2022年秋高中生物 第六章 細胞的生命歷程第2節(jié) 細胞的分化學案 新人教版必修1

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1、2022年秋高中生物 第六章 細胞的生命歷程 第2節(jié) 細胞的分化學案 新人教版必修1 學習目標 1．說出細胞分化的概念及特點。(重點) 2．闡述細胞分化的實質(zhì)。 3．舉例說明細胞的全能性。(難點) 核心概念 細胞分化　細胞的全能性　干細胞 一、細胞分化及其意義 二、細胞的全能性 1．概念： (1)前提： 已經(jīng)分化 的細胞。 (2)本質(zhì)：具有發(fā)育成 完整個體 的潛能。 2．基礎(chǔ)：細胞中含有發(fā)育成完整個體所需要的 全部遺傳信息 。 3．植物細胞的全能性： (1)實驗過程： 韌皮部 細胞 ＋　　　

2、 　　　完整的植株 含有 植物激素 、無機鹽和糖類等的培養(yǎng)液 (2)實驗結(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。 4．動物細胞核的全能性： (1)實驗過程： 乳腺細胞的 細胞核 ＋ 去核 的卵細胞克隆動物 (2)結(jié)論：已分化的動物體細胞的 細胞核 仍具有全能性。 5．干細胞： (1)概念：是指動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有 分裂 和 分化 能力的細胞。 (2)舉例：如人骨髓中的 造血 干細胞。 ？思考 1．人

3、是由受精卵發(fā)育而來的，有的細胞構(gòu)成了頭，有的細胞構(gòu)成了手，受精卵怎么會有這么多功能，你知道原因嗎？ 提示：受精卵在進行增殖的過程中，產(chǎn)生了細胞的分化。 2．同一受精卵分化的不同細胞內(nèi)核DNA的數(shù)目及結(jié)構(gòu)“完全”相同嗎？ 提示：核DNA的數(shù)目及結(jié)構(gòu)相同，只是不同細胞內(nèi)基因表達的情況不同。 3．全能性最強的細胞是什么細胞？動物細胞有沒有全能性？ 提示：受精卵；動物細胞核具有全能性。 4．同一個體的神經(jīng)細胞和肌細胞中的遺傳物質(zhì)相同嗎？產(chǎn)生不同細胞的原因是什么？ 提示：相同。都是由受精卵經(jīng)有絲分裂發(fā)育而來的，產(chǎn)生不同的細胞是細胞分化的結(jié)果。 H　　判斷題 1．細胞分化使細胞趨向?qū)ｉT化

4、，提高了機體生理功能的效率。(　√　) 2．不同分化細胞的遺傳信息相同。(　√　) 3．玉米種子萌發(fā)長成新植株體現(xiàn)了細胞的全能性。(　×　) 4．骨髓干細胞與胰島細胞的遺傳信息不同，遺傳信息的執(zhí)行情況也不同。(　×　) 5．同一植物體的葉肉細胞和貯藏細胞來自一群彼此相似的早期胚胎細胞。(　√　) 6．細胞分化是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)。 (　√　) 7．干細胞是指動物和人體內(nèi)無分裂、有分化能力的細胞。(　×　) 知識點1　細胞分化的過程及實質(zhì) Z　 1．細胞分化的過程 (1)圖解 (2)分析 ①從細胞水平分析：細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)

5、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．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．實質(zhì)——基因的選擇性表達 同一個體各種細胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，但不同的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同(基因的選擇性表達)，如圖所示： 3．細胞分裂與細胞分化的比較 (1)細胞分裂與細胞分化的區(qū)別和聯(lián)系： 項目 細胞分裂 細胞分化 細胞變化 細胞數(shù)量增多 細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生穩(wěn)定性差異，細胞種類增多 發(fā)生時間 從受精卵開

6、始 發(fā)生在整個生命過程中 意義 保持了親子代細胞間遺傳性狀的穩(wěn)定性 保證了生物體正常發(fā)育 聯(lián)系 (1)細胞分裂是細胞分化的基礎(chǔ)，兩者往往是相伴相隨的； (2)分化程度大，分裂能力則逐漸下降 知識貼士 ①在細胞分化的過程中遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變。 ②細胞分化是伴隨整個生命過程的，但在胚胎時期達到了最大程度。 D　 典例1　關(guān)于細胞分化的說法正確的是(　D　) ①分化是穩(wěn)定的，而且一般是不可逆的，一旦細胞沿一定的方向分化，便不會再回到原來的狀態(tài) ②細胞分化后，細胞中合成的蛋白質(zhì)不同 ③分化的結(jié)果是賦予不同種類的細胞特異的結(jié)構(gòu)和功能 ④一般不會出現(xiàn)細胞核遺傳物質(zhì)的

7、改變 ⑤細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達 A．②③④⑤　 B．①②④⑤ C．①②③⑤　 D．①②③④⑤ [解析]　細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，形成的蛋白質(zhì)不同，從而導(dǎo)致細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同，細胞分化具有穩(wěn)定性和持久性以及不可逆性，在分化時遺傳物質(zhì)一般不會出現(xiàn)變化。 〔變式訓(xùn)練1〕　關(guān)于細胞分化的敘述，下列說法錯誤的是(　C　) A．細胞分化與生物發(fā)育有密切關(guān)系 B．細胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象 C．細胞分化僅發(fā)生在胚胎時期 D．細胞分化是細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生穩(wěn)定差異的過程 [解析]　細胞分化是一種持久性的變化，它不僅發(fā)生在胚胎時期，也發(fā)生在生物

8、體的其他生命過程中，但在胚胎時期分化程度達到最大。 知識點2　細胞的全能性與干細胞 Z　 1．細胞的全能性 (1)概念 細胞的全能性是指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。 (2)實現(xiàn)細胞全能性的三個條件 ①離體：細胞脫離原來的母體，單獨培養(yǎng)。 ②一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素。 ③適宜的環(huán)境條件。 (3)細胞全能性與細胞分化的比較 項目 細胞分化 細胞全能性 原理 細胞內(nèi)基因的選擇性表達 含有本物種全套遺傳物質(zhì) 結(jié)果 形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能不同的細胞 形成新的個體 大小 比較 細胞分化程度有高低之分：體細胞>生殖細胞>受精卵 細胞全能性有大小之

9、分：受精卵>生殖細胞>體細胞(植物細胞>動物細胞) 關(guān)系 ①細胞分化不會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變，已分化的細胞仍具有全能性； ②一般說來，細胞分化程度越高，全能性越難以實現(xiàn)，細胞分化程度越低，全能性就越高 Y　 細胞全能性的三點提示 (1)細胞全能性以產(chǎn)生完整個體為標志，若無完整個體產(chǎn)生，則不能體現(xiàn)全能性。胚胎干細胞發(fā)育成各種組織、器官不能體現(xiàn)全能性。 (2)植物種子發(fā)育成植株不能體現(xiàn)全能性。 (3)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。 2．干細胞 (1)概念：動物和人體內(nèi)仍保留少數(shù)具有分裂和分

10、化能力的細胞，這些細胞叫做干細胞。 (2)種類： ①根據(jù)干細胞的分化能力可分為： 全能干細胞：可以發(fā)育成完整的個體，如受精卵。 多能干細胞：可發(fā)育成多種組織和器官，如造血干細胞。 專能干細胞：可發(fā)育成專門的組織和器官，如神經(jīng)干細胞。 ②根據(jù)干細胞的來源可分為胚胎干細胞和成體干細胞兩類。 知識貼士 證明細胞具有全能性實例的判斷 ——已分化的細胞 ——離體(體外培養(yǎng)) ——形成完整個體　 D　 典例2　下列哪種細胞的全能性最容易表達出來(　B　) A．青蛙的上皮細胞　　　　 B．胡蘿卜根的韌皮部細胞 C．大白鼠的肝臟細胞　 D．人的皮膚生發(fā)層細胞 [解析]　細胞全能

11、性是指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。從理論上講，每一個分化的細胞中都含有一整套控制該生物個體形成的遺傳物質(zhì)(基因)，在合適的條件下，它們都有可能重新被激活并開始表達，即重新分裂和分化。就目前的研究成果看，受精卵的全能性最高，其次是生殖細胞，再次是體細胞；動物細胞的全能性受到限制，不如植物細胞的全能性容易表達出來。 方法點撥：細胞全能性的比較 植物細胞>動物細胞； 受精卵>生殖細胞>體細胞； 分裂能力強的細胞>分裂能力弱的細胞； 體細胞：分化程度低的體細胞>分化程度高的體細胞。 〔變式訓(xùn)練2〕　下列有關(guān)細胞全能性的敘述錯誤的是(　A　) A．克隆綿羊“多利”的誕生證

12、明了動物細胞具有全能性 B．細胞全能性產(chǎn)生的根本原因是細胞內(nèi)有一套發(fā)育成完整個體的全部遺傳信息 C．斯圖爾德的組織培養(yǎng)成功表明植物細胞具有全能性 D．細胞分化程度越高，它的全能性就越低 [解析]　克隆綿羊“多利”的誕生僅表明了生物細胞核的全能性，不能說明整個動物細胞具有全能性。植物細胞具有全能性，分化程度越高，全能性也就越低。細胞具有全能性的根本原因是細胞核內(nèi)有本物種發(fā)育的全套遺傳信息。 細胞增殖、細胞生長及細胞分化的判斷 1．根據(jù)結(jié)果進行判斷 細胞增殖的結(jié)果是細胞數(shù)目增加，細胞生長引起細胞體積增大，而細胞分化的結(jié)果是引起細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能三個方面的改變。 2．根據(jù)

13、圖解進行判斷 細胞增殖和細胞分化在題目中往往會以圖解的形式表示，如圖所示。 (1)在過程①和③中，細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生了穩(wěn)定性差異，這種變化叫作細胞分化。細胞分化的結(jié)果是產(chǎn)生了不同的組織。 (2)過程②表示一個細胞分成兩個細胞，這是細胞的分裂。過程④表示細胞的體積由小變大，這是細胞的生長。 典例3　如圖表示人體骨髓造血干細胞的生命歷程。下列敘述中，錯誤的是(　A　) A．a(chǎn)過程表示細胞生長，該過程中細胞與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換的效率逐漸提高 B．b過程是細胞增殖，該過程是c過程的基礎(chǔ) C．c過程是細胞分化，該過程中基因進行了選擇性表達 D．三種血細胞一般不會再

14、變成細胞③或④ [解析]　細胞經(jīng)a過程后體積變大，所以該過程為細胞生長，細胞體積變大后，細胞表面積與體積的比值變小，細胞與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換的效率降低，A項錯誤。b、c過程分別是細胞增殖與細胞分化，細胞增殖是細胞分化的基礎(chǔ)，細胞分化是基因選擇性表達的結(jié)果，B、C兩項正確。細胞分化一般是不可逆的，所以三種血細胞不會再變成細胞③或④，D項正確。 典例4動物和人體內(nèi)具有分裂和分化能力的細胞稱為干細胞。下列針對圖的敘述中，錯誤的是(　D　) A．a(chǎn)過程表示干細胞能自我更新 B．b、c過程表示干細胞具有分化能力 C．a(chǎn)、b、c過程中，細胞的遺傳信息表達情況不同 D．b過程形成的細胞直接組成

15、器官，可供器官移植使用 [解析]　a過程表示干細胞通過分裂生成干細胞，即干細胞的自我更新；干細胞通過b、c過程形成了不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)的細胞，故b、c過程為細胞的分化過程；細胞分化的原因是遺傳物質(zhì)(基因)的選擇性表達，故三條途徑遺傳信息的表達是不同的；細胞分化形成的是各種細胞，各種細胞構(gòu)成多種組織，由不同組織再構(gòu)成器官。 1．細胞的分化 (1)概念：在個體發(fā)育過程中，相同細胞的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。 (2)實質(zhì)：不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化。(3)特點：持久性，不可逆性。 (4)意義：細胞分化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。 2．細胞全能性 (1)概念：已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。 (2)體細胞具有全能性的原因：由于體細胞一般是通過有絲分裂增殖而來的，一般已分化的細胞都有一整套和受精卵相同的遺傳物質(zhì)，因此，分化的細胞具有發(fā)育成完整新個體的潛能。 (3)動物細胞全能性：高度特化的動物細胞，從整個細胞來說，全能性受到限制。但是，細胞核仍然保持著全能性。 (4)植物細胞全能性：高度分化的植物細胞仍然具有全能性。 細胞的 分化