内容正文:
1-6-2 细胞的分化
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细胞分化有什么意义?
细胞分化的实质是什么?在分化过程中,DNA、RNA、蛋白质等,哪些物质会发生改变?
什么是细胞的全能性?动、植物细胞的全能性有什么区别?
细胞为什么有全能性?
下列有关细胞分化的叙述,错误的是( )
A.细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱
B.哺乳动物造血干细胞分化为成熟红细胞的过程不可逆
C.细胞分化只发生在胚胎时期
D.细胞分化过程中,不同类型细胞的细胞器数量存在差异
细胞分化的实质及结果
C
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基因的选择性表达
细胞分化的概念、实质
不同形态结构的细胞
相同核DNA的细胞
不完全相同的mRNA
不完全相同的蛋白质
不同的组织、器官
一个或一种细胞
增殖
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
执行不同的功能
选择性转录
翻译
形成
在所有细胞中都表达的基因与细胞分化无关
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细胞分化的特点
黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素
不可逆性/稳定性
细胞分化发生在整个生命进程中,胚胎时期达到最大限度
持久性
造血干细胞→原红细胞→幼红细胞→成熟红细胞→死亡
是生物界中普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础
普遍性
遗传物质不变性
细胞分化是基因选择性表达的结果,一般不会导致遗传物质改变
分化细胞表达的基因
管家基因
奢侈基因
所有细胞均表达的基因,其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的,如呼吸酶基因、ATP水解酶基因
不同类型细胞特异性表达的基因,其产物赋予不同细胞特异性的生理功能,如血红蛋白基因、胰岛素基因
细胞分化的标志:在所有细胞中都表达的基因与细胞分化无关,如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等不能证明细胞已经发生分化;只有在特定细胞中选择性表达的基因控制细胞分化,如胰岛素基因的表达、血红蛋白基因的表达可以证明细胞发生了分化。
分子水平:合成了某种细胞特有的蛋白质,如唾液淀粉酶、胰岛素等
细胞水平:形成不同种类的细胞
细胞分化的“变”与“不变”
改变:
不变:
DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目
mRNA、蛋白质的种类,细胞的形态、结构和功能
判断细胞是否发生分化
下列哪项可以说明细胞已发生分化( )
A.细胞中有生长激素基因
B.细胞进行无氧呼吸产生乳酸
C.细胞中出现血红蛋白的mRNA
D.细胞中有ATP合成酶
C
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典例训练
(2019浙江4月选考)同一个体的神经细胞与巨噬细胞的功能不同。下列关于这两种细胞的叙述,错误的是( )
A.不会脱分化到受精卵的状态
B.细胞核中的染色体数目相同
C.功能不同是由于发生了细胞分化
D.功能差异是在减数分裂过程中形成的
D
[解析]正常情况下,细胞分化是不可逆的,一旦沿着一定方向分化,便不会脱分化到原来的状态,即神经细胞和巨噬细胞不会脱分化到受精卵的状态,A正确;同一个体的神经细胞和巨噬细胞由一个受精卵经有丝分裂分化而来,所以细胞核中的染色体数目相同,B正确;神经细胞和巨噬细胞的功能不同是细胞分化的结果,C正确;正常发育的细胞在经过有丝分裂后,会有秩序地发生分化,形成具有特定功能的细胞,这两种细胞的功能差异不是在减数分裂过程中形成的,D错误。
对点落实
下图表示人体造血干细胞在离体条件下,经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是( )
A.该图说明造血干细胞具有全能性B.图中各细胞的遗传信息的执行情况相同C.①过程可发生遗传信息从DNA→DNA的传递D.②过程的实质是基因数量的变化
C
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,图示内容仅得到肝细胞和神经细胞,没有得到个体,因而没有体现细胞的全能性,A项错误;细胞分化的实质是细胞内基因的选择性表达,B项错误;①过程是细胞增殖,可发生遗传信息从DNA→DNA的传递,C项正确;②过程是细胞分化,实质是基因的选择性表达,其基因种类和数量不变,mRNA和蛋白质的种类和数量发生变化,D项错误。
细胞的全能性
定义
原因
实例
植物组织培养
→离体的植物细胞具有全能性
→已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性
全能性大小的比较
一般来说,分化程度越
低越容易表现出全能性
动物克隆
受精卵>生殖细胞>体细胞
体细胞内含有本生物物种全套的遗传信息
指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
植物细胞>动物细胞
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细胞的全能性
下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是( )