高中生物 第6章 细胞的生命历程 6-2 细胞的分化教学案 新人教版必修1-新人教版高一必修1生物教

第2节细胞的分化
1．结合教材实例，理解细胞分化的概念、特点、实质及意义。

2．结合细胞全能性的实例，理解细胞全能性的概念。

3．结合教材实例，概述干细胞的概念，同时关注干细胞的研究意义。

1．健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。

2．骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。

知识点1 细胞分化及其意义
请仔细阅读教材第118～119页，完成下面的问题。

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稳定性差异的过程。

2．特点
(1)细胞分化是一种持久性的变化。

(2)一般来说，分化了的细胞一直保持分化后的状态，直到死亡。

(3)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象。

3．原因：是细胞内基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同。

4．结果：形成形态、结构和功能都有很大差别的组织和器官。

5．意义
(1)是生物个体发育的基础。

(2)使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。

知识点2 细胞的全能性
请仔细阅读教材第120～121页，完成下面的问题。

1．概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。

2．类别
(1)植物细胞的全能性
①实验过程
胡萝卜韧皮部细胞＋植物激素、无机盐和糖类的培养液――→培养发育
完整的植株。

②结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。

(2)动物细胞细胞核的全能性
①实验过程
非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞的细胞核＋去核的卵细胞――→培养发育
非洲爪蟾。

②结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。

3．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。

(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，补充到血液中去。

要点一 细胞分化与细胞分裂、个体发育的关系1.细胞分化的实质
就一个个体来说，各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同细胞中遗传信息的执行情况不同，控制合成的蛋白质不同。

细胞分化的实质就是基因的选择性表达。

如图：
2．细胞分化与细胞分裂、个体发育的关系
(1)图示
|→细胞分裂←|→细胞分化←|→分化的结果←|
(2)分析
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：
a．蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。

b．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。

④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。

3．细胞分裂和细胞分化的比较
A．断尾壁虎长出新尾巴
B．砍伐后的树桩长出新枝条
C．骨髓造血干细胞的增殖
D．胚胎发育中出现造血干细胞
[解析]A项，断尾壁虎长出的新尾巴为器官，是由不断分裂的细胞群经过分裂分化逐渐形成的；B项，砍伐后的树桩上长出的新枝条是由茎、叶等器官构成的，所以要由不断分裂的细胞群经过分裂分化逐渐形成；C项，骨髓造血干细胞通过有丝分裂增殖，细胞分裂过程不发生细胞分化；D项，造血干细胞属于专能干细胞，是由胚胎发育过程中细胞分化得来的。

[答案] C
[针对训练1] 下列关于细胞分化的叙述，错误的是( )
A．细胞分化是细胞的形态、结构和功能出现差异的过程
B．已分化的细胞中，细胞器数目、结构、功能均发生改变
C．已分化的细胞趋于专门化，利于提高生理功能的效率
D．细胞分化是不同细胞遗传信息的执行情况不同的结果
[解析]细胞分化是细胞的形态、结构和功能出现稳定性差异的过程，A正确；已分化的细胞中，细胞器数目发生改变，但细胞器的结构、功能没有发生改变，B项错误；已分化的细胞趋于专门化，利于提高生理功能的效率，C项正确；细胞分化是不同细胞遗传信息的执行情况不同的结果，即基因选择性表达的结果，D项正确。

[答案] B
要点二细胞全能性问题剖析1.细胞全能性的原因
(1)原因：已分化的体细胞(或细胞核)具有本物种个体发育所需要的全部基因。

(2)理解：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。

2．植物细胞全能性实现的条件
(1)离体状态下。

(2)水、无机盐、有机营养及激素等。

(3)适宜的温度等外界环境条件。

3．不同细胞全能性的比较
(1)动植物细胞全能性区别：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)与细胞分化的关系：细胞分化程度不断提高，细胞的全能性逐渐变小。

(3)与细胞分裂能力的关系：呈正相关，即分裂能力越强，全能性越大。

4．细胞分化与细胞全能性的关系
A．克隆羊的诞生证明了已分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性
B．生物体内的细胞由于细胞分化全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高
D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
[解析]生物体内的细胞由于基因的选择性表达而分化，使其不能表现全能性，当在离体和一定的营养条件下就能表现其全能性，而对于动物而言，由于条件技术不够成熟，所以细胞全能性不能表达，而克隆羊的成功只能说明动物细胞核的全能性，卵细胞属于已高度分化的细胞。

[答案] C
[针对训练2] 下列生物过程不能体现细胞全能性的是( )
A．玉米种子萌发长成新植株
B．马铃薯根尖细胞培养成脱毒马铃薯苗
C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
[解析]细胞的全能性是已分化的细胞发育成为完整生物个体的能力。

玉米种子萌发长成新植株是植物生殖器官的自然生长发育现象，没有体现细胞的全能性。

小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株，体现的是生殖细胞具有全能性。

马铃薯根尖细胞培养成脱毒马铃薯和胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株都体现了体细胞的全能性。

[答案] A
附：练习与应用参考答案
一、概念检测
1．(1)×(2)√ 2.D 3.D
二、拓展应用
1．优势：保持了亲本的优良性状。

意愿略。

2．略。

课后作业(二十三)
[合格性考试必做题]
1．一个受精卵能发育成一个多细胞的生物体，这主要是通过下列哪两种生命现象实现的( )
A．细胞分裂和细胞生长
B．细胞生长和细胞分化
C．细胞分裂和细胞分化
D．细胞的无丝分裂和有丝分裂
[解析]细胞分裂导致细胞数目增多，使生物体的体积增大，生长加快。

细胞分化形成不同的组织和器官。

两者共同作用完成了生物体的生长发育过程。

[答案] C
2．下列有关细胞分化的叙述不正确的是( )
A．细胞分化发生在生物体的整个生命过程中
B．生物体内含各种不同的细胞和组织是细胞分化的结果
C．细胞分化是一种持久性的变化
D．通过细胞分化，使细胞的数量和种类越来越多
[解析]细胞分化是指在个体发育过程中，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，发生在生物体的整个生命过程中，是一种持久性的变化，A、C正确；同一个体的各种细胞具有相同的遗传信息，在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，使各种细胞的形态结构和功能出现很大差异，这是细胞分化的结果，B正确；通过细胞增殖，细胞数量才会增多，D错误。

[答案] D
3．生物体内各种类型的细胞中，分化程度最低的是( )
A．根尖细胞B．受精卵
C．卵细胞D．表皮细胞
[解析]受精卵分裂能力最强，分化程度最低。

[答案] B
4．细胞分化前后不会发生改变的是( )
A．细胞核基因B．形态结构
C．生理功能D．基因的活动状态
[解析]细胞分化是细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质不发生改变；因此细胞分化前后细胞的形态结构、生理功能、基因的活动状态都会发生改变，细胞核基因不发生改变。

故选A。

[答案] A
5．成年人体内绝大多数处于分化终端的各种细胞( )
A．基因表达相同B．遗传信息相同
C．RNA种类相同D．蛋白质种类相同
[解析]处于分化终端的各种细胞形成的根本原因是基因的选择性表达，即基因表达不相同，A错误；人体内所有的体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂而来，含有相同的遗传信息，B正确；分化终端的各种细胞中遗传信息的执行情况不同，形成的mRNA有所区别，C 错误；由于基因的选择性表达，所以处于分化终端的各种细胞中的蛋白质种类有所区别，D 错误。

故选B。

[答案] B
6．细胞的全能性是指( )
A．细胞具有各项生理功能
B．已分化的细胞能恢复到分化前的状态
C．已分化的细胞全部能再进一步分化
D．已分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能
[解析]细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，D正确；多细胞生物体的细胞分化使细胞趋向专门化，不同的细胞具有特定的结构和功能，A项错误；已分化的细胞能恢复到分化前的状态，这是脱分化不是细胞的全能性，B错误；某些已分化细胞能再进一步分化，但不是细胞的全能性，C错误。

故选D。

[答案] D
7．蝴蝶兰幼叶的叶肉细胞经离体组织培养能培育成蝴蝶兰幼苗，这说明植物细胞具有( )
A．专一性B．全能性
C．恢复原状态的能力D．进一步分化的能力
[解析]根据题意可知，蝴蝶兰幼叶的叶肉细胞经离体组织培养能培育成蝴蝶兰幼苗，这说明已经分化的植物细胞具有全能性。

故选B。

[答案] B
8．人的造血干细胞能增殖、分化产生各种血细胞，此过程( )
A．体现了细胞的全能性
B．细胞的形态、结构和生理功能不变
C．细胞中基因选择性表达
D．细胞中不会出现染色体和纺锤丝的变化
[解析]细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，故细胞分化未体现细胞的全能性；细胞分化过程中细胞的形态、结构和生理功能均发生改变；细胞分化是基因选择性表达的结果；细胞增殖过程中会出现染色体和纺锤丝的变化。

[答案] C
9．据下图回答问题：
(1)①→②、①→④的过程叫做__________。

(2)①→③的过程叫做__________。

(3)③→⑤的过程叫做__________。

(4)②、③、④细胞的__________、__________、__________不同，因此它们属于不同的__________。

(5)①→⑤所示各细胞群中，具有分裂能力的是___________________________________________________________
(标号)所示的细胞群。

[解析](1)①→②、①→④的过程中，细胞在形态、结构和生理功能上产生了差异，这种变化叫做细胞分化。

(2)①→③的过程中，一个细胞分裂成两个细胞，这是细胞分裂。

(3)③→⑤的过程中，细胞的体积由小变大，这是细胞的生长。

(5)①③⑤细胞群的细胞均有壁薄、质浓、核大、液泡小或无的特点，均具有分裂能力。

[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)①③⑤
[等级性考试必做题]
10．下列关于细胞分裂和细胞分化的叙述，错误的是( )
A．生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果
B．生物体通过细胞分化，细胞之间逐渐发生了稳定性的差异
C．细胞分裂是细胞分化的基础
D．细胞分化过程中细胞内的遗传物质发生了变化
[解析]个体发育首先是细胞经有丝分裂使细胞数目增多，在此基础上，不同细胞选择
表达不同的基因，从而实现细胞分化，但分化的细胞内含有相同的遗传物质。

分裂是分化的基础，分化是基因选择性表达的结果。

[答案] D
11．正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞，在体外和某些因素的诱导下，却可以分化为神经细胞和肝细胞。

其根本原因是这些造血干细胞( )
A．有旺盛的分裂能力
B．能合成神经细胞或肝细胞需要的蛋白质
C．还没有分化
D．具有与受精卵相同的全套遗传基因
[解析]细胞具有全能性的原因是分化的细胞，都有一整套和受精卵相同的遗传物质。

[答案] D
12．取同种生物的不同类型的细胞，检测其基因表达情况，结果如图。

已知①②③④4种基因分别是晶状体蛋白基因、胰岛素基因、呼吸酶基因和血红蛋白基因。

则基因1和基因4最可能分别是( )
A．①③B．③④
C．②④D．①②
[解析]晶状体蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因分别在晶状体细胞、胰岛B细胞和红细胞中表达；呼吸酶基因在所有活细胞中都表达。

[答案] B
13．如图表示干细胞的发育途径，下列叙述不正确的是( )
A．a细胞和b细胞的基因组成可能不同
B．图中含有原癌基因的细胞有a、b、c、d
C．若d是正在衰老的细胞，细胞体积变小，结构⑧体积不变
D．b细胞与d细胞的DNA数量可能相同，蛋白质和RNA不同
[解析]a细胞和b细胞可能由于基因突变含有不同的基因组成，A项正确；a、b、c、d细胞核DNA相同，故都含有原癌基因，B项正确；衰老细胞的特点：细胞核内染色质固缩，细胞核体积增大，故C项错误；b细胞与d细胞的核DNA数量相同，但细胞质DNA数量不一定相同，蛋白质和RNA不完全相同，故D项正确。

[答案] C
14．如表所示为人体四种细胞某些基因表达的结果，下列相关叙述正确的是( )
线粒体
B．四种细胞转录的mRNA有相同的也有不同的，如mRNA3在其他细胞中也有
C．四种细胞的全能性有差异，如幼嫩红细胞的全能性大于造血干细胞
D．四种蛋白质的功能不同，其原因是它们的氨基酸组成不同
[解析]与分泌蛋白的合成和分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体，但血红蛋白、呼吸酶不是分泌蛋白，A错误；mRNA3在人体活细胞中都有，其他mRNA则在不同细胞内存在差别，B正确；四种细胞的全能性有差异，如幼嫩红细胞是由造血干细胞分化而来的，其全能性小于造血干细胞，C错误；蛋白质的功能不同，其原因可能是组成它们的
氨基酸种类、数目、排列顺序或肽链的空间结构不同，D错误。

[答案] B
15．下列实例中能体现细胞全能性的是( )
①用胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株②植物用种子繁殖后代③用烟草某种组织培养出了可育的完整植株
A．①②B．①③
C．②③D．①②③
[解析]细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

其中①和③都是由已分化的细胞经过培养形成可育的植株，均体现了细胞的全能性。

植物用种子不是一个细胞，因此用植物种子繁殖后代不能体现细胞的全能性。

[答案] B
16．细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列叙述不正确的是( )
A．老年人体内仍然存在着具有分裂和分化能力的细胞
B．分化后的不同组织细胞其蛋白质种类完全不同
C．细胞分化有利于提高多细胞生物各种生理功能的效率
D．造血干细胞分化形成白细胞的过程是不可逆的
[解析]分化后的不同组织细胞其蛋白质种类部分不同，部分相同。

[答案] B
17．人的胰岛素和胰岛素酶的主要成分都是蛋白质，但合成这两种蛋白质的细胞的功能却完全不同，其根本原因是( )
A．遗传信息不同
B．遗传信息的执行情况不同
C．组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同
D．细胞器的数量不同
[解析]合成胰岛素和胰岛素酶的两种基因都来自受精卵，其核遗传物质是相同的，之所以表现出不同的功能，是因为基因的选择性表达，即遗传信息的执行情况不同。

[答案] B
18．下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。

请据图回答下列问题：
(1)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因______________的结果。

(2)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。

骨髓移植的实质是将题图中的___________________________
细胞移植到患者体内。

(3)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选为供体细胞的是成熟的__________，其原因是____________________________。

(4)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的________期。

[解析](1)细胞分化是基因选择性表达的结果。

(2)骨髓是人体的造血组织，存在造血干细胞，骨髓治疗的实质是将题图的造血干细胞移植到患者体内。

(3)克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。

(4)DNA分子的复制在细胞分裂间期进行。

[答案](1)选择性表达
(2)造血干
(3)红细胞细胞中无细胞核
(4)间。