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6.2细胞的分化 学案
学习目标 核心素养
1. 通过比较不同细胞在形态、结构和功能方面发生的特异性变化,归纳细胞分化的概念(重点); 2. 理解细胞分化的原因是基因的选择性表达(重难点); 3. 细胞分化的意义(重点); 4. 通过植物组织培养和动物克隆等方面的事例,阐明细胞全能性的概念(重难点); 5. 干细胞的特点及在医学上的应用。 1.生命观念：不同细胞遗传信息执行情况不同、合成蛋白质不同决定了细胞形态、结构、生理功能的不同。 2．科学思维：基于基因选择性表达的本质，掌握细胞分化的特点；基于各类细胞的遗传信息，理解细胞的全能性。 3、社会责任：了解干细胞移植和细胞全能性的应用，关注健康的生活方式。
基础知识梳理：（阅读教材，完成下列填空，在教材相应位置进行标注后，识记相关内容）
一．细胞分化
1.概念：在 中，由一个或一种 增殖产生的后代，在 上发生稳定性差异的过程。
2.原因(实质): ,即不同种类细胞中遗传信息的表达情况不同。
3.意义：产生新的细胞，是 的基础。使多细胞生物体的细胞趋向 ,有利于提高生物体各种生理功能的 。
二．细胞的全能性
1.概念：细胞全能性是指细胞经 后,仍具有产生 或 的潜能和特性。
2. 具有全能性的细胞
(1) 　　　　、动物和人体的早期　　　　、植物体的　　　　细胞等没有分化的细胞。
(2) 　　　　细胞
①证据:美国科学家斯图尔德,通过　　　　　　的方法,使胡萝卜韧皮部细胞在适宜条件下长成一株新的植株。 ②应用:　　　　花卉和蔬菜等作物,培养　　　　　　　　,拯救　　　　。
(3) 动物细胞的　　　
①证据:将体细胞的　　　　移植到　　　　的　　　　细胞中,培育出了克隆羊“多莉”、克隆猴“中中”和“华华”。 ②应用:上述过程为动物体细胞核移植技术。
三. 干细胞
(1) 定义:动物和人体内仍保留着　　　　具有　　　　　能力的细胞,这些细胞叫作干细胞。
(2) 举例:骨髓中的　　　　　　、　　　　中大量的干细胞。
学习目标一：什么叫细胞分化？细胞分化有什么特点、实质是什么、有什么意义？
学习目标二：什么叫细胞的全能性？为什么高度分化的体细胞具有全能性呢？植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织和器官，这是为什么？
学习目标三：若要细胞的全能性得以表达出来，需满足什么条件？尝试比较不同生物的体细胞和同一生物的不同细胞之间的全能性。细胞的分化和细胞的全能性有什么区别和联系？（教师）
学习目标四：什么是干细胞？干细胞包括哪些类型、其在我们的生产和生活中有哪些应用？
自学检测（选择题20题，每小题4分共80分，1到15题为单选题，16到20题为不定项选择题，选全得4分，选对但不全的2分，综合题21题，20分）
一、单选题
1．细胞分化中不可能出现的变化有（　　）
A．染色体的复制 B．全能性的降低 C．细胞核的消失 D．某些细胞器的增添或消失
2．下列有关细胞分化的叙述不正确的是(　　)
A．细胞分化发生在生物体的整个生命过程中
B．生物体内含各种不同的细胞和组织是细胞分化的结果
C．细胞分化是一种持久性的变化
D．通过细胞分化，使细胞的数量和种类越来越多
3．下列发生了细胞分化且能体现细胞全能性的生物学过程是（ ）
A．玉米种子萌发长成新植株 B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C．蝌蚪发育成青蛙 D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
4．下列细胞中分化程度由高到低的顺序依次是（ ）
①卵细胞 ②受精卵 ③造血干细胞 ④胚胎干细胞
A．①②③④ B．②④③① C．①④②③ D．①③④②
5．胡萝卜根单个细胞经体外培养，能发育成完整的植株。其根本原因是胡萝卜根细胞（ ）
A．具有旺盛的分裂能力 B．具有该物种的全套基因
C．通过有丝分裂形成了植株 D．能合成胡萝卜所需的蛋白质
6．同一个体的神经细胞具有产生和传递兴奋的作用，而胰岛B细胞分泌的胰岛素具有降低血糖的作用。造成这种差异的根本原因是（ ）
A．两者所含的基因表达情况不同 B．两者所处的细胞周期长短不同
C．两者所含的各细胞器数量不同 D．两者所含的特定蛋白种类不同
7．下列关于细胞的全能性的叙述，错误的是（　　）
A．离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性
B．生物体内细胞没有表现出全能性，是基因在特定时空下选择性表达的结果
C．在生物体所有的细胞中，受精卵的全能性最高
D．克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性
8．2001年我国正式成立了中华骨髓库，至今已救治了包括外国人在内的许多白血病患者，这是中华儿女爱心的见证。骨髓中造血干细胞不断增殖后形成白细胞的过程中发生了（ ）
A．细胞分化 B．细胞衰老 C．细胞凋亡 D．细胞坏死
9．下列关于细胞分化和全能性的叙述，正确的是（ ）
A．细胞分化程度越高，全能性越大 B．细胞分化过程中遗传物质会发生改变
C．细胞分化使细胞功能专门化，提高了各项生理功能的效率
D．植物的种子发育成完整植株体现了植物细胞的全能性
10．细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列说法错误的是 （ ）
A．细胞分化发生在生物体的整个生命进程中
B．细胞分化是由于在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的表达情况不同造成的
C．未离体的植物体细胞不会表现出全能性
D．细胞分化过程中细胞的功能不发生改变
11．在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，这是因为（　　）
A．细胞丧失了全能性 B．基因的表达具有选择性
C．不同的细胞内基因不完全相同 D．在个体发育的不同时期，细胞内的基因发生了变化
12．科学家将人体皮肤细胞培养成了诱导多能干细胞——“iPS细胞”，人类“iPS细胞”可以分化为神经元等人体多种组织细胞。以下有关说法正确的是（ ）
A．上述培养过程体现了动物皮肤细胞的全能性
B．iPS细胞有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具有细胞周期
C．利用iPS细胞分化为人体组织器官进行移植可直接用于临床治疗，不必有任何担心
D．iPS细胞可分化形成多种组织细胞，说明iPS细胞在分裂时很容易发生基因突变
13．下列细胞中最容易表达出全能性的是（ ）
A．人的神经细胞 B．兰花根尖的分生区细胞 C．小白鼠的肝细胞 D．人的口腔上皮细胞
14．将自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，以代替损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列说法正确的是（　　）
A．骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成不同，基因表达情况也不同
B．骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明骨髓干细胞具有全能性
C．可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量判断植入的骨髓干细胞是否成功分化出“胰岛样”细胞
D．若将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，会恢复成骨髓干细胞
15．近日，中南大学湘雅医院利用人胚胎干细胞诱导分化的肝细胞治疗了一位肝衰竭病人，这是全世界第一例用胚胎干细胞所形成的肝细胞治疗的病人。下列叙述正确的是（ ）
A．胚胎干细胞诱导分化为肝细胞的过程中蛋白质的种类和数量不会改变
B．由于基因的选择性表达，胚胎干细胞和肝细胞在功能上存在差异
C．胚胎干细胞分化为肝细胞的过程中细胞的分化程度和全能性均提高
D．不同来源的胚胎干细胞均可用来救治该患者
16．（不定项选择）下列关于细胞分化的叙述，正确的是（ ）
A．人的造血干细胞是全能干细胞，可以分化为多种细胞
B．叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的差异是细胞分化的结果
C．（人体）造血干细胞与成熟红细胞中的酶存在差异
D．细胞分化过程中蛋白质种类和数量未发生改变
17．（不定项选择）下列有关细胞分化与细胞全能性的叙述，错误的是（ ）
A．通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株
B．高度分化的成熟叶肉细胞不具备发育成完整植株的潜能
C．种子胚根和胚芽中的所有细胞都是由受精卵分裂分化而来的
D．细胞的分化程度越高，全能性越强
18．（不定项选择）2019年9月，日本东京医科齿科大学宣布该校研究人员与美国同行合作，利用诱导多能干细胞(iPS细胞)培育出特定的细胞和脏器，为器官培育研究迎来了新的突破。下列相关叙述正确的是（ ）
A．该研究项目表明iPS细胞可培养成生物体，体现细胞全能性
B．干细胞产生其他各种细胞的过程属于脱分化
C．若在实际生活中依据该技术可提高器官移植的成功率
D．诱导iPS细胞分化成的多种细胞中核酸不完全相同
19．（不定项选择）下表是人体内的红细胞（未成熟）、胰岛B细胞、浆细胞（可以产生抗体）内所含有的核基因及这些基因表达的情况（“＋”表示该基因能表达，“-”表示该基因未表达）。下列有关说法错误的是（ ）
细胞 血红蛋白基因 胰岛素基因 抗体基因 有氧呼吸酶基因
红细胞 ＋ - - ＋
胰岛B细胞 - ① - ＋
浆细胞 - - ② ③
A．①②均表示“＋”，③表示“-” B．此表说明细胞分化导致基因的选择性表达
C．三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全不同
D．三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同
20．（不定项选择）如图为动物细胞发生一系列变化的示意图，相关叙述错误的是（　　）
A．过程①表示细胞的生长，更有利于细胞能从周围环境中吸收营养物质而持续生长
B．过程②、③表示细胞分裂，结果是使细胞的染色体数量增加
C．过程④的结果是形成了不同的组织，其原因是基因的选择性表达
D．细胞分裂过程中，染色体会进行复制
综合题
21．如图所示为人体中肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞产生过程的模式图。请据图回答下列问题：
(1)过程①表示的是______________，该过程从一个___________开始。
(2)过程②表示的是___________，其实质是____________________________，使得形成的细胞在______________等方面均发生稳定性差异。
(3)肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞仍具有发育成完整个体的潜能，这被称为_____________。人体内仍具有的能够产生多种细胞的细胞叫作______________。
22（附加题）．骨髓移植是器官移植的一种，将正常骨髓由静脉输入患者体内，取代病变骨髓，重建患者的造血功能和免疫功能，达到治疗某些疾病的目的。骨髓移植是各种血液肿瘤、再生不良性贫血症、重度地中海贫血症以及一些先天性免疫缺乏症或代谢性疾病的根本治疗方法。约60%的成人急性白血病患者，经过异基因或同基因骨髓移植可达3年以上生存期，部分可达5～6年以上。问题：
（1）骨髓移植可以治疗哪些疾病_________
A．再生不良性贫血症 B．重度地中海贫血症 C．血液肿瘤
（2）骨髓移植治疗依据的原理是：_____________________________。
（3）新血细胞的产生需要经历____________和____________两个阶段。
（4）骨髓移植治疗的意义：_____________________________________。
第6章 第2节 细胞的分化 学案答案
自学检测：细胞 形态、结构和生理功能 基因的选择性表达 生物发育的基础 专门化,效率 分裂和分化 完整有机体 分化成其他各种细胞 受精卵 胚胎细胞 分生组织 植物 ①植物组织培养 ②快速繁殖 微型观赏植株 濒危物种 细胞核 ①细胞核 去核 卵 少数 分裂和分化 造血干细胞 脐带血
1．A 【详解】染色体复制发生在细胞分裂时，细胞分化时不会发生染色体复制，A错误；细胞分化的程度越高，细胞的全能性越低，B正确；细胞分化中细胞核可能会消失，如哺乳动物成熟的红细胞,正确；细胞分化中由于基因的选择性表达，可能出现某些细胞器的增添或消失,D正确。
2．D 【详解】细胞分化是指相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，细胞分化具有持久性，发生在生物体的整个生命过程中，A正确； 细胞分化的结果是形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官，B正确；细胞分化具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性等特点，C正确；细胞分化的结果是生成不同的细胞，增加细胞种类，而细胞分裂增加细胞数量，D错误。
3．D 【详解】玉米种子不是一个细胞，因此玉米种子萌发长成新植株的过程中发生了细胞分化，但该过程不能体现细胞全能性，A错误；小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞，但没有形成完整的个体，因此该过程中发生了细胞分化，但该过程不能体现细胞全能性，B错误；蝌蚪不是一个细胞，因此蝌蚪发育成青蛙，是幼体发育为成体的变态发育过程，不能体现细胞全能性，C错误；D、胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株，该过程中发生了细胞分化且能体现细胞全能性，D正确。
4．D 【详解】多细胞生物体一般是由一个受精卵通过细胞增殖和分化发育而成，故受精卵分化程度最低，胚胎干细胞可分化为多种细胞，分化程度次之，造血干细胞可分化为各种血细胞，分化程度小于卵细胞，故正确顺序为①③④②，D正确。
5．B 【详解】胡萝卜根单个细胞经体外培养，能发育成完整的植株，体现了植物细胞的全能性。植物细胞具有全能性的根本原因在于体细胞中含有该物种的全套基因。
6．A 【详解】同一个体的神经细胞和胰岛B细胞所含有的遗传物质相同，基因的选择性表达是其在形态、结构和生理功能上产生差异的根本原因，A正确。
7．D 【详解】处于离体状态的植物细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件作用下，能表现出全能性，A正确；生物体内的细胞通过分化形成各种专门化的细胞，即基因在特定时空下进行选择性表达，B正确；受精卵的分化程度最低，全能性最高，C正确；克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，D项错误。
8．A 【详解】造血干细胞变成白细胞，这是在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异，属于细胞分化，A正确，BCD错误。
9．C 【详解】细胞全能性是指已分化的细胞仍具有分化为完整个体的潜能。细胞分化程度越高，则全能性越小，A错误；细胞分化是细胞形态、结构和功能发生稳定性差异的过程，其实质是基因的选择性表达，而遗传物质不改变，B错误；细胞分化使细胞功能专门化，提高了各项生理功能的效率，C正确；细胞全能性的起点是细胞，终点是完整个体，种子是一种由许多细胞组成的器官，故种子发育成植株不能体现植物细胞的全能性，D错误。
10．D 【详解】细胞分化发生在多细胞生物体个体发育的整个过程中，A正确；细胞分化是由于在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同造成的，或基因的选择性表达，B正确；只有离体的植物体细胞才会表现出全能性，未离体的植物体细胞不会表现出全能性，C正确；细胞分化是指在个体发育中，由一个或多个细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生一系列稳定性差异的过程，所以细胞功能会发生变化，D错误。
11．B 【详解】分化的细胞也具有全能性，A不符合题意；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，B符合题意；同一生物体的不同体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，都含有相同的基因，C不符合题意；在个体发育的不同时期，细胞内的基因不发生改变，D不符合题意。
12．B 【详解】全能性的体现要求发育成完整个体，动物皮肤细胞诱导产生多能干细胞，进而分化为神经细胞的过程没有体现了细胞的全能性，A错误；干细胞具有持续增殖的能力，因此具有细胞周期，而高度分化的细胞已经不具有增殖的能力，因此不具有细胞周期，B正确；利用iPS细胞分化为人体组织器官进行移植，目前还处于实验阶段，并不成熟，C错误；分化的本质是基因的选择性表达，并不是发生基因突变，D错误。
13．B 【详解】人的神经细胞已经高度分化，其全能性较低，且动物细胞的全能性受到抑制，A错误；兰花根尖的分生区细胞分裂能力旺盛，全能性较高，易表达出其全能性，B正确；小白鼠的肝细胞已经高度分化，其全能性较低，且动物细胞的全能性受到抑制，C错误；人的口腔上皮细胞已经高度分化，其全能性较低，且动物细胞的全能性受到抑制，D错误。
14．C 【详解】自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，故骨髓干细胞和“胰岛样”细胞的基因组成一样，但不同细胞选择表达的基因不同，因此这两种细胞中的基因表达产物不完全相同，A错误；骨髓干细胞可分化出“胰岛样”细胞，说明胰腺组织的环境造成骨髓干细胞基因选择性表达，没有体现出全能性，B错误；判断植入的骨髓干细胞是否成功分化出“胰岛样”细胞可通过检测糖尿病患者的胰岛素含量，“胰岛样”细胞可以代替损伤的胰岛B细胞，产生胰岛素，C正确；自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化出“胰岛样”细胞，一般而言，细胞分化过程在生物体内是不可逆的，故将“胰岛样”细胞提取出来后植入骨髓，不会恢复成骨髓干细胞，D错误。
15．B 【详解】胚胎干细胞诱导分化为肝细胞的过程中涉及基因的选择性表达，细胞内蛋白质的种类和数量会改变，A错；细胞分化的过程中发生了基因的选择性表达，会形成不同功能的细胞，胚胎干细胞和肝细胞在功能上存在差异，B正确；胚胎干细胞分化为肝细胞的过程中细胞的分化程度提高，但是细胞的全能性降低，C错；胚胎干细胞的来源不同，可能与接受器官的个体间发生免疫排斥，D错。
16．BC 【详解】人的造血干细胞是多能干细胞，可分化为红细胞、白细胞、血小板等，A错误；叶肉细胞和根尖细胞在结构和功能上的差异是细胞分化的结果，B正确；人体成熟红细胞是由造血干细胞分化而来的，分化过程中基因进行选择性表达，故二者的酶存在差异，C正确；细胞分化是基因的选择性表达过程，蛋白质的种类和数量会发生改变，D错误。
17．BD 【详解】高度分化的植物细胞仍具有全能性，通过组织培养可以将植物叶肉细胞培育成新植株，A正确；高度分化的植物成热叶肉细胞含该植物的全套遗传信息，具有发育成完整植株的潜能，B错误；受精卵是未分化的细胞，具有全能性，种子胚中的所有细胞都是由受精卵分裂分化而来的，C正确；一般来说，细胞分化的程度越低，全能性越强，D错误。
18．CD 【详解】该研究项目表明iPS细胞培育出特定的细胞和器官，没有表明iPS细胞能培养成生物体，因此不能体现细胞的全能性，A错误；干细胞产生其他各种细胞的过程属于分化，B错误；若在实际生活中依据该技术可进行自体器官移植，避免机体产生免疫排斥反应，从而提高器官移植的成功率，C正确；诱导iPS细胞分化成的多种细胞中核DNA相同，但由于不同细胞选择表达的基因不同，因此这些细胞中的mRNA不同，D正确。
19．ABCD 【详解】胰岛B细胞合成并分泌胰岛素，胰岛素基因表达；浆细胞合成、分泌抗体，抗体基因表达；三种细胞都能进行有氧呼吸，有氧呼吸酶基因都表达，所以表格中①②③均表示“+”，A错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，B错误；表格中显示人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况，三种细胞都存在血红蛋白基因、胰岛素基因、抗体基因和有氧呼吸酶基因四种基因，但血红蛋白基因只在红细胞中表达，胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，抗体基因只在浆细胞中表达，而有氧呼吸酶基因在三种细胞中均表达，故三种细胞中mRNA和蛋白质种类不完全相同，C错误；三种细胞是同一个体中的体细胞，基因种类相同，只是表达的基因不同，因此三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是基因选择性表达，D错误。
20．AB 【详解】过程①表示细胞的生长，但受到核质比的限制，细胞不会持续生长，A错误；过程②、③表示细胞分裂，结果是使细胞的数量增加，但细胞内染色体数目不变，B错误；过程④是细胞分化，是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，使细胞种类增加，其原因是基因的选择性表达，C正确；细胞分裂过程中，染色体会进行复制，然后平均分配到两个子细胞中，使亲代与子代之间保持了遗传的稳定性，D正确。
21.(1)细胞分裂 受精卵 (2)细胞分化 基因的选择性表达 形态、结构和功能(3)细胞的全能性 干细胞
【分析】分析题图可知，过程①表示细胞分裂，过程②产生了不同种类的细胞，为细胞分化的过程。
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。细胞分化的本质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。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。(1)由分析可知，过程①示细胞增殖（细胞分裂），该过程是从受精卵开始的。(2)过程②表示的是细胞分化，其实质是基因的选择性表达。细胞分化使形成的细胞在形态、结构和功能等方面发生了稳定性的差异。(3)由分析可知，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。
22.A、B、C 骨髓中含有造血干细胞 分裂 分化 治疗疾病，延长寿命
【详解】（1）根据上述分析及题干信息可知，骨髓移植可以治疗各种血液肿瘤、再生不良性贫血症、重度地中海贫血症以及一些先天性免疫缺乏症或代谢性疾病。故选ABC。（2）骨髓移植治疗依据的原理是骨髓中含有造血干细胞，造血干细胞能分裂分化成各种血细胞。（3）新血细胞的产生需要经历造血干细胞分裂和分化。（4）骨髓移植可以从根本上治疗一些疾病，延长患者的寿命。

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