内容正文:
第2节 细胞的分化
第6章 细胞的生命历程
[ 学习目标 ]
1.阐明细胞分化的概念和意义。
2.举例说明细胞的全能性在植物组织培养和动物克隆方面的应用。
3.说出干细胞的特点。
[ 本节概况 ]
一、细胞分化及其意义
二、细胞的全能性
一、细胞分化及其意义
[ 教材梳理 ]
1.细胞分化的概念
2.细胞分化的特点
(1)持久性:细胞分化是一种持久性的变化。
(2)不可逆性:一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
(3)普遍性:细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
3.细胞分化的原因
细胞中的基因选择性表达的结果,即在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
4.细胞分化的意义
(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,有利于提高生物体各种生理功能的效率。
[ 核心探讨 ]
细胞分化的原因和结果
1.请比较来自同一哺乳动物的胰岛细胞和B细胞,并回答下列问题:
(1)由同一个受精卵通过有丝分裂产生的两个子代细胞的遗传物质——DNA(基因)具有稳定性,分化前的细胞中的遗传物质——DNA(基因)相同,为什么分化后却合成不同的蛋白质?请提出你的假设。
提示 分化导致细胞内遗传物质丢失,所以分化后合成不同的蛋白质。
(2)请结合经典实验结果,得出细胞分化的根本原因。
项目 细胞中基因 细胞中蛋白质
抗体基因 胰岛素基因 抗体 胰岛素
B细胞 + + + -
胰岛细胞 + + - +
提示 细胞分化的根本原因:基因的选择性表达。
(3)请分析以下基因在不同分化细胞内的表达情况,说明细胞内的基因都只在特定的细胞内表达吗?
①核糖体合成酶基因 ②ATP合成酶基因
③呼吸酶基因 ④血红蛋白基因 ⑤抗体基因 ⑥胰岛素基因
提示 不是。⑤抗体基因在B细胞内表达、④血红蛋白基因在红细胞内表达、⑥胰岛素基因在胰岛B细胞内表达,而①核糖体合成酶基因、②ATP合成酶基因、③呼吸酶基因在所有细胞中一般都可表达。
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题组一 细胞分化
1.下列四幅图表示人体细胞的生命现象,其中一定属于细胞分化的是( )
D
2.下列有关细胞分化的说法,错误的是( )
A.细胞分化与生物发育有密切关系
B.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象
C.细胞分化发生于所有生物中
D.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
C
3.取自同一生物的不同类型的正常体细胞,检测其基因表达,结果如图。下列关于此图说法不正确的是( )
A.若基因1~8中只有一个是控制核糖体蛋白质合成的基因,则该基因最有可能是基因2
B.图中7种细胞的遗传物质是相同的
C.图中7种细胞中细胞器的种类和数量相同
D.此图可用于说明基因的选择性表达
C
二、细胞的全能性
[ 教材梳理 ]
1.细胞的全能性
(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。一些没有分化的细胞,如受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞也具有全能性。
(2)植物细胞的全能性
①植物组织培养:胡萝卜韧皮部细胞→放入特定培养液中→形成细胞团块根、茎和叶→新的植株。
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。
(3)动物细胞细胞核的全能性
①实例:非洲爪蟾的核移植实验、克隆羊“多莉”、体细胞克隆猴“中中”和“华华”。
②结论:已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。
2.干细胞
(1)特点
①具有分裂和分化的能力。
②在动物和人体内,数量很少。
(2)举例:人骨髓中的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。
[ 核心探讨 ]
细胞的全能性
1.下图是胡萝卜的组织培养过程,请分析回答下列问题:
(1)植物体上的细胞没有表现出全能性,而是分化成了不同的组织和器官,这说明植物细胞全能性的表达需要在离体条件下并需要一定的外界条件。
(2)图中试管里的培养液应该含有哪些物质?
提示 植物激素、无机盐和糖类等物质。
2.下图是非洲爪蟾的核移植过程,请分析回答下列问题:
如果直接将蝌蚪的肠上皮细胞进行培养,能不能形成完整的个体?和植物细胞的实验相比,你能从该实验得出什么结论?
提示 不能;已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
3.通过下图比较细胞全能性大小和分化程度高低之间的关系。
(1)正常情况下,图中哪些细胞不再分裂了?
提示 皮肤细胞、红细胞、白细胞、血小板、神经细胞和肝细胞,即高度分化的细胞。
(2)分化程度最低的细胞是受精卵。
3.通过下图比较细胞全能性大小和分化程度高低之间的关系。
(3)最容易表达全能性的细胞是受精卵。细胞全能性大小与分化程度之间的关系为:一般情况下,细胞分化程度越高,细胞全能性越低。
(4)请解释细胞具有全能性的原因。