞与真核细胞相比，原核细胞具有拟核。,(1)图中分别表示多细胞生物细胞分裂和_过程，是多细胞生物生长、发育、繁殖、遗传和变异的基础。 (2)若细胞C是成熟的红细胞，那么细胞A是_，主要分布在_，对于白血病人来说，医学上常采用_的方法，使患者正常的造血及免疫功能得以重建。 (3)成熟红细胞中无核、无_(细胞器)，所以红细胞中呼吸作用的方式为_(填反应式)。原核细胞的无核与成熟红细胞的无核相比，原核细胞具有_。成熟红细胞具有运输氧气的能力与细胞内含有_有关。,答案：(1)细胞分化 (2)造血干细胞 骨髓 骨髓移植(造血干细胞移植) (3)线粒体 C6H12O62C3H6O3少量能量 拟核 血红蛋白,酶,13(20分)高度分化的动物细胞分化潜能变窄，它的全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性。请利用性成熟的青蛙作为实验材料，设计一个实验方案证明上述说法。 (1)实验的大体思路是：先把完整的体细胞单独培养，证明_；再将_植入_，看能否表现出全能性。 (2)根据上述思路设计的实验步骤是： 第一步：取正常的雄性青蛙的体细胞直接进行细胞培养，观察其能否形成一只完整的青蛙。 第二步：准备若干个正常雄性青蛙的体细胞和雌性青蛙的卵细胞。 第三步：_。 第四步：将第三步形成的重组细胞进行细胞培养，观察能否形成完整的青蛙。 (3)实验结果：_。 (4)结论：_。 (5)有人推测，卵细胞细胞质中的物质X是促进体细胞的细胞核全能性发挥的物质，若要证明这一推断，请写出简单的设计思路：_。,解析：要证明高度分化的动物细胞分化潜能变窄，全能性受到限制，而细胞核仍具有全能性，可先直接单独培养青蛙的成熟体细胞，再将体细胞的细胞核植入去核的卵细胞内进行培养，比较其培养结果。若要进一步证明物质X的作用，可将物质X注入正常青蛙的体细胞的细胞质中，离体状态下，再给予适宜的条件进行培养，看其能否发育成一只完整的青蛙。,答案：(1)高度分化的细胞的全能性受到限制 体细胞的细胞核 去核的卵细胞中 (2)将卵细胞的细胞核去除，取体细胞的细胞核导入去核的卵细胞中，形成重组细胞 (3)单独培养完整的青蛙体细胞不能形成完整的青蛙，培养重组细胞，则能形成完整的青蛙 (4)高度分化的细胞其全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性 (5)将物质X注入正常青蛙体细胞的细胞质中，离体状态下，给予适宜条件培养，观察能否发育成一只完整的青蛙,
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