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第2节细胞的分化学案
【学习目标】
1．结合教材实例，理解细胞分化的概念、特点、实质及意义。
2．结合细胞全能性的实例，理解细胞全能性的概念。
3．结合教材实例，概述干细胞的概念，同时关注干细胞的研究意义。
【基础梳理】
一、细胞分化及其意义
请仔细阅读教材第118～119页，完成下面的问题。
1．细胞分化的概念
2．细胞分化的特点
________、稳定性、不可逆性和________。
3．细胞分化的意义和原因
(1)意义：使多细胞生物体中的细胞趋向________，有利于提高各种生理功能的效率，是________的基础。
(2)原因：不同的细胞中________不同。
二、细胞的全能性
请仔细阅读教材第120～121页，完成下面的问题。
1．概念：细胞经分裂和分化后，仍具有产生________有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
2．类别
(1)植物细胞的全能性
①实验过程
胡萝卜________＋植物激素、________的培养液完整的植株。
②结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成________的能力。
(2)动物细胞细胞核的全能性
①实验过程
非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞的________＋________的卵细胞非洲爪蟾。
②结论：已分化的动物体细胞的________仍具有全能性。
3．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有________和________能力的细胞。
(2)举例：人骨髓中的许多________，能通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去。
答案：
一、
1．个体发育　一个或一种细胞　形态、结构和生理功能
2．持久性　普遍性
3．(1)专门化　个体发育　(2)遗传信息的表达情况
二、
1．完整　
2．(1)韧皮部细胞　无机盐和糖类　完整植株　(2)细胞核　去核　细胞核
3．(1)分裂　分化　(2)造血干细胞　
【易错提示】
有关细胞分化的三点提醒
(1)细胞分化过程中遗传物质并没有发生改变，只是基因选择性表达。
(2)同一个体不同种类的体细胞中，DNA(基因)相同，而RNA、蛋白质不同。
(3)一般来说，细胞分化是不可逆的，但在离体人工培养条件下，高度分化的植物细胞能够脱分化恢复全能性。
细胞全能性的三点提示
(1)细胞全能性以产生完整个体为标志，若无完整个体产生，则不能体现全能性。胚胎干细胞发育成各种组织、器官不能体现全能性。
(2)植物种子发育成植株不能体现全能性。
(3)动物细胞因具有该物种全套的遗传物质，尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。
【深化探究】
一、细胞分化
1．教材问题探讨分析
回答下列问题：
(1)试从细胞水平和分子水平上分析，同种生物的不同细胞其结构和功能不同的原因？
提示：细胞水平：细胞分化的结果。
分子水平：基因选择性表达的结果。
(2)由同一细胞增殖产生、经过细胞分化形成的各种细胞内，细胞器数目、细胞质基质成分相同吗？
提示：不同。因分化形成的各种细胞的功能不同，故可判断其内的细胞器数目、细胞质基质成分不同。
(3)细胞分化后，其内的遗传信息是否改变？并分析原因。
提示：没有。因为从最终来源上看，生物体不同细胞均来自受精卵的有丝分裂，由于有丝分裂中遗传信息几乎不发生变化，因而同一生物体内不同细胞含有几乎相同的遗传信息。
2．判断下列说法是否正确
(1)多细胞生物通过细胞分化形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。(√)
(2)细胞分化仅发生在胚胎时期。 (×)
二、细胞的全能性
1．教材问题探讨分析
回答下列问题：
(1)生物体内的细胞不会表现其全能性，而是分化成不同的组织、器官，其原因是什么？
提示：在特定的时间和空间条件下，不同的细胞由于基因选择性表达出不同的蛋白质，生物体内的细胞不能表现出其全能性，而是分化成不同的组织、器官。
(2)植物细胞全能性的表达需要什么条件？
提示：①在离体状态下。
②需要适宜的水、无机盐、有机营养。
③需要激素。
④需要适宜的温度、pH等条件。
2．判断下列说法是否正确
(1)同一生物体的所有正常体细胞都具有全能性。(√)
(2)精子、卵细胞只含有生物体细胞内一半的遗传物质，所以没有全能性。(×)
(3)动物克隆技术的成功，证明了高度分化的动物细胞的全能性。(×)
(4)随着细胞分化程度的提高，细胞的全能性会逐渐丧失。(×)
【巩固练习】
1.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列叙述正确的是( )
① 细胞分化是细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程
② 细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
③ 未离体的体细胞一般不会表现出全能性
④ 分化过程中遗传物质会改变
A.① ② B.② ③ C.① ② ③ D.① ② ③ ④
2.美国纽约伦斯勒的神经干细胞研究所的研究人员发现“人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞”。关于下图的叙述中正确的是( )
A.a~e过程属于细胞分化，该过程能体现出细胞具有全能性
B.f过程为神经干细胞增殖的过程，增殖方式为有丝分裂
C.神经元、骨细胞和富含脂肪的细胞中，蛋白质的种类完全不同
D.图中的细胞功能不同，原因是细胞中所含的核基因种类不同
3.生物体内的细胞没有表现出全能性,而是分化成不同组织器官,这是因为( )
A. 细胞丧失了全能性 B. 细胞分化过程中,细胞内的基因发生了不可逆变化
C. 基因的选择性表达 D. 细胞生长过程中感染的细菌、病毒等生物抑制了全能性的表达
4.下图为某动物胚胎细胞的生长发育阶段示意图,a、b表示生理过程,图中甲~戊为各种细胞。下列叙述正确的是( )
A.乙和丁的遗传信息不同 B.甲、乙、丁中的蛋白质不完全相同
C.丁与戊的细胞器的种类、数目完全相同 D.经过b过程后,丁与戊的细胞核失去全能性
5.下表表示人体内胰岛A细胞、唾液腺细胞内部分核基因及部分基因的表达情况（“+”表示该基因表达，“-”表示该基因未表达）。下列说法错误的是( )
项目 胰岛A细胞 唾液腺细胞
ATP合成酶基因 + +
胰高血糖素基因 + -
唾液淀粉酶基因 - +
A.胰岛A细胞和唾液腺细胞的差异化与基因的选择性表达有关
B.胰岛A细胞和唾液腺细胞在同一时间表达的基因也可能相同
C.ATP合成酶基因是否表达是胰岛A细胞和唾液腺细胞分化的标志之一
D.分化后的胰岛A细胞和唾液腺细胞中mRNA有所差异，但遗传物质相同
6.可利用干细胞在体外培育,并定向诱导培育出组织和器官。下列有关干细胞的叙述,错误的是( )
A.利用干细胞培育出器官,未体现出细胞核的全能性
B.人的干细胞具有连续分裂能力,是未分化的细胞
C.造血干细胞含有一整套基因,能分化出多种血细胞
D.干细胞分化成相应组织细胞的过程中会合成特异性蛋白质
参考答案
1.答案：C
解析：①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，①正确；
②细胞分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果，②正确；
③未离体的体细胞由于受机体基因组的控制，一般不会表现出全能性，③正确；
④对于所有的体细胞来说，它们都是由一个受精卵发育而来，其遗传物质完全相同，并未发生改变，只是不同的细胞在个体发育的不同阶段，其遗传信息的表达不同导致其形态、结构和生理功能出现差异，④错误．
故选：C．
2.答案：B
解析：
分析题图可知，过程为细胞增殖的过程，增殖方式为有丝分裂, a~e过程属于细胞分化,细胞分化的实质是基因的选择性表达，分化产生的不同种类的细胞所含的RNA种类不同。
A. a~e过程属于细胞分化，并没有形成完整个体，该过程未能体现出细胞具有全能性，A错误;
B、过程为神经干细胞增殖的过程，增殖方式为有丝分裂，B正确;
C、神经元、骨细胞和富含脂肪的细胞都是由细胞分化形成，细胞分化的实质是基因的选择性表达,产生的RNA种类和数量不
同，故形成的蛋白质种类不完全相同，但也有部分相同的蛋白质，例如呼吸酶，C错误;
D、细胞分化过程中，细胞中的遗传物质不变,所以核基因的种类相同，D错误。
故选B。
3.答案：C
解析：全能性是指具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能，生物体内的细胞没有表现出全能性是因为基因的选择性表达；细胞分化过程中，遗传物质不会发生改变。
4.答案：B
解析：A、细胞增殖不改变遗传物质，所以乙和丁的遗传信息相同，A错误;
B、由于基因的选择性表达，所以甲、乙、丁中的蛋白质不完全相同，B正确;
C、丁和戊的功能不同，所以二者细胞器的数目和种类不完全相同，C错误;
D、分化后的细胞依然有该细胞生长发育的全部遗传物质，所以仍然具有发育成完整个体的能力，因此没有失去全能性，D错误。
故选B。
5.答案：C
解析：
6.答案：B
解析：只有培育成完整的个体，才能体现出细胞或细胞核的全能性，A正确；人的干细胞虽然具有连续分裂能力，但是其已经发生了细胞的分化，B错误；造血干细胞含有一整套基因，能分化出多种血细胞，C正确；细胞分化是基因选择性表达的结果，干细胞分化成相应组织细胞的过程中会合成特异性蛋白质，D正确。

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