4.2 细胞通过分化产生不同类型的细胞-【精彩三年】2024-2025学年高中生物必修1课程探究与巩固Word教参（浙科版2019）

第二节　细胞通过分化产生不同类型的细胞 课程目标 知能目标 素养目标 1.举例说明细胞分化的含义，概述细胞分化的意义 2．说出细胞全能性的概念和特点，举例说明细胞的全能性理论在动植物克隆技术中的应用 3．举例说明干细胞的种类、特点和应用 1.生命观念——不同细胞遗传信息执行情况不同，合成的蛋白质不同，决定了细胞形态、结构、生理功能的不同 2．科学探究——探究植物细胞和动物细胞全能性的实验 3．社会责任——了解干细胞移植，关注健康的生活方式 (见学生用书P120)　 　 知识点一　细胞能产生特异性变化 1．细胞分化：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．干细胞 (1)概念：一类可以分化成为各种细胞的__未分化__细胞。 (2)分类(按分化潜能划分) ①__全能__干细胞：能产生生物体所需要的__所有类型__的细胞，如受精卵。 ②__多能__干细胞：分化能力仅次于受精卵，虽不能发育成完整的个体，但可以发育成为除__部分胎盘__以外的所有成体组织，如胚胎干细胞、造血干细胞。 ③专能干细胞：只能分化为某一类型的细胞，如神经干细胞。 3．细胞分化的原因：细胞分化并非由__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．细胞分化的特点 (1)持久性。 (2)普遍性：如根尖中各种细胞都是由__分生区__细胞分化形成的；人体中各种各样的细胞也都来自__干细胞__，这些都是细胞的分化。 (3)稳定性和不可逆性：正常情况下，细胞分化是__不可逆的__，一旦沿着一定方向分化，便不会返回原来的状态。 5．意义：生物的__个体发育__是通过细胞的分化过程来实现的。生物体的正常发育，是__细胞分化__受到高度精妙调控的结果。细胞癌变是细胞__异常__分化，导致细胞不受控制地分裂。 小思考：细胞的分化可逆吗，是否会出现异常情况？ 【答案】正常情况下，细胞分化是不可逆的，一旦沿着一定方向分化，便不会返回原来的状态。细胞癌变是细胞异常分化，导致细胞不受控制地分裂。 知识点二　细胞具有全能性 小思考：如何确定细胞是否实现全能性？ 【答案】确定细胞是否实现全能性必须关注“两点”——起点和终点。起点为一个细胞，终点为个体，而不是某个组织和器官。 探本思辨 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)分化后的细胞内遗传物质不变。(　√　) (2)壁虎断尾重生体现了细胞全能性。(　×　) (3)动物细胞的全能性易于表达。(　×　) (4)细胞的分裂能力越强，全能性越大。(　√　) (5)细胞分化导致细胞数目和种类增多。(　×　) 2．情境分析 来源于早期胚胎的胚胎干细胞是多能干细胞，可以分化形成多种细胞。 (1)同一个胚胎干细胞分化形成的血细胞和肝细胞，细胞核中的遗传物质是否相同？ 【答案】相同。 (2)由胚胎干细胞分化形成的神经细胞，在正常情况下，还能否返回到胚胎干细胞的状态？ 【答案】不能。 (3)同一种胚胎干细胞分化形成的骨骼肌细胞、血细胞、神经细胞等在形态、结构与功能上存在稳定性的差异。这种差异产生的原因是什么？ 【答案】遗传物质有选择地发挥作用。 (见学生用书P121)　 　 类型一 细胞分化拓展 1．细胞分化过程图示 2．细胞分化的实质 据图分析，基因A、B中，细胞甲含有的是基因A和B，表达的是基因A；细胞乙含有的是基因A和B，表达的是基因B。因此，细胞分化的实质是遗传物质选择性地发挥作用(基因的选择性表达)。 3．细胞分化的特点 (1)将蛙的原肠胚时期将来发育成后肢的部分细胞移植到将来发育成背部的细胞中，这部分细胞不会随着周围细胞发育成背部，而是继续沿着原有的分化方向发育成一条后肢。这种现象说明细胞分化具有稳定性(不可逆性)。 (2)细胞分化发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度，说明细胞分化具有持久性。 (3)细胞分化在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础，说明细胞分化具有普遍性。 4．从不同的角度理解细胞分化 5．细胞分裂与细胞分化的区别和联系 项目 细胞分裂 细胞分化 细胞 变化 细胞数量增多 细胞形态、结构和生理功能发生稳定性差异，细胞种类增多 发生 时间 从受精卵开始 发生在生物体的整个生命进程中 意义 保持了亲子代细胞遗传性状的稳定性 保证了生物体的正常发育 联系 细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，一般而言，分化程度越大，分裂能力越低 典例 如图所示，这是人体胚胎干细胞在体外条件下，定向诱导分化为几种细胞的过程。下列有关叙述正确的是(　B　) A. 胚胎干细胞具有分裂能力强、分化程度高等特点 B．图中所示的4种细胞中可能含有某些相同的蛋白质 C．图中所示的4种细胞中所含的遗传物质相同 D．细胞的分化导致基因发生了选择性表达 【解析】胚胎干细胞分裂能力很强，分化程度不高，A错误；呼吸酶、ATP合成酶等存在于所有的活细胞中，B正确；人的成熟红细胞没有细胞核，也没有遗传物质，C错误；细胞的分化是基因选择性表达的结果，D错误。 1．2024·柯桥中学高一下列四项是发生在生物组织内的某些生理过程，能说明该组织已经发生分化的是(　A　) A．光反应和碳反应 B．合成DNA和RNA C．糖酵解和柠檬酸循环 D．合成ATP水解酶 【解析】细胞分化的实质是基因的选择性表达，某细胞能进行光反应和碳反应，说明特异性表达了与光反应和碳反应有关的酶，说明出现了细胞分化，A符合题意；不论细胞是否发生分化都有DNA和RNA的合成、糖酵解和柠檬酸循环及合成ATP水解酶，因此这些不能说明该组织已经发生分化，B、C、D不符合题意。 2．下列关于细胞分裂、分化的叙述，正确的是(　A　) A．细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献 B．哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞 C．细胞分化使细胞内的遗传物质发生稳定性差异 D．细胞分化会降低各种生理功能的效率 【解析】有丝分裂能将亲代细胞的染色体经过复制，精确地平均分配到两个子细胞中，由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，A正确；哺乳动物的造血干细胞是由受精卵经过分裂、分化后产生的，只是分化程度较低，仍具有分裂、分化的能力，B错误；细胞分化时细胞的遗传物质未改变，而是通过基因的选择性表达，使细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异，C错误；细胞分化可形成具有特定形态、结构和功能的各种细胞，使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率，D错误。 类型二 细胞全能性拓展 1．分化的细胞仍具有全能性的原因：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个体的潜能。 2．细胞全能性大小的比较 (1)植物细胞＞动物细胞。 (2)受精卵＞生殖细胞＞体细胞。 (3)幼嫩的细胞>衰老的细胞。 (4)分化程度低的体细胞>分化程度高的体细胞。 (5)细胞分裂能力强的体细胞>细胞分裂能力弱的体细胞。 3．细胞分化和细胞全能性的比较 典例 2024·义乌中学高一下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(　B　) A．只有分化的细胞才具有发育成完整个体的潜能 B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含遗传物质发生了改变 D．紫色糯性玉米种子培育成植株，这反映了植物种子具有全能性 【解析】未分化的细胞全能性更高，A错误；细胞表现全能性的前提是处于离体状态，B正确；植物体内某些细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，C错误；种子培育成植株是个体生长发育的过程，不是细胞全能性的表现，D错误。 1．铁皮石斛是一种名贵中药，野生资源十分稀少，繁殖主要依靠叶片通过植物组织培养，发育成新植株。下列有关叙述中错误的是(　D　) A．上述说明高度分化的植物细胞具有全能性 B.植物细胞的全能性得以表达首先要离开母体 C．新植株的形成是细胞分裂和分化的结果 D．高度分化的动物体细胞也具有全能性 【解析】植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，A正确；在生物体内，由于基因的选择性表达，细胞不能表现出全能性，而是分化成为不同的组织器官，B正确；新植株的形成是细胞分裂和分化的结果，细胞分裂使得细胞数量增加，细胞分化使得细胞类型增加，C正确；高度分化的动物体细胞全能性受到限制，但细胞核仍然具有全能性，D错误。 2．2023·杭二中高一下列有关细胞全能性的叙述，不正确的是(　C　) 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．由于分化，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 【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。 3．2024·绍兴鲁迅中学高一下图为蛙的核移植实验示意图。下列有关叙述错误的是(　C　) A.①过程蛙卵中的细胞核被紫外线破坏 B．②过程为细胞核移植 C．③过程为细胞分裂，④过程为细胞分化 D．该实验说明蝌蚪肠细胞的细胞核具有全能性 【解析】①过程表示在紫外线的作用下，蛙卵中的细胞核被破坏，A正确；②过程为细胞核移植，B正确；③过程为细胞分裂，④过程为细胞分裂和细胞分化，C错误；该实验说明蝌蚪肠细胞的细胞核具有全能性，D正确。 “三看法”确认体现细胞“全能性”,)) 课堂检测 1．多细胞生物体的个体发育起始于一个受精卵，在其成为成熟个体的过程中，起决定性作用的是(　D　) A细胞全能性　　　B．细胞生长 C．细胞增殖 D．细胞分化 【解析】多细胞生物体的发育起点是受精卵，受精卵经过有丝分裂使细胞数目增加，通过细胞分化形成形态、结构和生理功能不同的细胞，进而形成不同的组织、器官，并进一步发育成成熟个体，因此在多细胞生物体发育成熟过程中，起决定性作用的是细胞分化。 2．2024·衢州二中高一下列关于人体造血干细胞的叙述，错误的是(　C　) A．造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同 B．造血干细胞的移植可应用于血液系统疾病的治疗 C．造血干细胞分化形成T淋巴细胞的过程是可逆的 D．造血干细胞与成熟的红细胞的呼吸作用类型不同 【解析】造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同，A正确；造血干细胞可分化成多种血细胞，应用于血液系统疾病的治疗，B正确；分化具有不可逆性，造血干细胞分化形成T淋巴细胞的过程是不可逆的，C错误；造血干细胞进行需氧呼吸，成熟的红细胞无线粒体，进行厌氧呼吸，二者呼吸作用类型不同，D正确。 3．下列有关细胞分化和细胞全能性的叙述，不正确的是(　C　) A．细胞分化是生物个体发育的基础 B．受精卵和早期胚胎细胞都是具有全能性的细胞 C．动物和人体内仍保留着少数干细胞，这些细胞只分裂不分化 D．如果能够在体外培养各种干细胞，使之形成组织或器官，就可以对受到损伤的组织或器官进行修复或更换 【解析】细胞分化发生在整个生命进程中，是生物个体发育的基础，A正确；受精卵和早期胚胎细胞含有该生物全部的遗传物质，都是具有全能性的细胞，B正确；动物和人体内仍保留着少数干细胞，这些细胞既可以分裂，也可以分化，如骨髓中的造血干细胞，能通过分裂、分化产生各种血细胞，C错误；如果能够在体外培养各种干细胞，使之形成组织或器官，就可以对受到损伤的组织或器官进行修复或更换，从而实现器官移植，D正确。 4．2024·普陀中学高一人类干细胞的研究一直是科技热点之一，利用干细胞在体外培育出组织和器官，对治疗癌症和其他多种恶性疾病具有重要意义。下列有关干细胞的叙述，正确的是(　B　) A．干细胞比受精卵分化程度低 B．干细胞中也存在与癌有关的基因 C．干细胞培育出组织和器官，体现了干细胞的全能性 D.干细胞一般不经过细胞分裂直接分化成相应组织 【解析】受精卵的分化程度比干细胞的低，A错误；干细胞含有整套遗传信息，包括与癌有关的原癌基因和抑癌基因，B正确；干细胞培育出组织和器官，能说明干细胞具有分化能力，不能说明其具有全能性，C错误；干细胞在细胞分裂的过程中进行基因的选择性表达，从而分化成相应的组织，D错误。 5．下列关于细胞分化的叙述，不正确的是(　A　) A．一般来说，细胞分化后产生的差异是可逆的 B．植物细胞的全能性大于动物细胞的全能性 C．细胞分化后形成不同的组织 D．细胞分化是指相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的过程 【解析】细胞分化的实质是基因的选择性表达，一般来说，细胞分化后产生的差异是不可逆的，A错误；由于植物细胞能够离体培养形成新个体，而动物细胞不能，所以植物细胞的全能性大于动物细胞的全能性，B正确；细胞分化的结果是形成不同的组织，C正确；细胞分化是指在个体发育中，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，D正确。 6．2024·春晖中学高一下列关于细胞分化与细胞全能性的叙述，不正确的是(　D　) A．高度分化的植物细胞仍然保持着全能性 B．细胞内含有全套的遗传物质是已分化细胞具有全能性的基础 C．利用组织培养的方法快速繁殖花卉的原理是植物细胞具有全能性 D．克隆羊多莉的诞生证明了动物细胞具有全能性 【解析】高度分化的植物细胞仍然保持着全能性，在一定的条件下，可以发育成完整的个体，A正确；细胞内含有全套的遗传物质是已分化细胞具有全能性的基础，B正确；植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性，C正确；克隆羊多莉的诞生证明了动物细胞的细胞核具有全能性，D错误。 温馨提示：请完成高效作业28) 学科网（北京）股份有限公司 $$