第2節細胞的分化課堂互動探究案課程標準說明在個體發育過程中，細胞在形態、結構和功能方面發生特異性的分化，形成了復雜的多細胞生物體。素養達成設疑激趣“小蝌蚪找媽媽”的故事大家都很熟悉，小蝌蚪經過一系列的變化最終形成了能在陸地上生活的青蛙，這個過程中發生了很多的變化：逐漸地長出后腿、前腿，尾部變短最終消失，從用鰓呼吸變成用肺呼吸。這種變化的細胞學基礎就是我們要學習的內容——細胞的分化。夯基提能·分層突破——互動·探究·智涂探究點一細胞分化及其意義一、如圖是細胞分化的示意圖，請據圖分析：1．據圖，A、B基因中，細胞甲、乙含有的基因和表達的基因分別是哪種？2．細胞甲、乙都要進行呼吸作用，都要合成相關的酶，據此推斷細胞甲、乙中DNA和蛋白質的種類是否相同？3．通過以上推理可知，細胞分化的實質是什么？4．細胞分裂和細胞分化與個體的生長發育有什么關系？5．人的神經細胞和心肌細胞都是由受精卵分裂而來的，但它們的形態、結構和功能不同，其原因是什么？它們核內的遺傳信息是否相同？二、(教材P121圖6－7)下圖為骨髓中造血干細胞分化為各種血細胞的過程圖解，據圖回答有關問題：(1)干細胞是動物和人體內____________________的細胞。(2)人骨髓中的許多造血干細胞能通過增殖和分化不斷產生______________________。(3)臍帶血干細胞可以培養并分化成人體的____________，可用于治療血液系統疾病。從不同的水平分析細胞分化(1)從細胞水平分析：是細胞形態、結構和生理功能改變的結果。(2)從亞顯微結構水平分析：是細胞器的數目及細胞質基質成分和功能改變的結果。(3)從分子水平分析：①蛋白質角度：是蛋白質種類、數量、功能改變的結果。②基因角度：基因選擇性表達的結果，這是細胞分化的根本原因。1.細胞分化的概念和過程(1)據圖歸納細胞分化的概念：在個體發育中，由一個或一種細胞增殖產生的后代，在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。(2)復雜生物體的體細胞是由一個受精卵經過有絲分裂形成的，因此細胞分化形成的各種細胞細胞核內的遺傳物質沒有發生變化。2．細胞分化的特點(1)穩定性(不可逆性)；(2)持久性；(3)普遍性。3．細胞分化的機制(1)不同細胞中基因“執行情況”不同，即基因“選擇性表達”，如胰島B細胞中胰島素基因表達，抗體基因關閉，而漿細胞則與之相反。(2)由于基因的選擇性表達，導致含遺傳信息相同的細胞中mRNA和蛋白質“各不相同”，從而導致出現細胞形態、結構或生理功能的“與眾不同”(即分化)。4．意義(1)是生物個體發育的基礎。(2)使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高各種生理功能的效率。5．細胞分裂和細胞分化的比較項目細胞分裂細胞分化開始時間從受精卵開始，發生在整個生命過程中從受精卵分化出多種形態的細胞開始，發生在整個生命過程中原因細胞增殖的需要基因選擇性表達結果細胞數量增多，生成的細胞相同細胞種類增多，生成的細胞不同，形成生物體的組織和器官意義保持了親代和子代之間遺傳的穩定性①生物個體發育的基礎；②使多細胞生物體中的細胞趨向專門化，有利于提高各種生理功能的效率特點①局部性；②周期性①持久性；②穩定性；③普遍性關系①細胞分裂是細胞分化的基礎，兩者往往是相伴相隨的②一般來說，分化程度越高，細胞的分裂能力就越弱6.細胞分裂、細胞分化與個體發育的關系1．(合格考)生物體形成不同的組織是由于()A．細胞分裂的結果B.細胞生長的結果C.細胞分裂和生長的結果D.細胞分裂和分化的結果2．(合格考)下列有關細胞分化的敘述，正確的是()A.高等動物細胞的分化只發生在胚胎發育過程中B.細胞分化過程中遺傳物質發生了改變C.細胞分化使細胞數目和種類增多D.分化的細胞一般會保持分化后的狀態，不可逆轉3．(等級考)如圖為人體某早期胚胎細胞所經歷的生長發育階段示意圖，圖中甲、乙、丙、丁、戊為各個時期的細胞，a、b表示細胞所進行的生理過程。下列敘述正確的是()①a過程是有絲分裂，b過程是細胞分化②乙和丙的染色體組成不同③丁與戊因遺傳物質不同而發生分化④甲、乙、戊中的蛋白質不完全相同A.②③④B．①②C.①④D．③④4．(等級考)骨髓移植是治療白血病常用的有效方法之一，最主要的原因是移植骨髓中的造血干細胞可在患者體內()A.正常生長B．增殖并分化成多種血細胞C.分泌抗體D．殺死各種病原菌探究點二細胞的全能性1.如圖是胡蘿卜的組織培養過程，請分析：(1)植物體上的細胞沒有表現出全能性，而是分化成了不同的組織和器官，這說明植物細胞全能性的表達需要什么條件？(2)圖中試管里的培養液應該含有哪些物質？(3)植物細胞具有全能性的根本原因是什么？2．如圖是克隆羊的培育過程，請分析：(1)如果直接用B羊的乳腺細胞進行培養，能不能形成完整的個體？和植物細胞相比，有什么不同？(2)得到的克隆羊的性別等絕大部分的性狀應該和哪只羊相同？[思維拓展](1)愈傷組織：一個沒有分化的細胞團塊。愈傷組織的細胞排列疏松而無規則，液泡比較大，細胞無固定形狀。愈傷組織可經過進一步誘導再分化，長出根、葉、芽、莖，形成完整植株。(2)胚狀體：愈傷組織經再分化后形成的具有類似于胚芽、胚軸、胚根的結構，能進一步發育成完整植株。注意：分化程度高的細胞，其全能性不一定低。一般來說，細胞分化程度越高，全能性越難以表達，但卵細胞的分化程度較高，其全能性也較高。1.細胞的全能性(1)概念：細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。(2)細胞具有全能性的原因：同一生物體的每一個細胞內都含有該物種所特有的全套遺傳物質，都有發育成完整個體所必需的全部基因。(3)實現細胞全能性的三個條件：①離體：細胞脫離原來的母體，單獨培養。②一定的營養物質和激素。③適宜的環境條件。(4)細胞全能性與細胞分化的比較：項目細胞分化細胞全能性原因細胞中的基因選擇性表達含有本物種全套遺傳物質結果形成形態、結構、生理功能不同的細胞產生完整有機體或分化成其他各種細胞比較細胞分化程度：體細胞＞生殖細胞＞受精卵細胞全能性：受精卵＞生殖細胞＞體細胞植物細胞＞動物細胞關系①細胞分化不會導致遺傳物質改變，已分化的細胞仍具有全能性②一般說來，細胞分化程度越高，全能性越難以實現；細胞分化程度越低，全能性就越容易實現2.干細胞(1)概念動物和人體內仍保留著少數具有分裂和分化能力的細胞，這些細胞叫作干細胞。(2)實例骨髓中的造血干細胞具有自我更新的能力，并能分化成各種血細胞，如紅細胞、白細胞和血小板。(3)應用：如利用臍帶血干細胞治療血液系統疾病。1．(合格考)植物細胞表現出全能性的必要條件是()A.給予適宜的營養和外界條件B.導入其他植物細胞的基因C.脫離母體后，給予適宜的營養和外界條件D.將成熟篩管的細胞核移植到去核的卵細胞內2．(合格考)關于細胞全能性的理解，不確切的是()A．植物體內某些體細胞沒有表現全能性，其原因是所含基因不同B.細胞內含有個體發育所需的全部基因是細胞具有全能性的內在因素C.經植物組織培養得到的試管苗，是植物細胞在一定條件下表現全能性的結果D.大量的科學事實證明，高度分化的植物體細胞仍具有全能性3．(等級考)下列關于細胞分化與細胞全能性的敘述，不正確的是()A.高度分化的植物細胞仍然保持著全能性B.細胞內含有全套的遺傳物質是已分化細胞具有全能性的基礎C.利用組織培養的方法快速繁殖花卉的原理是植物細胞具有全能性D.克隆羊多莉的誕生證明了動物細胞具有全能性4．(等級考)研究人員從患有罕見的胰島素依賴型糖尿病的患者皮膚上提取了一部分細胞，并將其誘導成多能干細胞，進一步誘導分化為分泌胰島素的細胞，然后將這部分細胞輸入患者體內進行治療，下列說法正確的是()A.輸入患者體內進行治療的細胞，將一直存活于人體內B.該患者體內本身就存在干細胞，如骨髓中的造血干細胞C.將患者的皮膚細胞誘導成多能干細胞，說明細胞分化在一定條件下是不可逆的D.多能干細胞在轉化為分泌胰島素的細胞的過程中核酸未發生改變強化落實·學業達標——歸納·提升·素養網絡建構eq\a\vs4\al()主干落實1.細胞分化的實質：基因選擇性表達。2．細胞分化的特點：持久性、穩定性和普遍性。3．細胞的分化程度越高，細胞全能性相對越低。4．植物細胞具有全能性，動物細胞的細胞核具有全能性。5．實現細胞全能性的條件：離體、一定的營養物質、激素和適宜的溫度、pH等。高效課堂·實踐運用——鞏固·達標·反饋1.細胞分化的實質是()A．基因組的改變B．基因選擇性表達C．細胞器數量和種類的變化D．細胞亞顯微結構的變化2．下列關于細胞分化的敘述，錯誤的是()A．植物器官的形成是細胞分化的結果B．造血干細胞屬于未分化的細胞C．機體不同的組織細胞中，蛋白質的種類和數量一般不同D．細胞分化一般是不可逆轉的3．下列哪種細胞的全能性最容易表達出來()A．青蛙的上皮細胞B．胡蘿卜根的韌皮部細胞C．大白鼠的肝臟細胞D．人的皮膚生發層細胞4．對圖中人體細胞的分析錯誤的是()A．圖中四種細胞的基本組成元素相同，但所含大分子化合物的種類有差異B．上圖充分證明了細胞分化是基因選擇性表達C．造血干細胞有增殖、分化的能力D．細胞a是研究細胞膜的理想材料，細胞a中Fe的含量遠高于細胞b5．下圖為哺乳動物的胚胎干細胞及其分化的示意圖。請據圖回答下列問題：(1)在機體內，皮膚干細胞分化成皮膚細胞是機體細胞中的基因________________的結果。(2)某患者不能產生正常的白細胞，通過骨髓移植可以達到治療的目的。骨髓移植的實質是將題圖中的____________細胞移植到患者體內。(3)若要克隆某種哺乳動物，從理論上分析，紅細胞、白細胞、皮膚細胞、神經細胞中不能選為供體細胞的是成熟的________，其原因是____________________________。(4)若某藥物可抑制肝腫瘤細胞DNA的復制，使用該藥物可使肝腫瘤細胞停留于細胞周期的________(時期)。疑難解答·名師指津——釋疑·解惑·教材問題探討1．提示：健康人骨髓中的造血干細胞可以不斷產生新的各種血細胞，補充到血液中去。2．提示：骨髓中造血干細胞能夠通過增殖和分化，不斷產生不同種類的血細胞。練習與應用一、概念檢測1．(1)×(2)√2.D3.D二、拓展應用1．提示：優勢：①保持了親本的優良性狀。②快速繁殖。③在室內進行，不受氣候、季節、地域的限制。意愿略。2．提示：略。第2節細胞的分化夯基提能·分層突破探究點一【師問導學】一、1．細胞甲含有的是A和B基因，表達的是A基因；細胞乙含有的是A和B基因，表達的是B基因。2．DNA相同，蛋白質不完全相同。3．基因選擇性表達的結果。4．細胞分裂使細胞數量增多，是個體生長的基礎；細胞分化使細胞種類增多，是個體發育的基礎。個體生長發育是細胞分裂和細胞分化共同作用的結果。5．細胞中的基因選擇表達的結果。它們核內的遺傳信息相同，但表達情況不同。二、(1)具有分裂和分化能力(2)紅細胞、白細胞和血小板(3)各種血細胞【隨堂檢測】1．解析：分裂使細胞數目增多，分化使細胞種類增多，兩者共同形成新組織。答案：D2．解析：細胞分化發生在整個生命過程中，但在胚胎時期達到最大限度；細胞分化是細胞在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程，是基因在時間和空間上選擇性表達的結果；細胞分化只改變細胞種類，不改變數目；分化的細胞將一直保持分化后的狀態，直到死亡。答案：D3．解析：由圖分析可知，a過程為細胞有絲分裂，b過程為細胞分化，①正確；乙和丙的染色體組成是相同的，②錯誤；b過程為細胞分化，其實質是基因的選擇性表達，遺傳物質不會發生變化，但蛋白質不完全相同，③錯誤，④正確。答案：C4．解析：白血病又稱血癌，病人產生大量的異常白細胞，而正常的白細胞、紅細胞和血小板產生量減少。移植骨髓中的造血干細胞可以增殖分化形成各種血細胞，因此骨髓移植是目前治療白血病的一種比較有效的方法。答案：B探究點二【師問導學】1．(1)植物細胞全能性的表達需要在離體條件下并需要一定的外界條件。(2)植物激素、無機鹽和糖類等物質。(3)已分化的細胞都有一整套和受精卵相同的遺傳物質，具有發育成一個完整個體所需要的全部遺傳信息。2．(1)不能發育成完整個體。這說明和植物細胞相比，動物分化的體細胞的全能性受到限制，但是細胞核仍具有全能性。(2)和B羊相同。【隨堂檢測】1．解析：離體的植物細胞、組織、器官，在一定的營養物質、激素和其他外界條件的作用下，就可以表現出全能性，發育成完整的植株。答案：C2．解析：細胞的全能性是指細胞經分裂和分化后，仍具有產生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。同一植物體內所有的體細胞都是由同一個受精卵經過有絲分裂形成的，都具有相同的基因。答案：A3．解析：細胞分化的實質是基因的選擇性表達，植物細胞的分化程度越高，細胞的全能性也就越不容易表達出來，但仍然保留著全能性，A正確；已分化的細胞能夠表達出全能性的根本原因是細胞內含有全套的遺傳物質，B正確；利用植物組織培養技術快速繁殖花卉的原理是植物細胞具有全能性，C正確；克隆羊多莉的誕生只是證明了動物細胞的細胞核具有全能性，D錯誤。答案：D4．解析：輸入患者體內進行治療的細胞，一段時間后會衰老、凋亡，A錯誤；該患者體內本身就存在干細胞，如骨髓中的造血干細胞，B正確；皮膚細胞可誘導成多能干細胞，說明細胞分化在一定條件下是可逆的，C錯誤；多能干細胞轉化為分泌胰島素的細胞的過程中，發生了細胞的分化，DNA未發生改變，但mRNA的種類發生了改變，D錯誤。答案：B高效課堂·實踐運用1．解析：細胞分化的實質是基因選擇性表達，從而導致細胞在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異。答案：B2．解析：細胞分化的結果是形成形態、結構和功能不同的細胞，進而形成各種組織和器官，A正確；造血干細胞