第4章 第2节 细胞通过分化产生不同类型的细胞-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修1创新导学案word（浙科版2019）

第二节　细胞通过分化产生不同类型的细胞 学习目标 核心素养 1.结合课本中实例，理解细胞分化的过程、特点及意义。 2.举例说明细胞的全能性。 3.了解干细胞特点、分类及应用。 1.科学思维：归纳与概括细胞分化和全能性，明确其关系；阐述细胞分化实质。 2.社会责任：举例说明细胞全能性，并解释其在生产实践中的应用。 知识点一　细胞能产生特异性变化 1．细胞分化 (1)概念：细胞在形态、结构和功能上发生持久的、差异性变化的过程。 (2)特征：具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。 (3)原因：细胞分化并非由于遗传物质丢失造成的，它与遗传物质有选择地发挥作用有关。 (4)意义：生物的个体发育就是通过细胞的分化过程来实现的。 2．干细胞 (1)概念：一类可以分化成为各种细胞的未分化细胞。不同干细胞的分化潜能是不同的。 (2)举例 类型 来源或存在 作用 全能干细胞 受精卵 产生生物体所需要的所有类型的细胞 多能干细胞 来源于早期胚胎的胚胎干细胞 可以发育成为除部分胎盘以外的所有成体组织 造血干细胞 主要存在于骨髓中 能够分化成各种血细胞，也能分化出造血系统以外的细胞 问题思考 1　从细胞水平、细胞器水平、核酸角度、蛋白质角度分析细胞分化的原因。 提示：从细胞水平分析，细胞分化是细胞形态、结构和功能发生了改变；从细胞器水平分析，细胞分化是细胞器的种类、数目改变的结果；从核酸角度分析，细胞分化是遗传物质有选择地发挥作用；从蛋白质角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量改变的结果。 2　举例说明干细胞研究的意义。 提示：干细胞的研究为替换病变的组织和器官、某些癌症和遗传病的治疗带来了新的希望。例如，骨髓移植和脐带血干细胞移植等。 [例1]　下列关于细胞分化的说法正确的是(　) ①细胞分化是稳定的，而且一般是不可逆的　②细胞分化后，细胞中的蛋白质不完全相同　③分化的结果是产生相同种类的细胞，这些细胞具有其特异的结构和功能　④一般不会出现细胞核遗传物质的改变　⑤细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用 A．②③④⑤ B．①②④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④⑤ 答案　B [例2]　人的造血干细胞能增殖分化产生各种血细胞，此过程(　) A．造血干细胞也能分化出造血系统以外的细胞 B．细胞的形态、结构和生理功能不变 C．造血干细胞属于全能干细胞 D．细胞中不会出现染色体和纺锤丝的变化 解题分析　细胞分化过程中细胞的形态、结构和生理功能均发生改变，B错误；造血干细胞不能分化出生物体所需要的所有类型的细胞，不是全能干细胞，C错误；细胞增殖过程中会出现染色体和纺锤丝的变化，D错误。 答案　A [例3]　下列关于细胞分裂和细胞分化的叙述中，不正确的是(　) A．两者都是多细胞生物个体发育过程中不可缺少的过程 B．无论是细胞分裂还是细胞分化，与亲代细胞相比，子细胞遗传物质都不会发生改变 C．细胞分裂只发生在胚胎发育阶段，而细胞分化发生在生物体的整个生命过程中 D．细胞分裂使细胞数目增加，细胞分化使细胞种类增加 解题分析　细胞分裂使细胞数目增加，在整个生命过程中都可能发生，细胞分裂不会使子细胞的遗传物质发生改变；细胞分化使细胞种类增加，它发生在生物体的整个生命过程中，且遗传物质也不会发生改变。 答案　C 题后归纳 比较细胞分裂和细胞分化 项目 细胞分裂 细胞分化 原因 细胞增殖的需要 基因的选择性表达 结果 生成相同的细胞，细胞数量增加 生成不同的细胞，细胞种类增加 意义 保持亲代和子代细胞之间遗传性状的稳定性 保证生物体的正常发育 联系 细胞分裂是细胞分化的基础 知识点二　细胞具有全能性 1．概念：细胞能够分化出各种细胞，发育成为一个完整个体的潜能，这种潜能称为细胞的全能性。 2．实例 (1)受精卵具有分化出各种细胞的潜能，这种潜能就是细胞全能性的表现。 (2)胡萝卜的组织培养 ①过程 ②结论：高度分化的植物组织具有发育成完整植株的潜能，保持着发育的全能性。 (3)多莉羊克隆 ①多莉羊克隆过程 ②结论和原因：动物体细胞的细胞核具有全能性。因为细胞核仍保持着原有的全部遗传物质。 ③动物细胞不具有全能性的原因：受到细胞内物质的限制。 问题思考 植物细胞实现其全能性都需要什么条件？ 提示：(1)离体状态下。 (2)水、无机盐、有机营养及植物激素等。 (3)适宜的温度等外界环境条件。 [例4]　胡萝卜根单个细胞经体外培养，能发育成完整的植株，其根本原因是胡萝卜根细胞(　) A．具有旺盛的分裂能力 B．具有该物种的全套基因 C．通过有丝分裂形成了植株 D．能合成胡萝卜所需的蛋白质 解题分析　胡萝卜根单个细胞能发育成个体是因为该细胞具有物种发育的全套基因，具有全能性，B正确。 答案　B [例5]　下列能体现细胞全能性的实例是(　) A．胡萝卜根细胞→胡萝卜植株 B．爪蟾蝌蚪→爪蟾幼体 C．玉米种子→玉米植株 D．干细胞→脂肪细胞 解题分析　细胞全能性以细胞形成个体为标志，“胡萝卜根细胞→胡萝卜植株”“起点”是细胞，“终点”是个体，体现了细胞的全能性，A正确；“爪蟾蝌蚪→爪蟾幼体”“玉米种子→玉米植株”为生长发育过程，“起点”不是细胞，不是细胞全能性的体现，B错误；“干细胞→脂肪细胞”为细胞分化过程，“终点”不是个体，不是细胞全能性的体现，D错误。 答案　A 知识拓展 判断细胞全能性是否表现的方法 (1)依据：发育的起点是细胞，终点是形成完整新个体。 (2)方法： 课堂小结 笔记空间　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.下列关于细胞分化的叙述，错误的是(　) A．植物器官的形成是细胞分化的结果 B．造血干细胞属于未分化的细胞 C．机体不同的组织细胞中，蛋白质的种类和数量不同 D．细胞分化一般是不可逆转的 答案　B 解析　细胞分化的结果是形成形态、结构和功能不同的细胞，进而形成各种器官，A正确；造血干细胞属于分化程度低的细胞，B错误；机体不同的组织细胞中遗传物质的表达不同，故蛋白质的种类和数量不同，C正确；细胞分化在生物体内一般是不可逆的，D正确。 2．下列人体细胞中分化程度最低的是(　) A．胚胎干细胞 B．造血干细胞 C．胰腺细胞 D．肌肉细胞 答案　A 解析　细胞越靠近个体发育的起点——受精卵，其分化程度越低。 3．下图表示造血干细胞分化成各种血细胞的过程，下列分析错误的是(　) A．造血干细胞可用于治疗某些血液病 B．上图充分证明了细胞分化是遗传物质有选择地发挥作用的结果 C．造血干细胞有增殖、分化的能力 D．哺乳动物成熟红细胞是研究细胞膜的理想材料，细胞中Fe的含量远高于白细胞 答案　B 解析　从图中观察到造血干细胞能增殖、分化为形态、结构等有稳定性差异的细胞，但并不能证明细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用的结果，B错误，C正确；人体成熟的红细胞中无细胞器膜和核膜的干扰，是研究细胞膜的理想材料，其内含有大量的血红蛋白，而Fe是构成血红蛋白不可缺少的元素，D正确。 4．在下列自然现象或科学研究成果中，能为“动物细胞具有全能性”观点提供直接证据的是(　) A．壁虎断尾后重新长出尾部 B．蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂 C．用体外培养的皮肤治疗烧伤病人 D．小鼠腺细胞的自我复制 答案　B 解析　根据细胞全能性的概念判断，壁虎断尾后重新长出尾部，属于器官的再生，是通过细胞的分裂和分化进行的，A错误；用体外培养的皮肤治疗烧伤病人，小鼠腺细胞的自我复制都是通过细胞的有丝分裂进行增殖，均未发育成一个新的个体，C、D错误；蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂符合细胞全能性的概念，B正确。 5．下图甲是某细胞生命历程的图示，请据图回答下列有关问题： (1)图甲A、B分别表示________过程；图乙处于有丝分裂的____期。 (2)图甲中b、c、d、e具有相同的____。 (3)若图甲中a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，则说明d具有____性。 (4)图甲中a、b、c、d、e这五个细胞相比，____细胞的全能性最大。 (5)图乙细胞中有____条染色体。高尔基体与植物细胞有丝分裂中____的形成有关。 答案　(1)细胞增殖、细胞分化　后 (2)遗传信息(或染色体数) (3)全能 (4)a (5)8　细胞壁 知识点一　细胞能产生特异性变化 1．下列能说明某细胞已经发生高度分化的是(　) A．进行ATP的合成 B．有核糖体合成 C．细胞核的DNA数目减少 D．存在肌动蛋白 答案　D 解析　细胞分化是遗传物质有选择地发挥作用的结果，高度分化的细胞内存在特有的蛋白质，肌动蛋白主要存在于肌纤维内，D符合题意；在每个细胞内都能合成ATP，A不符合题意；几乎每个细胞内都有核糖体合成，B不符合题意。 2．取自同一生物的不同类型的正常细胞，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 答案　C 解析　只有基因2在7种细胞中均进行了表达，所以基因2最有可能是控制核糖体蛋白质合成的基因，A正确；图中7种细胞中细胞器的种类和数量可能不同，C错误。 3．下列关于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．细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象 C．细胞分化仅发生在胚胎时期 D．细胞分化是细胞形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程 答案　C 解析　细胞分化是生物个体发育的基础，A正确；细胞分化具有普遍性，B正确；细胞分化贯穿于整个生命历程，C错误。 4．下列对细胞分化的相关叙述，错误的是(　) A．从核酸角度分析，细胞分化是遗传物质有选择地发挥作用的结果 B．从蛋白质角度分析，细胞分化是蛋白质种类不变、数量改变的结果 C．从细胞水平分析，细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生改变的结果 D．从细胞器水平分析，细胞分化是细胞器的种类、数目改变的结果 答案　B 5．通过特定方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述，正确的是(　) A．类胚胎干细胞能够分化成多种细胞 B．分化的体细胞丢失了某些遗传物质 C．二者功能有差异，但形态没有差异 D．二者遗传物质组成相同，且表达的遗传物质相同 答案　A 解析　干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。类胚胎干细胞与胚胎干细胞具有相似的特性，能够分化成多种细胞。正常情况下，分化程度不同的细胞，形态、结构不同，是因为遗传物质有选择性地发挥作用，但遗传物质组成相同。 知识点二　细胞具有全能性 6．下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是(　) A．多莉羊的成功证明动物细胞核具有全能性 B．在任何条件下植物细胞都能表达其全能性 C．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 D．植物组织培养技术利用的原理就是植物细胞的全能性 答案　B 解析　植物细胞要表达出全能性必须在离体的情况下，提供适宜的条件才能实现，B错误。 7．有关细胞全能性的叙述，不正确的是(　) A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高 B．由于遗传物质的调控，在生物体内细胞的全能性不能表达 C．与受精卵一样，卵细胞属于未分化的细胞，分裂能力强，全能性高 D．在一定条件下，离体培养的植物细胞能表现出全能性 答案　C 解析　不同细胞的全能性不同。一般来说，分化程度越低的细胞，分裂能力越强，全能性越高，受精卵是未分化的细胞，在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高；但是卵细胞属于高度分化的细胞，也具有较强的全能性。 8．美国斯坦福医学院成功绕过干细胞阶段，将老鼠的皮肤细胞直接转化为神经前体细胞，得到的细胞能发育成三种脑细胞，而且能在实验室里大量培育，该方法为受损神经细胞再生提供了一条新途径。下列说法正确的是(　) A．老鼠皮肤细胞能够直接转化为神经前体细胞，是遗传物质改变的结果 B．大脑细胞和皮肤细胞形态结构不同的根本原因是核糖体上合成的蛋白质不同 C．神经前体细胞是一种具有分裂、分化能力的细胞 D．利用该技术，老鼠皮肤细胞只能直接转化为神经前体细胞，不能转化成其他细胞 答案　C 解析　老鼠皮肤细胞直接转化为神经前体细胞，细胞中的遗传物质没有改变，A错误；大脑细胞和皮肤细胞形态结构不同的根本原因是遗传物质有选择地发挥作用，B错误；神经前体细胞能发育成三种脑细胞，具有分裂、分化能力，C正确；使用该技术，可能将皮肤细胞转化成其他类型的细胞，D错误。 9．某学习小组成员在做油脂鉴定实验中因操作不规范伤到手指，7天后伤口愈合，下列有关说法错误的是(　) A．促进伤口愈合的细胞分裂方式是有丝分裂 B．伤口在愈合过程中各种组织的细胞周期长短相同 C．受伤后，细胞分裂加快，促进伤口愈合 D．伤口愈合过程中除了细胞分裂外，还有细胞分化 答案　B 解析　伤口组织的细胞都是体细胞，促进伤口愈合的细胞分裂方式是有丝分裂，A正确；不同种类细胞一般细胞周期长短不同，故伤口在愈合过程中各种组织的细胞周期长短不同，B错误；受伤后，细胞分裂加快，以产生更多的细胞，促进伤口愈合，C正确；伤口愈合过程中除了细胞分裂使细胞数目增多外，还有细胞分化，以形成不同的组织细胞，D正确。 10．科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株。分析回答下列问题。 (1)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过____分裂来完成的。 (2)细胞团中相同的细胞在发育成胚状体和植株的过程中，形态、结构和生理功能逐渐向不同的方向发生了变化，这种现象称为细胞的____。 (3)本实验说明高度分化的植物细胞仍有发育成完整植株的能力，即具有____。 (4)大量的科学实验证明，高度分化的动物细胞，它的____仍然保持着____性，这是因为它含有保持本物种遗传特性所需要的全套____。 答案　(1)有丝 (2)分化 (3)全能性 (4)细胞核　全能　遗传物质 11．高度分化的动物细胞分化潜能变小，它的全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性。请利用性成熟的青蛙作实验材料，设计一个实验方案证明上述说法。 (1)实验的大体思路是：先把完整的体细胞单独培养，证明______________；再把体细胞的细胞核导入________，证明__________________。 (2)根据上述思路设计的实验步骤是： 第一步：取正常的雄性青蛙的体细胞直接进行细胞培养，观察能否发育成一个完整的青蛙。 第二步：准备若干个正常雄性青蛙的体细胞和雌性青蛙的卵细胞。 第三步：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 第四步：将第三步形成的重组细胞进行细胞培养，观察能否发育成完整的青蛙。 (3)实验结果：__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)结论：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)问题讨论：第四步若能克隆出小型青蛙，其性别应为____，主要性状应与____相同；上述实验能否说明细胞的分化受细胞质的影响？为什么？______________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)高度分化的动物细胞的全能性受到限制　去核的卵细胞内　细胞核仍具有全能性 (2)将卵细胞的细胞核去除，取体细胞的细胞核导入去核的卵细胞内 (3)单独培养的完整的体细胞不能发育成完整的个体，培养的重组细胞则能发育成完整个体 (4)高度分化的动物细胞其全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性 (5)雄性　雄性青蛙　能。因为同样的细胞核在体细胞的细胞质作用下不能表现出全能性，在卵细胞的细胞质的作用下却能表现出全能性 解析　要证明高度分化的动物细胞分化潜能变小，全能性受到限制，而细胞核仍具全能性，可直接单独培养青蛙的成熟体细胞，再将体细胞的细胞核移入去核的卵细胞内培养，比较其培养结果，根据结果得出结论。由于克隆出的小青蛙，其遗传物质基本上来自于雄性青蛙的细胞核，所以其性状基本上与雄性青蛙相同。卵细胞的细胞质才能使动物体细胞的细胞核表达出全能性，说明细胞质能影响细胞的分化。 学科网（北京）股份有限公司 $$