高中生物第六章细胞的生命历程第2节细胞的分化学案新人教版必修

第2节细胞的分化

1．说明细胞分化及其意义。(重点)

2．举例说明细胞的全能性。(重难点)

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。

细胞的分化

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：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。

[合作探讨]

探讨1：如图表示某人体内的几种细胞，它们的形态结构和功能各不相同。各细胞的遗传物质是否相同？为什么？

提示：相同，因为这些细胞是通过有丝分裂产生的，有丝分裂的特点是遗传物质平均分配。

探讨2：人体内分化形成的神经细胞和心肌细胞能否再恢复分裂能力？

提示：不能恢复分裂能力。

探讨3：下图为人体中肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞的产生过程，仔细观察图示，探讨下列有关问题：

(1)细胞①、②、③含有的蛋白质种类一定不相同吗？

提示：不完全相同。

(2)细胞①与细胞②形成的本质区别是什么？

提示：遗传信息的执行情况不同。

[思维升华]

1．细胞分化的过程

(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。

2．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：

3．细胞分裂和细胞分化的比较

项目细胞分裂细胞分化

发生时间从受精卵开始发生在整个生命过程中原因细胞增殖需要基因选择性表达

结果细胞数量增多细胞种类增多

意义保持了亲子代间遗传性状的稳定性保证了生物体正常发育

联系细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度加大，分裂能力逐渐下降

1．细胞分化过程中，一般不会出现的是( )

导学号：19040284 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。

答案 D

2．如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述不正确的是( )

A．a过程是有丝分裂，b是细胞分化

B．乙和丙的染色体组成相同

C．丁与戊因遗传物质不同而发生分化

D．甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同

解析甲、乙、丙三个细胞形态一样，故a表示有丝分裂，丁、戊与甲比，细胞形态发生了变化，故b表示细胞分化；乙和丙来自甲的有丝分裂，有丝分裂前后亲子代遗传物质相同，染色体组成相同；乙、丙的遗传物质相同，由细胞分化形成丁、戊的过程中基因选择性表达；由于甲、丁、戊细胞形态不同，故三种细胞基因选择性表达产生的部分蛋白质不同。

答案 C

细胞的全能性

1．概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。 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。

[合作探讨]

探讨1：高度分化的细胞，只要给予适当的条件，仍然可能发育成一个完整的个体，这种潜能就是细胞的全能性。请结合下列材料，探究细胞全能性的原理和应用。

胡萝卜的组织培养过程：

(1)为什么胡萝卜高度分化的韧皮部细胞，经培养能形成与原来性状相似的植株，表现出发育的全能性？

提示：胡萝卜韧皮部细胞内含有该物种的全部遗传信息。 (2)在整个培养过程中，细胞需要从培养基中获得哪些物质？ 提示：水、无机盐、植物激素、糖类等。

探讨2：断尾的小壁虎再次长出新的尾巴属于细胞的全能性吗？

提示：不是。细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。

探讨3：一粒种子萌发为幼苗，并长成参天大树是否体现了细胞全能性？

提示：没有体现细胞的全能性，因为种子是植物的幼体，不是一个细胞。

[思维升华]

1．细胞具有全能性的原因

已分化的细胞一般都有一套和受精卵相同的遗传物质，因此，分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。

2．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。

1．下列有关细胞的全能性说法不正确的是( )

导学号：19040285 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

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