同步新教材人教生物必修一新突破講義：第6章 第2節(jié)　細胞的分化 Word版含答案

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1、 第2節(jié)　細胞的分化 學習目標 核心素養(yǎng) 1．說明細胞分化及其意義。(重點) 2．舉例說明細胞的全能性。(重難點) 1．通過學習細胞分化和細胞的全能性，形成結(jié)構(gòu)與功能相適應的生命觀念。 2．通過比較細胞分化和細胞的全能性，養(yǎng)成歸納與比較的科學思維方法。 一、細胞的分化 1．概念 2．特點 (1)細胞分化是一種持久性的變化。 (2)一般來說，分化了的細胞一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。 (3)細胞分化是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象。 3．原因：細胞中基因選擇性表達的結(jié)果，即在個體發(fā)育過程中，不同的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。 4．結(jié)果：形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能都

2、有很大差別的組織和器官。 5．意義 (1)是生物個體發(fā)育的基礎。 (2)使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。 二、細胞的全能性 1．概念：細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。 2．類別 (1)植物細胞的全能性 ①實驗過程 胡蘿卜韌皮部細胞＋植物激素、無機鹽和糖類的培養(yǎng)液完整的植株。 ②結(jié)論：高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力。 ③應用：a.快速繁殖花卉和蔬菜作用； b．培養(yǎng)微型觀賞植株； c．拯救瀕危物種。 (2)動物細胞細胞核的全能性 ①實例：非洲爪蟾、克隆羊多莉、體細胞克隆猴“中中”

3、和“華華”。 ②結(jié)論：已分化的動物體細胞的細胞核仍具有全能性。 3．干細胞 (1)概念：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞。 (2)舉例：人骨髓中的許多造血干細胞，能通過增殖和分化，不斷產(chǎn)生紅細胞、白細胞和血小板，補充到血液中去。 1．細胞分化是一種持久性的變化，一般分化后的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)。 (　　) 2．細胞分化只發(fā)生于個體發(fā)育的胚胎時期。 (　　) 3．細胞分化后遺傳物質(zhì)會發(fā)生一定改變。 (　　) 4．植物組織培養(yǎng)說明高度分化的植物細胞具有全能性。 (　　) 5．干細胞具有分裂和分化能力。 (　　) 6．誘導干細胞發(fā)育成特定的組織、器官

4、，體現(xiàn)了動物細胞具有全能性。 (　　) 提示：1．√ 2．×　細胞分化發(fā)生在整個生命進程中。 3．×　細胞分化后遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變。 4．√　5.√ 6．×　細胞的全能性是細胞經(jīng)過分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整的有機體或分化成其他各種細胞的潛能或特性。 細胞的分化 [問題探究] 1．如圖表示某人體內(nèi)的幾種細胞，它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能各不相同。各細胞的遺傳物質(zhì)是否相同？為什么？ 提示：相同，因為這些細胞是通過有絲分裂產(chǎn)生的，有絲分裂的特點是遺傳物質(zhì)平均分配。 2．人體內(nèi)分化形成的神經(jīng)細胞和心肌細胞能否再恢復分裂能力？ 提示：不能恢復分裂能力。 3．下圖為人體中肌

5、肉細胞、未成熟紅細胞和神經(jīng)細胞的產(chǎn)生過程，仔細觀察圖示，探討下列有關(guān)問題： (1)細胞①、②、③含有的蛋白質(zhì)種類一定不相同嗎？ 提示：不完全相同。 (2)細胞①與細胞②形成的本質(zhì)區(qū)別是什么？ 提示：遺傳信息的執(zhí)行情況不同。 [歸納總結(jié)] 1．細胞分化的過程 (1)圖示 |←細胞分裂→|←細胞分化→|←分化的結(jié)果→| (2)分析 ①從細胞水平分析：細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變。 ②從亞顯微結(jié)構(gòu)水平分析：細胞器的數(shù)目及細胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能發(fā)生改變。 ③從分子水平分析： a．

6、蛋白質(zhì)角度：蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變。 b．基因角度：基因選擇性表達，即遺傳信息的執(zhí)行情況不同，這是細胞分化的根本原因。 2．細胞分化的實質(zhì) 就一個個體來說，各種細胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，但不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同，控制合成的蛋白質(zhì)不同。細胞分化的實質(zhì)就是基因的選擇性表達。如圖： 3．細胞分裂和細胞分化的比較 項目 細胞分裂 細胞分化 發(fā)生時間 從受精卵開始 發(fā)生在整個生命過程中 原因 細胞增殖需要 基因選擇性表達 結(jié)果 細胞數(shù)量增多 細胞種類增多 意義 保持了親子代間遺傳性狀的穩(wěn)定性 保證了生物體正常發(fā)育 聯(lián)系 細胞分裂是細胞分化

7、的基礎，兩者往往是相伴相隨的，隨分化程度加大，分裂能力逐漸下降 易錯提醒：有關(guān)細胞分化的三點提醒 (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。 1．如圖為人體某早期胚胎細胞所經(jīng)歷的生長發(fā)育階段示意圖，圖中甲、乙、丙、丁、戊為各個時期的細胞，a、b表示細胞所進行的生理過程。下列敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)過程是有絲分裂，b是細胞分化 B．乙和丙的染色體組成相同 C

8、．丁與戊因遺傳物質(zhì)不同而發(fā)生分化 D．甲、丁、戊中的蛋白質(zhì)不完全相同 C　[甲、乙、丙三個細胞形態(tài)一樣，故a表示有絲分裂，丁、戊與甲比，細胞形態(tài)發(fā)生了變化，故b表示細胞分化；乙和丙來自甲的有絲分裂，有絲分裂前后親子代遺傳物質(zhì)相同，染色體組成相同；乙、丙的遺傳物質(zhì)相同，由細胞分化形成丁、戊的過程中基因選擇性表達；由于甲、丁、戊細胞形態(tài)不同，故三種細胞基因選擇性表達產(chǎn)生的部分蛋白質(zhì)不同。] 2．如圖示人體干細胞分化形成的各類功能細胞的過程，有關(guān)說法正確的是(　　) A．干細胞分化成為各類功能細胞只發(fā)生在胚胎時期 B．細胞分化的直接原因是細胞內(nèi)產(chǎn)生了不同的蛋白質(zhì) C．圖中細胞形態(tài)功能

9、出現(xiàn)差異的根本原因是基因不同 D．這些細胞在人體內(nèi)能夠轉(zhuǎn)化為干細胞繼續(xù)增殖分化 B　[細胞分化發(fā)生在整個生命的進程中，只是在胚胎期達到最大限度。細胞分化的根本原因是基因的選擇性表達，使不同的細胞內(nèi)產(chǎn)生了不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)，不同結(jié)構(gòu)和功能的蛋白質(zhì)使細胞形態(tài)和功能產(chǎn)生差異。細胞分化是不可逆的，這些細胞在人體內(nèi)是不能轉(zhuǎn)化為干細胞繼續(xù)增殖分化的。] 細胞的全能性 [問題探究] 1．為什么胡蘿卜高度分化的韌皮部細胞，經(jīng)培養(yǎng)能形成與原來性狀相似的植株，表現(xiàn)出發(fā)育的全能性？ 提示：胡蘿卜韌皮部細胞內(nèi)含有該物種的全部遺傳信息。 2．斷尾的小壁虎再次長出新的尾巴屬于細胞的全能性嗎？ 提示

10、：不是。細胞的全能性是指已分化的細胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。 3．一粒種子萌發(fā)為幼苗，并長成參天大樹是否體現(xiàn)了細胞全能性？ 提示：沒有體現(xiàn)細胞的全能性，因為種子是植物的幼體，不是一個細胞。 [歸納總結(jié)] 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)育成完整新個體的潛能。 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

11、細胞全能性區(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(guān)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(guān)系：呈正相關(guān)，即分裂能力越強，全能性越大。 4．細胞分化與細胞全能性的關(guān)系 項目 細胞分化 細胞全能性 原因 不同細胞中的遺傳信息執(zhí)行情況不同 含有本物種全套遺傳物質(zhì) 結(jié)果 形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細胞 形成新的個體 關(guān)系 ①兩者發(fā)生過程中遺傳物質(zhì)都不發(fā)生改變。 ②細胞分化程度越高，具有的全能性越小 易錯提醒：細胞全能性的兩點提示 (1)植物種子發(fā)育成植

12、株不能體現(xiàn)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。 1．下列生物過程不能體現(xiàn)細胞全能性的是(　　) A．玉米種子萌發(fā)長成新植株 B．馬鈴薯根尖細胞培養(yǎng)成脫毒馬鈴薯苗 C．小麥花粉經(jīng)離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株 D．胡蘿卜根韌皮部細胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株 A　[細胞的全能性是分化的細胞發(fā)育成為完整生物個體的能力。玉米種子萌發(fā)長成新植株是植物生殖器官的自然生長發(fā)育現(xiàn)象，沒有體現(xiàn)細胞的全能性。小麥花粉經(jīng)離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株，體現(xiàn)的是生殖細胞具有全能性。馬鈴薯根尖細胞培養(yǎng)成脫毒馬鈴薯和胡

13、蘿卜根韌皮部細胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株都體現(xiàn)了體細胞的全能性。] 2．下列有關(guān)細胞的全能性說法不正確的是(　　) A．植物組織培養(yǎng)成功表明高度分化的植物細胞具有全能性 B．動物克隆成功表明高度分化的動物細胞具有全能性 C．細胞具有全能性是因為具有該生物的全套遺傳物質(zhì) D．全能性的大小受精卵>生殖細胞；植物體細胞>動物體細胞 B　[細胞具有全能性的基礎是細胞中含有該生物的全套遺傳物質(zhì)。動物克隆成功表明高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性，因為該過程中處理的是動物細胞核。分化程度低的細胞的全能性更易體現(xiàn)。] [課堂小結(jié)] 知識網(wǎng)絡構(gòu)建 核心語句背誦 1．細胞分化的實質(zhì)：細胞

14、中的基因選擇性表達的結(jié)果，即不同種類的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同，遺傳物質(zhì)并未改變。 2．細胞分化的特點：持久性、普遍性和穩(wěn)定性。 3．細胞分化的意義：(1)是個體發(fā)育的基礎；(2)使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。 4．細胞的分化程度越高，細胞全能性相對越低。 5．植物細胞具有全能性，動物細胞的細胞核具有全能性。 1．如圖所示的細胞類型轉(zhuǎn)換過程為(　　) A．細胞融合　　　 B．細胞生長 C．細胞分裂 D．細胞分化 D　[由圖可知，全能干細胞經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換過程形成了紅細胞，細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)了穩(wěn)定性差異，屬于細胞分化。]

15、 2．有關(guān)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 D　[細胞分化是細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上出現(xiàn)穩(wěn)定性差異的現(xiàn)象，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。] 3．在下列自然現(xiàn)象或科學研究成果中，能為“動物細胞具有全能性”這一觀點提供直接證據(jù)的是(　　) A．壁虎斷尾后重新長出尾部 B．蜜蜂的未受精卵細胞發(fā)育成雄蜂 C．用體外培養(yǎng)的皮

16、膚治療燒傷病人 D．小鼠腺細胞的自我復制 B　[要證明一個細胞具有全能性，則這個細胞必須能夠在一定條件下發(fā)育為個體，只有B項符合；A項屬于器官的再生；C項屬于細胞培養(yǎng)；D項屬于細胞的增殖。] 4．下列有關(guān)細胞全能性的敘述，正確的是(　　) A．玉米種子萌發(fā)成長為植株的過程體現(xiàn)了細胞的全能性 B．一般情況下，細胞的分化程度越高，細胞的全能性越低 C．生物體的每一個細胞都能完成該個體各方面的生理功能 D．胡蘿卜韌皮部細胞在任何條件下都可以表現(xiàn)出全能性 B　[玉米種子萌發(fā)成長為新植株屬于自然生長過程，不能體現(xiàn)細胞的全能性，A錯誤；一般情況下，細胞的分化程度越高，細胞的全能性越低，B正

17、確；多細胞生物體內(nèi)的任何一個細胞都不可能完成該個體的全部功能，C錯誤；胡蘿卜韌皮部細胞在離體條件下才可以表現(xiàn)出其全能性，D錯誤。] 5．細胞的基因可分為管家基因(所有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，下表為人體三種不同細胞中的基因存在及表達情況。請回答下列問題： 基因存在情況 基因表達情況 甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁 胰島B細胞 √ √ √ √ √ √ 眼晶狀體細 胞(胚胎中) √ √ √ √ √ √ 神經(jīng)細胞 √ √ √ √ √ √ (1)四種基因中屬于管

18、家基因的是_________________________。 (2)甲基因________(填“能”或“不能”)表示控制胰島素合成的基因，理由是_______________________________________________________ ____________________________________________________。 (3)細胞分化的實質(zhì)是________(填“管家基因”或“奢侈基因”)的選擇性表達。 (4)三種細胞都有甲、乙、丙、丁四種基因的根本原因是____________________________。三種細胞形態(tài)、功能表現(xiàn)不同，從

19、細胞結(jié)構(gòu)方面分析其原因是____________________________。 [解析]　(1)由題干分析知，管家基因在所有細胞中均要表達，因此丁基因?qū)儆诠芗一颉?2)甲基因只在胰島B細胞中表達，胰島素基因也只在胰島B細胞中表達，因此甲基因能表示控制胰島素合成的基因。(3)細胞分化的實質(zhì)是奢侈基因的選擇性表達。(4)由于人體的不同細胞都來源于同一個受精卵，因此不同的細胞都有相同的基因，但由于細胞中細胞器的種類和數(shù)量的不同，不同細胞的形態(tài)、功能也表現(xiàn)不同。 [答案]　(1)丁　(2)能　胰島素基因只在胰島B細胞中表達 (3)奢侈基因 (4)人體細胞都來源于同一個受精卵　細胞器的種類和數(shù)量不同