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1、
第二節(jié) 細(xì)胞的分化
學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.掌握細(xì)胞分化的概念、特點(diǎn)。(重點(diǎn)) 2.簡述細(xì)胞的全能性。(重點(diǎn)) 3.理解細(xì)胞的全能性及其應(yīng)用。(難點(diǎn))
一、細(xì)胞分化
1.概念
2.細(xì)胞分化的特點(diǎn):普遍性。
二、細(xì)胞的全能性
1.概念
(1)細(xì)胞類型:高度分化的植物細(xì)胞。
(2)實(shí)質(zhì):具有發(fā)育成完整植株的潛能。
2.實(shí)例
(1)植物細(xì)胞的全能性:
①實(shí)驗(yàn)過程:
植物離體組織或細(xì)胞愈傷組織(即分裂成多個(gè)細(xì)胞)胚狀體→植株。
②結(jié)論:高度分化的植物細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力。
(2)動(dòng)物細(xì)胞核的全能性:
①實(shí)驗(yàn)過程:
②實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核
2、仍具有全能性。
③干細(xì)胞:動(dòng)物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞,如骨髓中的造血干細(xì)胞能增殖和分化產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板。
細(xì)胞分化
探討:如圖表示某人體內(nèi)的幾種細(xì)胞,它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能各不相同。
(1)各細(xì)胞的遺傳物質(zhì)是否相同?為什么?
提示:相同,因?yàn)檫@些細(xì)胞是通過有絲分裂產(chǎn)生的,有絲分裂的特點(diǎn)是遺傳物質(zhì)平均分配。
(2)各細(xì)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(xì)胞和心肌細(xì)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(xì)胞、未成熟紅細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞的產(chǎn)生過
3、程,仔細(xì)觀察圖示,探討下列有關(guān)問題:
(1)細(xì)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(xì)胞①與細(xì)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(xì)胞分化的過程圖示
2.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)
就一個(gè)個(gè)體來說,各種細(xì)胞具有完全相同的遺傳物質(zhì),但不同細(xì)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(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)就是基因的選擇性表達(dá)。如圖:
3.對(duì)細(xì)胞分化過程的理解
(1)從細(xì)胞水平分析:細(xì)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(xì)胞器的數(shù)目及細(xì)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(dá),即遺傳信息的執(zhí)行情況不同,這是細(xì)胞分化的根本原因。
4.細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化的關(guān)系
(1)細(xì)胞分裂主要增加細(xì)胞的數(shù)目,細(xì)胞的種類不變,細(xì)胞分化主要增加細(xì)胞的種類,細(xì)胞數(shù)目不變。
(2)細(xì)胞分裂是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)。
1.細(xì)胞分化過程中,一般不會(huì)出現(xiàn)的是( )
A.細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)的改變
B.細(xì)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(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的改變
D [細(xì)胞分化的過程即基因選擇性表達(dá)的過程,細(xì)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(xì)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(gè)時(shí)期的細(xì)胞,a、b表示細(xì)胞所進(jìn)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(xì)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(gè)細(xì)胞形態(tài)一樣,故a表示有絲分裂,丁、戊與甲比,細(xì)胞形態(tài)發(fā)生了變化,故b表示細(xì)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(xì)胞分化形成丁、戊的過程中基因選擇性表達(dá);由于甲、丁、戊細(xì)胞形態(tài)不同,故三種細(xì)胞基因選擇性表達(dá)產(chǎn)生的部分
6、蛋白質(zhì)不同。]
細(xì)胞的全能性
探討:高度分化的細(xì)胞,只要給予適當(dāng)?shù)臈l件,仍然可能發(fā)育成一個(gè)完整的個(gè)體,這種潛能就是細(xì)胞的全能性。請結(jié)合下列材料,探究細(xì)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(xì)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(xì)胞內(nèi)含有該物種的全部遺傳信息。
(2)在整個(gè)培養(yǎng)過程中,細(xì)胞需要從培養(yǎng)基中獲得哪些物質(zhì)?
提示:水、無機(jī)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(shí)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(xì)胞進(jìn)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(xì)胞的全能性嗎?
提示:不是。細(xì)胞的全能性是指已分化的細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整個(gè)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(xì)胞的全能性?
提示:沒有體現(xiàn)細(xì)胞的全能性,因?yàn)榉N子是植物的幼體,不是一個(gè)細(xì)胞。
1.細(xì)胞具有全能性的原因
已分化的細(xì)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(xì)胞仍具有發(fā)育成完整新個(gè)體的潛能。
2.細(xì)胞全能性實(shí)現(xiàn)的條件
(1)離體狀態(tài)下。
(2)水、無機(jī)鹽、有機(jī)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(xì)胞全能性的比較
(1)動(dòng)植物細(xì)胞全能性區(qū)別
8、:植物細(xì)胞的全能性易于表達(dá),而動(dòng)物細(xì)胞的全能性雖受到極大限制,但動(dòng)物細(xì)胞核的全能性仍可以表達(dá)。
(2)與細(xì)胞分化的關(guān)系:細(xì)胞分化程度不斷提高,細(xì)胞的全能性逐漸變小。
(3)與細(xì)胞分裂能力的關(guān)系:呈正相關(guān),即分裂能力越強(qiáng),全能性越大。
4.動(dòng)物體細(xì)胞核的全能性典例
說明動(dòng)物細(xì)胞的全能性雖受到限制,但“細(xì)胞核”仍具全能性。
1.下列有關(guān)細(xì)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(xì)胞具有全能性
B.動(dòng)物克隆成功表明高度分化的動(dòng)物細(xì)胞具有全能性
C.細(xì)胞具有全能性是因?yàn)榫哂性撋锏娜走z傳物質(zhì)
D.全能性的大小依次為:受精卵>生殖細(xì)胞;植物
9、體細(xì)胞>動(dòng)物體細(xì)胞
B [細(xì)胞具有全能性的基礎(chǔ)是因?yàn)榧?xì)胞中含有該生物的全套遺傳物質(zhì)。動(dòng)物克隆成功表明高度分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性,因?yàn)樵撨^程中處理的是動(dòng)物細(xì)胞核。分化程度低的細(xì)胞的全能性更易體現(xiàn)。]
2.下列生物過程不能體現(xiàn)細(xì)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(xì)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(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株
A [細(xì)胞的全能性是分化的細(xì)胞發(fā)育成為完整生物個(gè)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(xì)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(xì)胞具有全能性。馬鈴薯根尖細(xì)胞培養(yǎng)成脫毒馬鈴薯和胡蘿卜根韌皮部細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)發(fā)育成新植株都體現(xiàn)了體細(xì)胞的全能性。]
[課堂小結(jié)]
知 識(shí) 網(wǎng) 絡(luò) 構(gòu) 建
核 心 語 句 歸 納
1.細(xì)胞分化是指后代細(xì)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(xì)胞分化的特點(diǎn)是普遍性。
3.已分化的植物細(xì)胞具有全能性。
4.已分化的動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性。
1.如圖所示的細(xì)胞類型轉(zhuǎn)換過程為( )
A.細(xì)胞融合 B.細(xì)胞生長
C.細(xì)胞分裂 D.細(xì)胞分化
D [由圖可知,全能干細(xì)胞經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)換過程形成了紅細(xì)胞,細(xì)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(xì)胞分化。]
2.有關(guān)細(xì)胞分化的敘述,正確的是( )
A.高等動(dòng)物細(xì)胞的分化只發(fā)生在胚胎發(fā)育過程中
B.細(xì)胞分化過程中遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變
C.細(xì)胞分化使細(xì)胞數(shù)目和種類增多
D.經(jīng)細(xì)胞分化后,細(xì)胞的全能性降低
D [細(xì)胞分化是細(xì)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(shí)間和空間上選擇性表達(dá)的結(jié)果;細(xì)胞分化發(fā)生在整個(gè)生命過程中,但在胚胎時(shí)期達(dá)到最大限度;經(jīng)分化后,細(xì)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(dòng)物細(xì)胞具有全能性”這一觀點(diǎn)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(xì)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(xì)胞的自我復(fù)制
B [要證明一個(gè)細(xì)胞具有全能性,則這個(gè)細(xì)胞必須能夠在一定條件下發(fā)育為個(gè)體,只有B項(xiàng)符合;A項(xiàng)屬于器官的再生;C項(xiàng)屬于細(xì)胞培養(yǎng);D項(xiàng)屬于細(xì)胞的增殖。]
4.如圖是高等生物個(gè)體發(fā)育過程中細(xì)胞發(fā)生的變化,請仔細(xì)觀察,回答問題。
(1)圖示的高等生物個(gè)體發(fā)育是從________開始的。
(2)由①到②,細(xì)胞的體積增大、數(shù)目增多,細(xì)胞經(jīng)歷了________和________過程。
(3)由②到③,由于細(xì)胞________,細(xì)胞的________、________和________發(fā)生了穩(wěn)定性的差異,細(xì)胞的這種變化是基因在機(jī)體發(fā)育過程中________的結(jié)果。
[解析] 高等生物個(gè)體發(fā)育的起點(diǎn)是受精卵。經(jīng)細(xì)胞分裂、細(xì)胞分化形成不同的組織、器官和系統(tǒng),進(jìn)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(dá)