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(共64张PPT)
第2节　细胞的分化
知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知
一、细胞分化及其意义
1．细胞分化的概念
个体发育
一个或一种细胞
形态、结构和生理功能
2．细胞分化的特点
　　　　、稳定性和　　　　。
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，是生物　　　　的基础。
（2）原因：不同种类的细胞中　　　　　　　　不同。
持久性
普遍性
专门化
个体发育
遗传信息的表达情况
二、细胞的全能性
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。
完整
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。
韧皮部细胞
无机盐和糖类
完整植株
细胞核
去核
细胞核
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　　　　　，能够通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板，补充到血液中去。
分裂
分化
造血干细胞
知识应用·强化落实——效果·检测·定向
1.判断下面有关细胞分化说法的正误
（1）细胞分化是生物个体发育的基础（　　）
（2）单细胞生物的细胞分化现象更加明显（　　）
（3）细胞分裂是细胞分化的基础（　　）
（4）细胞分化过程中细胞内的遗传物质种类发生了变化（　　）
（5）细胞分化的方向在胚胎早期已经决定，一般不能逆转（　　）
（6）生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果（　　）
√
×
√
×
√
√
（7）细胞分化导致细胞的数目增加（　　）
（8）细胞分化形成的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转（　　）
（9）生物体内所有的细胞都要发生细胞分化（　　）
（10）由同一种细胞分化形成的不同组织细胞的遗传信息相同（　　）
（11）细胞分化过程中遗传信息的表达情况不同（　　）
（12）ATP合成酶基因在不同细胞中选择性表达（　　）
×
√
×
√
√
×
2．判断下列有关细胞全能性叙述的正误
（1）克隆羊培育成功说明高度分化的动物细胞具有全能性（　　）
（2）植物组织培养说明高度分化的植物细胞仍然具有全能性（　　）
（3）卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高（　　）
×
√
×
课程标准
说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体。
素养达成
设疑激趣
“小蝌蚪找妈妈”的故事大家都很熟悉，小蝌蚪经过一系列的变化最终形成了能在陆地上生活的青蛙，这个过程中发生了很多的变化：逐渐地长出后腿、前腿，尾部变短最终消失，从用鳃呼吸变成用肺呼吸。
这种变化的细胞学基础就是我们要学习的内容——细胞的分化。
探究点一　细胞分化及其意义
任务1　请比较来自同一哺乳动物的胰岛细胞和浆细胞，并回答下列问题：
(1)由同一个受精卵通过有丝分裂产生的两个子代细胞的遗传物质——DNA(基因)具有稳定性，分化前的细胞中的遗传物质——DNA(基因)相同，为什么分化后却合成不同的蛋白质？请提出你的假设。
分化导致细胞内遗传物质丢失，所以分化后合成不同的蛋白质。
(2)请结合经典实验结果，得出细胞分化的根本原因。
细胞分化的根本原因：基因的选择性表达。
(3)请分析以下基因在不同分化细胞内的表达情况，说明细胞内的基因都只在特定的细胞内表达吗？
①核糖体合成酶基因　②ATP合成酶基因　③呼吸酶基因　
④血红蛋白基因　⑤抗体基因　⑥胰岛素基因
不是。⑤抗体基因只在浆细胞内表达、④血红蛋白基因只在红细胞内表达、⑥胰岛素基因只在胰岛B细胞内表达，而①核糖体合成酶基因、②ATP合成酶基因、③呼吸酶基因在所有细胞中一般都可表达。
任务2(教材P121图6－7)下图为骨髓中造血干细胞分化为各种血细胞的过程图解，据图回答有关问题：
(1)干细胞是动物和人体内_________________的细胞。
(2)人骨髓中的许多造血干细胞能通过增殖和分化不断产生______________________。
(3)脐带血干细胞可以培养并分化成人体的____________，可用于治疗血液系统疾病。
具有分裂和分化能力
红细胞、白细胞和血小板
各种血细胞
1.细胞分化的“变”与“不变”
(1)“变”
①从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。
②从亚显微结构水平分析：细胞器的种类和数目及细胞质基质的成分和功能发生改变。
③从分子水平分析
a.蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。
b.基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的表达情况不同，这是细胞分化的根本原因。
(2)“不变”：细胞数目和细胞内的遗传物质不变。
2．持家基因和奢侈基因
(1)持家基因，又称管家基因，是指所有细胞中均要稳定表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如核糖体蛋白基因等。
(2)奢侈基因即组织特异性基因，是指不同类型细胞中特异性表达的基因，奢侈基因的产物赋予各种类型细胞特异的形态结构与特异的生理功能。
(3)持家基因是维持细胞生存不可缺少的，奢侈基因和细胞分化有关，是与组织特异性表达有关的基因。
3．细胞分裂和细胞分化的比较
项目 细胞分裂 细胞分化
开始 时间 从受精卵开始，发生在整个生命过程中 从受精卵分化出多种形态的细胞开始，发生在整个生命过程中
原因 细胞增殖的需要 基因选择性表达
结果 细胞数量增多，生成的细胞相同 细胞种类增多，生成的细胞不同，形成生物体的组织和器官
意义 保持了亲代和子代之间遗传的稳定性 ①生物个体发育的基础；
②使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率
特点 　①局部性； 　②周期性 ①持久性；②稳定性；③普遍性
关系 ①细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的 ②一般来说，分化程度越高，细胞的分裂能力就越弱 4.细胞分裂、细胞分化与个体发育的关系
【重点笔记】
从不同的水平分析细胞分化
（1）从细胞水平分析：是细胞形态、结构和生理功能改变的结果。
（2）从亚显微结构水平分析：是细胞器的数目及细胞质基质成分和功能改变的结果。
（3）从分子水平分析：
①蛋白质角度：是蛋白质种类、数量、功能改变的结果。
②基因角度：基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因。
1．(合格考)生物体形成不同的组织是由于(　　)
A．细胞分裂的结果
B.细胞生长的结果
C.细胞分裂和生长的结果
D.细胞分裂和分化的结果
答案：D
解析：分裂使细胞数目增多，分化使细胞种类增多，两者共同形成新组织。
2．(合格考)下列有关细胞分化的叙述，正确的是(　　)
A.高等动物细胞的分化只发生在胚胎发育过程中
B.细胞分化过程中遗传物质发生了改变
C.细胞分化使细胞数目和种类增多
D.分化的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转
答案：D
解析：细胞分化发生在整个生命过程中，但在胚胎时期达到最大限度；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，是基因在时间和空间上选择性表达的结果；细胞分化只改变细胞种类，不改变数目；分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
3．(等级考) 如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是(　　)
①a过程是有丝分裂，b过程是细胞分化
②乙和丙的染色体组成不同
③丁与戊因遗传物质不同而发生分化
④甲、乙、戊中的蛋白质不完全相同
A.②③④ B．①②
C.①④ D．③④
答案：C
解析：由图分析可知，a过程为细胞有丝分裂，b过程为细胞分化，①正确；乙和丙的染色体组成是相同的，②错误；b过程为细胞分化，其实质是基因的选择性表达，遗传物质不会发生变化，但蛋白质不完全相同，③错误，④正确。
4.（等级考）下列能说明某细胞已经发生分化的是（　　）
A.进行ATP的合成 B．进行蛋白质的合成
C.存在血红蛋白 D．进行细胞呼吸
解析：ATP是直接能源物质，所有细胞都进行ATP的合成，与细胞是否发生分化无关，A错误；所有细胞都能进行蛋白质的合成，与细胞是否发生分化无关，B错误；所有细胞都含有血红蛋白基因，但该基因只在红细胞中表达，这体现了细胞分化中基因选择性表达，说明细胞已经发生分化，C正确；所有细胞都要进行细胞呼吸，与细胞是否发生分化无关，D错误。
答案：C
探究点二　细胞的全能性
任务1　如图是胡萝卜的组织培养过程，请分析：
(1)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，这说明植物细胞全能性的表达需要什么条件？


(2)图中试管里的培养液应该含有哪些物质？


(3)植物细胞具有全能性的根本原因是什么？
植物细胞全能性的表达需要在离体条件下并需要一定的外界条件。
植物激素、无机盐和糖类等物质。
已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质，具有发育成一个完整个体所需要的全部遗传信息。
任务2　如图是克隆羊的培育过程，请分析：
(1)如果直接用B羊的乳腺细胞进行培养，能不能形成完整的个体？和植物细胞相比，有什么不同？



(2)得到的克隆羊的性别等绝大部分的性状应该和哪只羊相同？


不能发育成完整个体。这说明和植物细胞相比，动物分化的体细胞的全能性受到限制，但是细胞核仍具有全能性。
和B羊相同。
1.细胞的全能性
2.细胞全能性与细胞分化的比较：
项目 细胞分化 细胞全能性
原因 细胞中的基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
结果 形成形态、结构、生理功能不同的细胞 产生完整有机体或分化成其他各种细胞
比较 细胞分化程度：体细胞＞生殖细胞＞受精卵 细胞全能性：受精卵＞生殖细胞＞体细胞
植物细胞＞动物细胞
关系 ①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞仍具有全能性 ②一般说来，细胞分化程度越高，全能性越难以实现；细胞分化程度越低，全能性就越容易实现 3.干细胞
（1）概念
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
（2）实例
骨髓中的造血干细胞具有自我更新的能力，并能分化成各种血细胞，如红细胞、白细胞和血小板。
（3）应用：如利用脐带血干细胞治疗血液系统疾病。
【重点笔记】
（1）愈伤组织：一个没有分化的细胞团块。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，液泡比较大，细胞无固定形状。愈伤组织可经过进一步诱导再分化，长出根、叶、芽、茎，形成完整植株。
（2）胚状体：愈伤组织经再分化后形成的具有类似于胚芽、胚轴、胚根的结构，能进一步发育成完整植株。
注意：分化程度高的细胞，其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。
1．(合格考)植物细胞表现出全能性的必要条件是(　　)
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件
D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
答案：C
解析：离体的植物细胞、组织、器官，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可以表现出全能性，发育成完整的植株。
2.（合格考）下列关于细胞分化的叙述，正确的是（　　）
A．同一个体不同种类的细胞中遗传信息的表达情况相同
B．细胞分化有利于提高生物体各种生理功能的效率
C．造血干细胞是已分化的细胞，不能继续分裂
D．人体内大多数细胞一直保留着分裂、分化的能力
解析：细胞分化的实质是基因的选择性表达，同一个体不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不相同，A错误；细胞分化使细胞的种类增多，功能趋于专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率，B正确；造血干细胞可以继续分裂，C错误；人体内除一小部分细胞仍然保持着分裂、分化能力以外，大部分细胞失去了分裂、分化能力，D错误。
答案：B
3．(等级考)下列关于细胞分化与细胞全能性的叙述，不正确的是(　　)
A.高度分化的植物细胞仍然保持着全能性
B.细胞内含有全套的遗传物质是已分化细胞具有全能性的基础
C.利用组织培养的方法快速繁殖花卉的原理是植物细胞具有全能性
D.克隆羊多莉的诞生证明了动物细胞具有全能性
答案：D
解析：细胞分化的实质是基因的选择性表达，植物细胞的分化程度越高，细胞的全能性也就越不容易表达出来，但仍然保留着全能性，A正确；已分化的细胞能够表达出全能性的根本原因是细胞内含有全套的遗传物质，B正确；利用植物组织培养技术快速繁殖花卉的原理是植物细胞具有全能性，C正确；克隆羊多莉的诞生只是证明了动物细胞的细胞核具有全能性，D错误。
4．研究人员从患有罕见的胰岛素依赖型糖尿病的患者皮肤上提取了一部分细胞，并将其诱导成多能干细胞，进一步诱导分化为分泌胰岛素的细胞，然后将这部分细胞输入患者体内进行治疗，下列说法不正确的是(　　)
A.输入患者体内进行治疗的细胞，不会一直存活于人体内
B.该患者体内本身就存在干细胞，如骨髓中的造血干细胞
C.将患者的皮肤细胞诱导成多能干细胞，说明细胞分化在一定条件下是可逆的
D.多能干细胞在转化为分泌胰岛素的细胞的过程中核酸未发生改变
答案：D
解析：输入患者体内进行治疗的细胞，一段时间后会衰老、凋亡，A正确；该患者体内本身就存在干细胞，如骨髓中的造血干细胞，B正确；皮肤细胞可诱导成多能干细胞，说明细胞分化在一定条件下是可逆的，C正确；多能干细胞转化为分泌胰岛素的细胞的过程中，发生了细胞的分化，DNA未发生改变，但mRNA的种类发生了改变，D错误。
网络建构
主干落实
1.细胞分化的实质：基因选择性表达。　　　　
2.细胞分化的特点：持久性、稳定性和普遍性。
3.一般情况下，细胞的分化程度越高，细胞全能性相对越低。
4.植物细胞具有全能性，动物细胞的细胞核具有全能性。
5.实现细胞全能性的条件：离体、一定的营养物质、激素和适宜的温度、pH等。
1.细胞分化的实质是(　　)
A．基因组的改变
B．基因选择性表达
C．细胞器数量和种类的变化
D．细胞亚显微结构的变化
答案：B
解析：细胞分化的实质是基因选择性表达，从而导致细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异。
2．下列关于细胞分化的叙述，错误的是(　　)
A．植物器官的形成是细胞分化的结果
B．造血干细胞属于未分化的细胞
C．机体不同的组织细胞中，蛋白质的种类和数量一般不同
D．细胞分化一般是不可逆转的
答案：B
解析：细胞分化的结果是形成形态、结构和功能不同的细胞，进而形成各种组织和器官，A正确；造血干细胞属于分化程度低的细胞，B错误；机体不同的组织细胞中基因的表达不同，故蛋白质的种类和数量一般不同，C正确；细胞分化在生物体内一般是不可逆的，D正确。
3．下列哪种细胞的全能性最容易表达出来(　　)
A．青蛙的上皮细胞
B．胡萝卜根的韧皮部细胞
C．大白鼠的肝脏细胞
D．人的皮肤生发层细胞
答案：B
解析：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然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。就目前的研究成果看，受精卵的全能性最高，其次是生殖细胞，再次是体细胞，而在体细胞中，无论植物细胞还是动物细胞，都能在一定程度上表现出全能性，但动物细胞的全能性受到限制，不如植物细胞的全能性容易表达出来。
4．对图中人体细胞的分析错误的是(　　)
A．图中四种细胞的基本组成元素相同，但所含大分子化合物的种类有差异
B．上图充分证明了细胞分化是基因选择性表达
C．造血干细胞有增殖、分化的能力
D．细胞a是研究细胞膜的理想材料，细胞a中Fe的含量远高于细胞b
答案：B
解析：图中细胞a是红细胞，细胞b是白细胞。组成细胞的基本元素都是C、H、O、N，人体成熟的红细胞中不含核酸，且细胞中蛋白质种类与其他细胞也有差异，因此这四类细胞中大分子化合物种类有差异，A正确；从图中观察到造血干细胞能增殖、分化为形态、结构等有稳定性差异的细胞，但并不能证明细胞分化的实质是基因选择性表达，B错误、C正确；人体成熟的红细胞中无细胞器膜和核膜的干扰，是研究细胞膜的理想材料，其内含有大量的血红蛋白，而Fe是构成血红蛋白的元素，D正确。
5.细胞内的基因可分为管家基因（所有细胞中均要表达的基因）和奢侈基因（不同类型细胞中特异性表达的基因）两类，下表为人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况。请回答下列问题：
（1）四种基因中属于管家基因的是____。
（2）甲基因　　（填“能”或“不能”）表示控制胰岛素合成的基因，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）细胞分化的实质是　　　　　　（填“管家基因”或“奢侈基因”）的选择性表达。
（4）三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。 三种细胞形态、功能表现不同，从细胞结构方面分析其原因是　　　　　　　　　　　 。
丁
能
胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达
奢侈基因
人体细胞都来源于同一个受精卵，其遗传物质相同
细胞器的种类和数量不同
解析：(1)由题意可知，管家基因在所有细胞中均要表达，因此丁基因属于管家基因。(2)甲基因只在胰岛B细胞中表达，胰岛素基因也只在胰岛B细胞中表达，因此甲基因能表示控制胰岛素合成的基因。(3)细胞分化的实质是基因的选择性表达，这里的基因表示奢侈基因。(4)由于人体的不同细胞都来源于同一个受精卵，是由同一个受精卵经过有丝分裂、分化产生的，因此不同的细胞都有相同的基因，但由于基因的选择性表达，使得三种细胞中细胞器的种类和数量不同，因而不同细胞的形态、功能也表现不同。
问题探讨
1.提示：健康人骨髓中的造血干细胞可以不断产生新的各种血细胞，补充到血液中去。
2.提示：骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。
练习与应用
一、概念检测
1.（1）×　（2）√　2.D　3.D
二、拓展应用
1.提示：优势：①保持了亲本的优良性状。②快速繁殖。③在室内进行，不受气候、季节、地域的限制。意愿略。
2.提示：略。

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