人教课标版高中生物必修1第6章《细胞的分化》名师导航

第2节细胞的分化
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知识梳理
1.细胞分化及其意义
在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、___________________上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。

它是一种__________________的变化，是生物__________________的基础；它使多细胞生物体中的细胞趋向__________________，有待于提高各种生理功能的效率。

细胞分化的本质是在个体发育过程中，不同的细胞中__________________的执行情况是不同的。

2.细胞的全能性
已经分化的细胞，由于都具有相同的全套遗传物质，在合适的条件下，重新具有分裂能力，并进一步分化形成新个体，即仍然具有__________________。

植物细胞的全能性容易表达，动物和人体的体细胞的全能性较难表达，但其细胞核仍具有全能性。

动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做__________________。

疑难突破
1.人体内的胃腺细胞能产生胃蛋白酶，肠腺细胞能产生肠蛋白酶。

试想，这两种功能不同的细胞，它们的遗传物质也不相同吗？
剖析：这是个容易混淆的问题。

本题应从分析胃腺细胞和肠腺细胞的发育起点入手，结合细胞分化的原理解答。

从起源上看，两种细胞都由同一个受精卵经有丝分裂和细胞分化而来。

据有丝分裂的过程分析，经有丝分裂产生的体细胞均含有与受精卵相同的DNA(基因)，它们的遗传物质是完全相同的，只是在个体发育过程中，不同细胞中处于活动状态的基因不同，于是就产生了与不同细胞功能相适应的蛋白质。

2.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。

这里为什么强调“潜能”二字？
剖析：细胞分化的机理告诉我们：分化后的细胞尽管形态、结构、功能发生了变化，但仍保留着保持本物种遗传性的全套基因，并未因分化而丢失或改变，所以高度分化的细胞或其细胞核仍具有发育成完整个体的能力。

这是理论上的推断，要真正实现全能性的表达，往往需要给予一定的条件。

如通常是离体的细胞或组织器官，植物细胞需要一定量的激素、无机盐、糖类等物质，动物细胞的细胞核目前还需要移植到去核的卵细胞中等等。

总之，细胞的全能性是一种潜在的能力，在满足了诸多条件的前提下方可实现表达。

3.多细胞生物体从小长大，不仅有细胞数目的增加，还有细胞在结构和功能上的分化。

即从细胞水平上讲，细胞分裂和细胞分化在生物的个体发育过程中发挥了重要的作用。

那么，这二者有何区别和联系?
剖析：细胞分裂保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性；没有细胞分化，生物体不能正常发育。

细胞在分裂过程中也有分化，在有些分化过程中也能继续分裂。

通常分化程度高的细胞，分裂能力较差或失去分裂能力。

如神经细胞，而且像神经细胞这种分化是不可逆的。

有些细胞终生保持较旺盛的细胞分裂能力，如各种干细胞。

有些分化的细胞在特殊情况下可暂时恢复分裂能力。

问题探究
问题：什么是干细胞？干细胞的研究和应用能为人类解决哪些难题？
探究：干细胞是目前科学家研究重点热点问题之一，干细胞应用是现代生物技术的重要
组成部分。

干细胞指具有无限制分裂能力，同时亦可分化成特定组织的细胞，是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞，是机体的起源细胞，在细胞生物发育阶段属于较原始阶段。

按分化潜能的大小，干细胞可分为三种类型：全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。

全能干细胞具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能。

多能干细胞具有分化成多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体，如骨髓造血干细胞可以分化出至少12种血细胞。

专能干细胞只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞只可分化为各类神经细胞。

干细胞的应用可分成三大类：一是产生特定细胞或组织，作为细胞再生或组织移植和部分更新；二是对药物开发和研究产生新的理念，药物的安全性和有效性可以对特定干细胞进行分析和筛选；三是基因表达、人类发育、疾病发生、癌症研究等。

典题精讲
例1花药离体培养是指把分裂旺盛的花药细胞用人工的方法在培养基上培育成单倍体植株。

这一成果是利用了细胞的（）
A.应激性
B.全能性
C.变异性
D.适应性
思路解析：本题考查的知识点是细胞的全能性，设问的角度较新颖，能够考查学生运用知识的能力。

花药离体培养是组织培养的新技术，对研究生物的遗传起重要作用。

与植物的其他细胞一样，花药细胞也具有全能性。

答案：B
例2用甲母羊的乳腺细胞的细胞核，与乙母羊的卵细胞的细胞质组成一个细胞，培育成功了“多利”羊，下列说法错误的是（）
A.高度特化的细胞有全能性
B.这个乳腺细胞核内含有该物种所需要的全套遗传物质
C.“多利”羊的特征与乙母羊几乎相同
D.“多利”羊的特征与甲母羊几乎相同
思路解析：乳腺细胞是高度分化的细胞，一般认为这种细胞不能再继续分裂，而现在能继续分裂、分化形成一个动物体，表明细胞具有全能性。

这个细胞能发育成一个动物体，也说明乳腺细胞核内含有该物种所需要的全套遗传物质。

所获得的“多利”羊的特征与甲母羊几乎相同，因为它的遗传物质主要来自母羊的细胞核。

答案：C
知识导学
注意观察已经分化的动物和植物细胞的图片，通过“想象空间”加深对细胞分化的理解：（1）细胞分化在生物界普遍存在的生命现象。

（2）细胞在外观尚未出现明显变化之前，细胞分化的前途就已经由遗传信息的执行情况决定了。

（3）受精卵只有经过细胞分化才能形成胚胎、幼体，并发育成成体，细胞分化是生物个体发育的基础。

在学习细胞的全能性时，要结合以下三个实例理解：（1）1958年，美国科学家斯图尔德首先通过植物组织培养产生完整的胡萝卜植株。

（2）1997年，英国胚胎学家维尔穆特领导首次用体细胞克隆出一只雌性绵羊，取名“多利”。

（3）干细胞移植是目前治疗某些癌症的有效手段。

疑难导析
细胞分化的结果是细胞的形态、结构和生理功能发生了稳定性差异，但来自同一个体的细胞，不同的是遗传信息的执行情况有所不同，分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，首先源于细胞内化学物质的变化，如结构蛋白和催化化学反应的酶，以后依次渐变，不能逆转，因此，分化是一种持久的、稳定的渐变过程。

关于细胞的全能性，可以从细胞有丝分裂结果、染色体和DNA数目不变来分析。

由于体细胞一般是受精卵通过有丝分裂繁殖而来的，已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色
体，携带具有本物种特征的DNA分子。

因此，分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。

在合适的条件下，有些分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。

细胞分裂和细胞分化是两个重要的概念，也是具有密切联系的两个生理过程。

细胞分裂使细胞数目增多，属于发育过程中的量变；细胞分化导致细胞种类多样化，是发育过程中的质变。

个体发育是通过细胞分裂和细胞分化过程共同来实现的。

问题导思
你可以从以下实例得到启发。

肝脏是人体一个重要的消化器官，因其在损伤的情况下有强大的再生修复能力而一直受到医学家们的普遍关注。

目前认为参与肝脏修复的细胞可能有三个来源：一是通过肝细胞自身的有丝分裂来弥补死亡的肝细胞，这些肝细胞是干细胞吗？二是在比较严重的肝损伤情况下，肝脏的干细胞被激活并向肝细胞分化以修复肝脏，这些干细胞属于哪种类型？最近的研究显示骨髓中的造血干细胞也具有向肝细胞分化的能力，造血干细胞属于哪种类型？
典题导考
绿色通道：通过此题可总结如下内容：①生物体内细胞的全能性。

②细胞在离体条件下，提供适宜条件才能表现其全能性。

③细胞全能性种类。

可分为体细胞全能性及生殖细胞全能性。

④细胞全能性差异。

植物的体细胞全能性易于表现，动物细胞全能性受到极大限制。

典题变式：植物组织培养利用了细胞的（）
A.遗传性
B.变异性
C.全能性
D.多能性
答案：C
黑色陷阱：这是联系生物科技新成就、新进展，培养运用生物学基础知识分析问题、解决问题的能力。

若视野不够开阔，对一些科技新进展、新成就不能给予关注，没有养成运用所掌握的基本原理解释生活中的生物现象，就很容易在此类问题上出错。

典题变式：用甲母羊的乳腺细胞的细胞核，与乙母羊的卵细胞的细胞质组成一个细胞，让这个新卵细胞发育成胚胎，然后把它植入丙母羊的子宫里，最终诞生了“多利”。

“多利”的特征（）
A.与甲母羊几乎相同
B.与乙母羊几乎相同
C.与丙母羊几乎相同
D.结合三只羊的特点
答案：A。