第6章 第2节 细胞的分化-【金版教程】2025-2026学年高中生物必修1 分子与细胞创新导学案Word（人教版 不定项版）

生物学　必修1 RJ(不定项版) 第2节　细胞的分化 1.阐明细胞分化的概念，说出细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果，是形成多细胞生物体的必要过程。2.举例说明细胞的全能性在植物组织培养和动物克隆等方面的应用。3.说出干细胞的特点，关注干细胞在医学上的应用。 知识点一　细胞分化 1．概念：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，叫作细胞分化。 2．实质：细胞分化是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。 3．特点：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，它是生物个体发育的基础；细胞分化是一种持久性的变化，一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。 4．意义：细胞分化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。 知识点二　细胞的全能性 1．全能性 (1)概念：细胞的全能性是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。 注：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具有全能性。 (2)植物细胞的全能性 ①实例：胡萝卜经植物组织培养产生完整植株。 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应用：快速繁殖花卉和蔬菜等作物，培养微型观赏植株，拯救濒危物种。 (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具有全能性。 2．动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。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。脐带血中含有大量干细胞。 1．(课本P118问题探讨)健康人通过________________________补充到血液中去，因此健康人的血细胞数量不会随着血细胞的死亡而减少；骨髓与血细胞的形成有关，骨髓中的________能够通过________和________不断产生不同种类的血细胞。 答案：不断产生新的血细胞　造血干细胞　增殖　分化 2．(课本P118思考·讨论)构成人体的器官有4种组织，分别是上皮组织、________、结缔组织、________，这些组织又是由一些相似的细胞所构成，这些细胞在形态上相差很大、________上也有区别，________上各不相同，但总体上都是由________、细胞质、________组成。 这些细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞，正常情况下，它们________(填“可以”或“不可以”)恢复成早期胚胎细胞；这4种组织中的某种细胞________(填“会”或“不会”)转变成其他组织的细胞。 答案：肌肉组织　神经组织　结构　功能　细胞膜　细胞核　不可以　不会 3．(课本P120思考·讨论)如果将资料1中的胡萝卜韧皮部细胞换成其他已高度分化的植物细胞，在适宜的条件下，这些细胞________(填“能”或“不能”)形成新的植株。将资料2中的蝌蚪肠上皮细胞单独培养________(填“能”或“不能”)获得新的个体。 答案：能　不能 4．(课本P121与社会的联系)如果能够在体外保存和培养各种________，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。 答案：干细胞 1.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，叫作细胞分化。(课本P119) 练习1　(1)细胞分化的方向在胚胎早期已经决定，一般不能逆转。 (√) (2)同一人体内的上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞等都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞。 (√) (3)细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。 (×) (4)细胞分化过程不改变细胞的数量。 (√) (5)成熟个体体内的所有细胞都已经高度分化。 (×) 2.细胞分化是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。(课本P119) 练习2　(1)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同。 (×) (2)蛙的红细胞和人的红细胞形态不同是基因选择性表达的结果。 (×) (3)同一细胞内往往含有不同的蛋白质，这是基因选择性表达的结果。 (×) 3.细胞的全能性是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。(课本P121) 练习3　(1)受精卵没有分化，所以没有全能性。 (×) (2)细胞的分化程度越高，表现出来的全能性就越弱。 (√) (3)非洲爪蟾肠上皮细胞核移植实验证明了动物体细胞具有全能性。 (×) (4)利用植物组织培养技术快速繁殖花卉、蔬菜的原理是植物体细胞的全能性。 (√) (5)种子发育成完整个体体现了细胞的全能性。 (×) (6)壁虎断尾后重新长出尾巴体现了细胞的全能性。 (×) (7)造血干细胞分化出各种血细胞体现了细胞的全能性。 (×) 重难一　细胞分化的原因 在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达。 [例1]　取自同一个体不同类型的正常体细胞，检测其基因表达，结果如图所示。关于此图说法不正确的是 (　　) A．若基因1～8中只有一个是控制呼吸酶合成的基因，则该基因最有可能是基因2 B．图中7种细胞中的蛋白质不完全相同 C．此图可用于说明细胞分化的本质 D．图中7种细胞类型不同，根本原因是细胞中的核DNA不同 解析：不论细胞如何选择性表达，其内都必含有呼吸酶，所以1～7种细胞都要表达，则该基因最有可能是基因2，A正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，使得不同细胞蛋白质的种类不完全相同，B正确；图中7种细胞类型不同，根本原因是基因的选择性表达，细胞中的核DNA相同，D错误。 答案：D [例2]　下列数据是人体部分器官中所表达基因的数目，有关叙述正确的是 (　　) 器官或细胞 眼 唾液腺 皮肤 甲状腺 血细胞 心脏 所表达基因的数目 1932 186 3043 2381 23505 9400 A.人体各器官所表达的基因数目不同，种类也完全不同 B．血细胞所表达的基因数目最多，说明其遗传物质相对含量较高 C．人体各器官表达的基因数目有差异，说明不同细胞内所含核基因不同 D．不同功能的细胞表达的基因不相同，这与细胞具有不同功能相适应 解析：人体各器官所表达的基因种类有所不同，而不是完全不同，如人体所有器官都表达呼吸酶基因，A错误；人体内不同细胞都是由同一个受精卵发育而来的，一般情况下含有相同的核基因，B、C错误。 答案：D 重难二　细胞分化与全能性的比较 项目 细胞分化 细胞全能性 原因 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传信息 表现 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成完整有机体或其他各种细胞 大小比较 细胞分化程度有高低之分：体细胞＞生殖细胞＞受精卵 细胞全能性有大小之分：受精卵＞生殖细胞＞体细胞 关系 ①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传物质； ②一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达；细胞分化程度越低，全能性就越高 [例3]　我国科学家通过体细胞诱导培养出了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞，这是目前全球在体外培养的“最年轻”的人类细胞。下列相关说法错误的是 (　　) A．材料中诱导产生的人类全能干细胞具有分裂和分化能力 B．材料中诱导产生的人类全能干细胞具有细胞全能性，原因是细胞含有个体发育的全套基因 C．该项技术有助于解决器官短缺等问题 D．材料中体细胞与人类全能干细胞的基因组成相同，基因表达情况也相同 解析：若能够培养材料中诱导产生的人类全能干细胞，使之形成组织或器官，则有助于解决器官短缺等问题，C正确；人类全能干细胞是由体细胞诱导培养成的，基因组成相同，但是基因表达情况不完全相同，D错误。 答案：D [例4]　(不定项)人的骨髓中有许多造血干细胞，它们通过增殖和分化，能不断产生其他种类的细胞。如图展示了造血干细胞分化成多种细胞的潜能。下列相关叙述错误的是 (　　) A．与肥大细胞相比，造血干细胞的分化程度低，分裂能力强 B．过程b表示细胞分化，得到的各种细胞内的遗传物质发生改变 C．红细胞、巨核细胞和单核细胞不同的根本原因是基因进行了选择性表达 D．造血干细胞分化成血小板和巨噬细胞，说明造血干细胞具有全能性 解析：肥大细胞是由造血干细胞分裂、分化来的，与肥大细胞相比，造血干细胞的分化程度低，分裂能力强，A正确；图中a表示细胞分裂，b是细胞分化，红细胞、巨核细胞和单核细胞都是由造血干细胞分裂、分化来的，细胞分化的实质是基因的选择性表达，得到的各种细胞遗传物质不发生变化，B错误，C正确；造血干细胞分化成血小板和巨噬细胞，说明其具有分裂和分化能力，但没有形成完整的个体或分化成其他各种细胞，不能体现造血干细胞具有全能性，D错误。 答案：BD 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★★ ★ ★ 题点 细胞分化产生不同种类细胞分析 细胞分化的概念、实质 细胞的增殖和分化 不同细胞所含基因及蛋白质的比较 细胞分化 动物细胞核的全能性分析　 细胞分化的结果、本质 题号 8 9 10 11 12 13 难度 ★ ★★ ★★ ★ ★ ★★★ 题点 干细胞、全能性的定义 管家基因、奢侈基因理解 细胞分化 干细胞应用、细胞分化的实质 植物细胞全能性、细胞分化 实验证明动物细胞的细胞核具有全能性 [单项选择题] 知识点一　细胞分化及其意义 1．下图为一只牛蛙体内几种类型的细胞模式图。下列相关叙述错误的是 (　　) A．四种细胞都是真核细胞 B．四种细胞来源于同一个受精卵细胞 C．四种细胞的形态各不相同 D．四种细胞的遗传物质都不相同 答案：D 解析：图示细胞来自牛蛙，牛蛙属于真核生物，A正确；图示细胞来自同一只牛蛙，则四种细胞来自同一个受精卵，其中的遗传物质(DNA)相同，B正确，D错误。 2．下列有关细胞分化的叙述，不正确的是 (　　) A．细胞分化是多细胞生物个体发育的基础 B．细胞分化的实质是细胞中基因的选择性表达 C．细胞分化导致遗传物质发生改变，细胞功能随之改变 D．细胞分化的结果是产生不同种类的细胞 答案：C 解析：细胞分化过程中遗传物质不变，C错误。 3．如图表示人体骨髓造血干细胞的部分生命历程，下列相关叙述错误的是 (　　) A．a过程表示细胞生长，该过程中细胞与外界环境进行物质交换的效率提高 B．b过程表示细胞增殖，该过程是c过程的基础 C．c过程表示细胞分化，该过程中基因进行了选择性表达 D．三种血细胞一般不会变成细胞③或④ 答案：A 解析：a过程表示细胞生长，b、c过程分别是细胞增殖、细胞分化。a过程中细胞体积增大，细胞与外界环境进行物质交换的效率降低，A错误。 4．乳腺细胞能够合成乳蛋白，不能合成唾液淀粉酶，而唾液腺细胞正相反。对这一现象的解释正确的是 (　　) A．唾液腺细胞没有合成乳蛋白的基因 B．乳腺细胞没有合成唾液淀粉酶的基因 C．两种细胞都没有合成乳蛋白、唾液淀粉酶的基因 D．是两种细胞中相关基因选择性表达的结果 答案：D 5．人体成熟的红细胞经过几个阶段发育而来，各阶段细胞特征如下表。下列叙述错误的是 (　　) 阶段 细胞特征 阶段1 无血红蛋白，有较强分裂能力 阶段2 核糖体丰富，开始合成血红蛋白，有分裂能力 阶段3 核糖体等细胞器逐渐减少，分裂能力减弱 阶段4 无细胞核，无核糖体等细胞器，血红蛋白含量高，无分裂能力 A.阶段1至阶段4是红细胞分化的过程 B．细胞特征发生变化的根本原因是基因选择性表达 C．阶段4失去分裂能力与红细胞的功能无关 D．核糖体增多有利于红细胞合成较多的血红蛋白 答案：C 解析：由表格可知，每个阶段细胞的特征是不同的，说明阶段1至阶段4是红细胞分化的过程，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，A、B正确；红细胞在发育过程中随着血红蛋白的合成逐渐增多，分裂能力逐渐减弱、消失，血红蛋白的功能主要是运输氧气和二氧化碳，因此分裂能力减弱、消失与其执行特定功能有关，C错误；核糖体是合成蛋白质的场所，故核糖体增多有利于红细胞合成较多的血红蛋白，D正确。 知识点二　细胞的全能性 6．2017年中国科学院的科研人员利用体细胞核移植技术，将核供体猴A的体细胞核导入去核的卵母细胞(来自供体猴B)中，最终得到2只克隆猴——“中中”和“华华”。下列相关叙述正确的是 (　　) A．克隆猴的获得证实了动物体细胞具有全能性 B．该过程证明细胞核发挥功能时，不需要细胞质的协助 C．克隆猴不同组织的发育依赖于基因的选择性表达 D．“中中”和“华华”的全部遗传信息来自于供体猴A 答案：C 解析：克隆猴的获得证实了动物体细胞的细胞核具有全能性，A错误；要证明细胞核发挥功能时，是否需要细胞质的协助，需要设置只存在细胞核和细胞核与细胞质共存的两组实验，因此本实验不能达到实验目的，B错误；克隆猴发育过程中通过细胞分化形成不同组织，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，C正确；“中中”和“华华”的细胞核遗传信息来自于供体猴A，而细胞质遗传信息来自供体猴B，D错误。 7．科学研究发现，人和其他哺乳动物一样，体内也存在一种被称为“ISL1”的心脏祖细胞，它可以分化为心肌、血管等特定类型的细胞。下列有关叙述不正确的是 (　　) A．心脏祖细胞与心肌细胞的核遗传信息不同 B．心肌细胞与血管细胞的基因表达情况不同 C．心脏祖细胞分化程度比心肌、血管细胞低 D．高度分化的心肌细胞的细胞核具有全能性 答案：A 解析：同一生物个体细胞含有的遗传物质相同，A错误；心肌细胞与血管细胞行使的功能不同，所含蛋白质的种类不同，所以二者的基因表达情况不同，B正确；心脏祖细胞可以分化为心肌、血管等特定类型的细胞，因此其分化程度低于心肌细胞和血管细胞，C正确；动物细胞的细胞核具有全能性，D正确。 知识点三　干细胞及其应用 8．骨髓造血干细胞可分裂分化出各种血细胞。下列叙述正确的是 (　　) A．骨髓造血干细胞具有细胞周期 B．此过程体现了造血干细胞的全能性 C．造血干细胞的分化可增加细胞数目 D．该分化过程只发生在胚胎和幼年时期 答案：A 解析：骨髓造血干细胞可连续分裂，具有细胞周期，A正确；骨髓造血干细胞可分裂分化出各种血细胞，但并没有形成个体或分化成其他各种细胞，因此不能说明该过程体现了造血干细胞的全能性，B错误；细胞分化可增加细胞种类，但不会增加细胞数量，C错误。 [不定项选择题] 9．科学家把在生物体不同类型的细胞中都表达的基因称为管家基因，将只在某类细胞中特异性表达的基因称为奢侈基因，基于以上定义判断，下列说法不正确的是 (　　) A．人体的胰岛素基因、核糖体蛋白基因都是管家基因 B．生物体各种细胞具有相同的管家基因和不同的奢侈基因 C．细胞分化的本质是不同的细胞表达了不同的奢侈基因 D．管家基因的特异性表达，赋予细胞不同的形态、结构及功能 答案：ABD 解析：人体的胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，属于奢侈基因，A错误；生物体各种细胞的管家基因和奢侈基因都相同，只是不同细胞中奢侈基因发生选择性表达情况不同，B错误；细胞分化的本质是不同细胞的奢侈基因的选择性表达，C正确；奢侈基因的特异性表达，赋予了细胞不同的形态、结构和功能，即产生了不同种类的细胞，D错误。 10．科学家成功建立了一种全新的红细胞体外分化体系，如图所示。下列分析错误的是 (　　) 造血干细胞→红系祖细胞→原始红细胞→幼红细胞→网织红细胞→成熟红细胞 A．造血干细胞经体外培养发育为成熟的红细胞体现了细胞的全能性 B．造血干细胞与红系祖细胞中所含的遗传信息相同 C．原始红细胞与成熟红细胞中所含的蛋白质存在差异 D．通过检测细胞中呼吸作用相关酶基因是否表达能确定细胞是否分化 答案：AD 解析：体现细胞的全能性需要由一个细胞形成一个完整个体或者个体中的各种细胞，A错误；细胞分化并不会改变遗传信息，造血干细胞与红系祖细胞中所含的遗传信息相同，B正确；细胞分化是因为基因的选择性表达，因此分化前后细胞中所含蛋白质存在差异，C正确；呼吸酶基因在所有细胞中均发生表达，因此不能用来确定细胞是否分化，D错误。 11．高度分化的体细胞可被诱导成类似早期胚胎细胞的iPS细胞。科学家培养iPS细胞获得角膜组织，将其移植到一位几乎失明的患者左眼上，患者术后视力基本恢复。下列叙述不正确的是 (　　) A．iPS细胞的分化程度高于角膜细胞 B．同一个体的iPS细胞与角膜细胞的基因组成不同 C．iPS细胞形成角膜组织是基因选择性表达的结果 D．iPS细胞可能有助于解决器官移植供体短缺等问题 答案：AB 解析：iPS细胞类似于早期胚胎细胞，其分化程度低于角膜细胞，A错误；同一个体的iPS细胞与角膜细胞的基因组成相同，B错误。 [非选择题] 12．美国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，如图所示。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________分裂完成的。 (2)细胞团中的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变化，这种现象叫作细胞的________。 (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，也就是说________________。 (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几乎全部________。 答案：(1)有丝 (2)分化 (3)植物细胞具有全能性 (4)细胞核　全能　遗传物质 13．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)根据上述思路设计实验步骤： 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　高度分化的动物细胞的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)单独培养完整的体细胞不能发育成完整的个体，培养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　提供体细胞的雄性青蛙　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 10 学科网（北京）股份有限公司 $