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1、 第二節(jié)　細胞的分化 學(xué)習(xí)目標　1.掌握細胞分化的概念、特點。(重點)　2.簡述細胞的全能性。(重點)　3.理解細胞的全能性及其應(yīng)用。(難點) 一、細胞分化 1．概念 2．細胞分化的特點：普遍性。 二、細胞的全能性 1．概念 (1)細胞類型：高度分化的植物細胞。 (2)實質(zhì)：具有發(fā)育成完整植株的潛能。 2．實例 (1)植物細胞的全能性： ①實驗過程： 植物離體組織或細胞愈傷組織(即分裂成多個細胞)胚狀體→植株。 ②結(jié)論：高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力。 (2)動物細胞核的全能性： ①實驗過程： ②實驗結(jié)論： 已分化的動物體細胞的細胞核

2、仍具有全能性。 ③干細胞：動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細胞，如骨髓中的造血干細胞能增殖和分化產(chǎn)生紅細胞、白細胞和血小板。 細胞分化 探討：如圖表示某人體內(nèi)的幾種細胞，它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能各不相同。 (1)各細胞的遺傳物質(zhì)是否相同？為什么？ 提示：相同，因為這些細胞是通過有絲分裂產(chǎn)生的，有絲分裂的特點是遺傳物質(zhì)平均分配。 (2)各細胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能各不相同的原因是什么？ 提示：遺傳信息執(zhí)行的情況不同。 探討：人體內(nèi)分化形成的神經(jīng)細胞和心肌細胞能否再恢復(fù)分裂能力？ 提示：不能恢復(fù)分裂能力。 探討：下圖為人體中肌肉細胞、未成熟紅細胞和神經(jīng)細胞的產(chǎn)生過

3、程，仔細觀察圖示，探討下列有關(guān)問題： (1)細胞①、②、③含有的蛋白質(zhì)種類一定不相同嗎？ 提示：不完全相同。 (2)細胞①與細胞②形成的本質(zhì)區(qū)別是什么？ 提示：遺傳信息的執(zhí)行情況不同。 1．細胞分化的過程圖示 2．細胞分化的實質(zhì) 就一個個體來說，各種細胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，但不同細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同，控制合成的蛋白質(zhì)不同。細胞分化的實質(zhì)就是基因的選擇性表達。如圖： 3．對細胞分化過程的理解 (1)從細胞水平分析：細胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變。 (2)從亞顯微結(jié)構(gòu)水平分析：細胞器的數(shù)目及細胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能發(fā)生改變。 (3)從分子水平分析：

4、①蛋白質(zhì)角度：蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變。 ②基因角度：基因選擇性表達，即遺傳信息的執(zhí)行情況不同，這是細胞分化的根本原因。 4．細胞分裂和細胞分化的關(guān)系 (1)細胞分裂主要增加細胞的數(shù)目，細胞的種類不變，細胞分化主要增加細胞的種類，細胞數(shù)目不變。 (2)細胞分裂是細胞分化的基礎(chǔ)。 1．細胞分化過程中，一般不會出現(xiàn)的是(　　) A．細胞表面結(jié)構(gòu)的改變 B．細胞器種類和數(shù)量的改變 C．蛋白質(zhì)種類和數(shù)量的改變 D．細胞核中遺傳物質(zhì)的改變 D　[細胞分化的過程即基因選擇性表達的過程，細胞核中遺傳物質(zhì)并未發(fā)生改變。] 2．如圖為人體某早期胚胎細胞所經(jīng)歷的生長發(fā)育階段示意

5、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(zhì)不同而發(fā)生分化 ④甲、丁、戊中的蛋白質(zhì)不完全相同 A．①②　　　 B．①④ C．③④ D．②③④ B　[甲、乙、丙三個細胞形態(tài)一樣，故a表示有絲分裂，丁、戊與甲比，細胞形態(tài)發(fā)生了變化，故b表示細胞分化；乙和丙來自甲的有絲分裂，有絲分裂前后親子代遺傳物質(zhì)相同，染色體組成相同；乙、丙的遺傳物質(zhì)相同，由細胞分化形成丁、戊的過程中基因選擇性表達；由于甲、丁、戊細胞形態(tài)不同，故三種細胞基因選擇性表達產(chǎn)生的部分

6、蛋白質(zhì)不同。] 細胞的全能性 探討：高度分化的細胞，只要給予適當(dāng)?shù)臈l件，仍然可能發(fā)育成一個完整的個體，這種潛能就是細胞的全能性。請結(jié)合下列材料，探究細胞全能性的原理和應(yīng)用。 胡蘿卜的組織培養(yǎng)過程： (1)為什么胡蘿卜高度分化的韌皮部細胞，經(jīng)培養(yǎng)能形成與原來性狀相似的植株，表現(xiàn)出發(fā)育的全能性？ 提示：胡蘿卜韌皮部細胞內(nèi)含有該物種的全部遺傳信息。 (2)在整個培養(yǎng)過程中，細胞需要從培養(yǎng)基中獲得哪些物質(zhì)？ 提示：水、無機鹽、植物激素、糖類等。 探討：某園藝工作者偶然得到一棵稀有花卉植株，他想在較短時間內(nèi)繁殖大量該花卉品種，你能想出什么辦法嗎？ 提示：取該花卉葉片或其他活組織

7、細胞進行組織培養(yǎng)。 探討：斷尾的小壁虎再次長出新的尾巴屬于細胞的全能性嗎？ 提示：不是。細胞的全能性是指已分化的細胞仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能。 探討：一粒種子萌發(fā)為幼苗，并長成參天大樹是否體現(xiàn)了細胞的全能性？ 提示：沒有體現(xiàn)細胞的全能性，因為種子是植物的幼體，不是一個細胞。 1．細胞具有全能性的原因 已分化的細胞一般都有一套和受精卵相同的遺傳物質(zhì)，因此，分化的細胞仍具有發(fā)育成完整新個體的潛能。 2．細胞全能性實現(xiàn)的條件 (1)離體狀態(tài)下。 (2)水、無機鹽、有機營養(yǎng)及激素等。 (3)適宜的溫度等外界環(huán)境條件。 3．不同細胞全能性的比較 (1)動植物細胞全能性區(qū)別

8、：植物細胞的全能性易于表達，而動物細胞的全能性雖受到極大限制，但動物細胞核的全能性仍可以表達。 (2)與細胞分化的關(guān)系：細胞分化程度不斷提高，細胞的全能性逐漸變小。 (3)與細胞分裂能力的關(guān)系：呈正相關(guān)，即分裂能力越強，全能性越大。 4．動物體細胞核的全能性典例 說明動物細胞的全能性雖受到限制，但“細胞核”仍具全能性。 1．下列有關(guān)細胞的全能性說法不正確的是(　　) A．植物組織培養(yǎng)成功表明高度分化的植物細胞具有全能性 B．動物克隆成功表明高度分化的動物細胞具有全能性 C．細胞具有全能性是因為具有該生物的全套遺傳物質(zhì) D．全能性的大小依次為：受精卵>生殖細胞；植物

9、體細胞>動物體細胞 B　[細胞具有全能性的基礎(chǔ)是因為細胞中含有該生物的全套遺傳物質(zhì)。動物克隆成功表明高度分化的動物細胞的細胞核具有全能性，因為該過程中處理的是動物細胞核。分化程度低的細胞的全能性更易體現(xiàn)。] 2．下列生物過程不能體現(xiàn)細胞全能性的是(　　) A．玉米種子萌發(fā)長成新植株 B．馬鈴薯根尖細胞培養(yǎng)成脫毒馬鈴薯苗 C．小麥花粉經(jīng)離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株 D．胡蘿卜根韌皮部細胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株 A　[細胞的全能性是分化的細胞發(fā)育成為完整生物個體的能力。玉米種子萌發(fā)長成新植株是植物生殖器官的自然生長發(fā)育現(xiàn)象，沒有體現(xiàn)細胞的全能性。小麥花粉經(jīng)離體培養(yǎng)發(fā)育成單倍體植株，體現(xiàn)的

10、是生殖細胞具有全能性。馬鈴薯根尖細胞培養(yǎng)成脫毒馬鈴薯和胡蘿卜根韌皮部細胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株都體現(xiàn)了體細胞的全能性。] [課堂小結(jié)] 知 識 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建 核 心 語 句 歸 納 1.細胞分化是指后代細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。 2.細胞分化的特點是普遍性。 3.已分化的植物細胞具有全能性。 4.已分化的動物細胞核具有全能性。 1．如圖所示的細胞類型轉(zhuǎn)換過程為(　　) A．細胞融合　　　 B．細胞生長 C．細胞分裂 D．細胞分化 D　[由圖可知，全能干細胞經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換過程形成了紅細胞，細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)了穩(wěn)定性差異，屬

11、于細胞分化。] 2．有關(guān)細胞分化的敘述，正確的是(　　) A．高等動物細胞的分化只發(fā)生在胚胎發(fā)育過程中 B．細胞分化過程中遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變 C．細胞分化使細胞數(shù)目和種類增多 D．經(jīng)細胞分化后，細胞的全能性降低 D　[細胞分化是細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上出現(xiàn)穩(wěn)定性差異的現(xiàn)象，是基因在時間和空間上選擇性表達的結(jié)果；細胞分化發(fā)生在整個生命過程中，但在胚胎時期達到最大限度；經(jīng)分化后，細胞的種類增多，數(shù)目不變，全能性降低。] 3．在下列自然現(xiàn)象或科學(xué)研究成果中，能為“動物細胞具有全能性”這一觀點提供直接證據(jù)的是(　　) A．壁虎斷尾后重新長出尾部 B．蜜蜂的未受精卵細胞發(fā)育成雄蜂 C

12、．用體外培養(yǎng)的皮膚治療燒傷病人 D．小鼠腺細胞的自我復(fù)制 B　[要證明一個細胞具有全能性，則這個細胞必須能夠在一定條件下發(fā)育為個體，只有B項符合；A項屬于器官的再生；C項屬于細胞培養(yǎng)；D項屬于細胞的增殖。] 4．如圖是高等生物個體發(fā)育過程中細胞發(fā)生的變化，請仔細觀察，回答問題。 (1)圖示的高等生物個體發(fā)育是從________開始的。 (2)由①到②，細胞的體積增大、數(shù)目增多，細胞經(jīng)歷了________和________過程。 (3)由②到③，由于細胞________，細胞的________、________和________發(fā)生了穩(wěn)定性的差異，細胞的這種變化是基因在機體發(fā)育過程中________的結(jié)果。 [解析]　高等生物個體發(fā)育的起點是受精卵。經(jīng)細胞分裂、細胞分化形成不同的組織、器官和系統(tǒng)，進而發(fā)育成完整的生物體。 [答案]　(1)受精卵　(2)生長　分裂　(3)分化　形態(tài)　結(jié)構(gòu)　生理功能　選擇性表達