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第四章　第二节　细胞分化、衰老和死亡
细胞分化和细胞全能性
第1课时
学习目标
1.说出细胞分化的概念。
2.理解细胞分化的特点及意义。
3.举例说明细胞的全能性。
一、细胞分化形成复杂的多细胞生物体
内容索引
课时对点练
二、分化后的细胞仍然具有全能性
一
细胞分化形成复杂的多细胞生物体
教材梳理
1.概念：在个体发育中，由___________细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在_________和_________上逐渐发生____________的过程。
2.举例：造血干细胞分化为_______、血小板、白细胞等。
3.特点
(1)_______：一般来说，分化后的细胞将一直______分化后的状态，直到______。
(2)_______：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
一个或一种
生理功能
形态结构
稳定性差异
红细胞
持久性
保持
死亡
普遍性
4.结果：在个体发育中，细胞分化能增加细胞的______，不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种___________，执行不同的生理功能。
5.意义
(1)是生物体______的基础。
(2)有利于提高各种_________的效率。
类型
组织和器官
发育
生命活动
(1)变形虫存在细胞的分裂和分化(　　)
(2)细胞分裂能增加细胞数量，细胞分化则可增加细胞种类(　　)
(3)细胞分化一般是不可逆的(　　)
(4)细胞分化发生在整个生命过程中(　　)
×
√
√
√
任务一：分析细胞分化的原因和特点
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和蛋白质进行了检测，结果如表。
核心探讨
项目 细胞总DNA 蛋白质 卵清蛋白基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白 β-珠蛋白 胰岛素
输卵管细胞 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
红细胞 ＋ ＋ ＋ － ＋ －
胰岛B细胞 ＋ ＋ ＋ － － ＋
注：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。
如图表示细胞a形成细胞b和c的过程。
(1)表中三种细胞的核DNA相同吗？为什么？
提示　核DNA相同。因为三种细胞都是由同一个受精卵通过有丝分裂形成的，含有相同的核遗传物质。
项目 细胞总DNA 蛋白质 卵清蛋白基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白 β-珠蛋白 胰岛素
输卵管细胞 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
红细胞 ＋ ＋ ＋ － ＋ －
胰岛B细胞 ＋ ＋ ＋ － － ＋
(2)表中三种细胞的蛋白质相同吗？综合上述分析，你能得出什么结论，说明细胞分化的实质是什么？
提示　蛋白质不相同。不同细胞中遗传信息相同，但合成的蛋白质不完全相同，由此说明细胞分化的实质是细胞中遗传信息的表达情况不同。
项目 细胞总DNA 蛋白质 卵清蛋白基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白 β-珠蛋白 胰岛素
输卵管细胞 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
红细胞 ＋ ＋ ＋ － ＋ －
胰岛B细胞 ＋ ＋ ＋ － － ＋
(3)图中①②③分别表示什么过程？
提示　①表示细胞分裂；②③表示细胞分化。
(4)正常情况下，细胞b还能恢复成细胞a以及转变成细胞c或其他组织细胞吗？这分别说明细胞分化具有什么特点？
提示　正常情况下，细胞b不能再恢复成细胞a，说明细胞分化具有不可逆性。细胞b也不能转变成细胞c或其他组织细胞，说明细胞分化具有稳定性。
核心归纳
1.细胞分化的过程
(1)概念图
核心归纳
2.细胞分化的基础：各种细胞具有完全相同的遗传物质，即携带本物种的全套遗传信息。
3.细胞分化和细胞分裂的四个警示点
(1)细胞分化的过程中一定发生细胞分裂，但细胞分裂过程中不一定发生细胞分化。
(2)细胞分化强调的是在细胞数目增多时其形态结构和生理功能也发生变化。
(3)单纯的细胞分裂强调的是细胞数目增多，其形态结构和生理功能不发生变化。
(4)细胞分化和细胞分裂后细胞所含的DNA都不发生变化。
1.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
典题应用
√
细胞分化具有持久性，发生在生物体的整个生命过程中，A、C正确；
细胞分化的结果是生成不同的细胞，增加细胞的类型，而细胞分裂会增加细胞数量，D错误。
2.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
数目不同　③丁与戊因遗传物质不同而发生分化　④甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同
A.①② B.①④
C.③④ D.②③④
√
分析题图可知，该过程是细胞
的有丝分裂及分化过程。经有
丝分裂得到的乙、丙两个细胞
的染色体数目相同，经分化得到的丁、戊两种细胞遗传物质相同；由于细胞中遗传信息的表达情况不同，甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同。
二
分化后的细胞仍然具有全能性
教材梳理
1.植物细胞的全能性：_________的植物细胞仍然具有发育成_________的能力，即植物细胞具有全能性。
2.细胞的全能性：细胞分裂和分化后，仍然具有产生____________或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
完整植株
高度分化
完整有机体
3.动物细胞核移植技术
(1)实例
①美洲爪蟾的核移植
核
去核的未受精
成体
②克隆羊多莉
(2)结论：高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着______的遗传物质，是具有全能性的。
(3)与植物细胞相比，由单个高度分化的动物体细胞培育成新个体的过程更具有______性。
全套
复杂
(1)人体内所有活细胞均具有全能性(　　)
(2)一般来说，细胞的分化程度越高，全能性越低(　　)
(3)植物组织培养说明高度分化的植物细胞仍然具有全能性(　　)
(4)卵细胞与受精卵一样，都是未分化细胞，全能性很高(　　)
×
√
×
√
任务二：分析细胞全能性的概念
1.根据教材图4－2－3回答下列问题：
(1)从图示的实验可以得出什么结论？这说明了什么？
核心探讨
提示　已分化的植物细胞在离体的条件下可长成完整植株。这说明了已分化的植物细胞具有全能性。
(2)克隆羊多莉的诞生能否说明已分化的动物细胞具有全能性？并说明理由。
提示　不能。多莉的形成不是由体细胞直接培育而来，不能说明动物细胞具有全能性，只能说明动物细胞核具有全能性。
2.探讨下列实例是否体现细胞的全能性？并说明理由。
(1)种子萌发形成植株。
提示　否，种子属于器官，种子萌发形成植株属于自然生长过程，是种子中胚芽、胚轴、胚根等进一步分裂、分化的结果，不能体现细胞的全能性。
(2)诱导胚胎干细胞发育成特定的组织或器官。
提示　否，只形成了特定组织器官，未形成完整个体或分化成其他各种细胞。
(3)在蜂群中，未受精的卵发育成雄蜂。
提示　是，未受精的卵是高度分化的细胞，且形成了新个体。
核心归纳
1.细胞具有全能性的原因
生物体的每一个细胞都含有保持该物种遗传特性的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全套基因，在适宜的条件下，就能发育成完整的新个体。
2.植物细胞全能性表达的条件
(1)离体状态。
(2)无菌环境。
(3)需要适宜的水分、无机盐、有机营养和激素等。
(4)适宜的温度等条件。
核心归纳
3.不同细胞的全能性大小
(1)植物细胞的全能性易于表达，而动物细胞的全能性受到极大限制。
(2)同一生物体细胞全能性的大小：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。
(3)随着细胞分化程度的不断提高，细胞全能性的表达能力逐渐变小。
(4)与细胞的分裂能力呈正相关，即一般分裂能力越强，全能性越大。
3.(2023·江苏连云港高一月考)下列实例可以说明细胞具有全能性的是
A.骨髓造血干细胞分裂、分化成各种血细胞
B.皮肤被划破后，伤口重新愈合
C.蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部
D.胡萝卜韧皮部细胞经离体培养产生完整植株
典题应用
√
骨髓造血干细胞分裂、分化成各种血细胞，皮肤被划破后，伤口重新愈合，蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部，都没有形成完整个体或分化成其他各种细胞，不能说明细胞具有全能性，A、B、C错误；
胡萝卜韧皮部细胞经离体培养产生完整植株，说明胡萝卜韧皮部细胞经植物组织培养可发育为完整个体，能说明细胞具有全能性，D正确。
4.(多选)下列关于细胞全能性的叙述，错误的是
A.克隆猴“中中”和“华华”的诞生说明动物细胞核具有全能性
B.生物体内的细胞没有表现出全能性的原因是分化中丢失了大量基因
C.将洋葱根尖细胞培养成完整植株说明已分化的植物细胞具有全能性
D.人体胚胎干细胞的全能性比造血干细胞的全能性低
√
√
细胞的全能性是指细胞分裂和分化后，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，克隆猴“中中”和“华华”的诞生说明动物细胞核具有全能性，A正确；
生物体内的细胞没有表现出全能性是因为遗传信息的执行情况不同，在生物体内所有的细胞都是由同一个受精卵分裂分化而来，其中所含的核遗传物质相同，B错误；
一般来说，分化程度越高，细胞全能性越低，所以人体胚胎干细胞的全能性比造血干细胞的全能性高，D错误。
网络构建第二节　细胞分化、衰老和死亡
第1课时　细胞分化和细胞全能性
[学习目标]　1.说出细胞分化的概念。
2.理解细胞分化的特点及意义。
3.举例说明细胞的全能性。
一、细胞分化形成复杂的多细胞生物体
1．概念：在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的子代细胞，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程。
2．举例：造血干细胞分化为红细胞、血小板、白细胞等。
3．特点
(1)持久性：一般来说，分化后的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
(2)普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
4．结果：在个体发育中，细胞分化能增加细胞的类型，不同类型的细胞构成了多细胞生物体的各种组织和器官，执行不同的生理功能。
5．意义
(1)是生物体发育的基础。
(2)有利于提高各种生命活动的效率。
判断正误
(1)变形虫存在细胞的分裂和分化(　　)
(2)细胞分裂能增加细胞数量，细胞分化则可增加细胞种类(　　)
(3)细胞分化一般是不可逆的(　　)
(4)细胞分化发生在整个生命过程中(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√
任务一：分析细胞分化的原因和特点
科学家提取了鸡的输卵管细胞、红细胞(有细胞核)和胰岛细胞，对这3种细胞中的DNA和蛋白质进行了检测，结果如表。如图表示细胞a形成细胞b和c的过程。
项目 细胞总DNA 蛋白质
卵清蛋白基因 β-珠蛋白基因 胰岛素基因 卵清蛋白 β-珠蛋白 胰岛素
输卵管细胞 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
红细胞 ＋ ＋ ＋ － ＋ －
胰岛B细胞 ＋ ＋ ＋ － － ＋
注：“＋”表示检测发现相应的分子，“－”表示检测未发现相应的分子。
(1)表中三种细胞的核DNA相同吗？为什么？
提示　核DNA相同。因为三种细胞都是由同一个受精卵通过有丝分裂形成的，含有相同的核遗传物质。
(2)表中三种细胞的蛋白质相同吗？综合上述分析，你能得出什么结论，说明细胞分化的实质是什么？
提示　蛋白质不相同。不同细胞中遗传信息相同，但合成的蛋白质不完全相同，由此说明细胞分化的实质是细胞中遗传信息的表达情况不同。
(3)图中①②③分别表示什么过程？
提示　①表示细胞分裂；②③表示细胞分化。
(4)正常情况下，细胞b还能恢复成细胞a以及转变成细胞c或其他组织细胞吗？这分别说明细胞分化具有什么特点？
提示　正常情况下，细胞b不能再恢复成细胞a，说明细胞分化具有不可逆性。细胞b也不能转变成细胞c或其他组织细胞，说明细胞分化具有稳定性。
1．细胞分化的过程
(1)概念图
2．细胞分化的基础：各种细胞具有完全相同的遗传物质，即携带本物种的全套遗传信息。
3．细胞分化和细胞分裂的四个警示点
(1)细胞分化的过程中一定发生细胞分裂，但细胞分裂过程中不一定发生细胞分化。
(2)细胞分化强调的是在细胞数目增多时其形态结构和生理功能也发生变化。
(3)单纯的细胞分裂强调的是细胞数目增多，其形态结构和生理功能不发生变化。
(4)细胞分化和细胞分裂后细胞所含的DNA都不发生变化。
1．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
答案　D
解析　细胞分化具有持久性，发生在生物体的整个生命过程中，A、C正确；细胞分化的结果是生成不同的细胞，增加细胞的类型，而细胞分裂会增加细胞数量，D错误。
2．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乙和丙的染色体数目不同　③丁与戊因遗传物质不同而发生分化　④甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同
A．①② B．①④ C．③④ D．②③④
答案　B
解析　分析题图可知，该过程是细胞的有丝分裂及分化过程。经有丝分裂得到的乙、丙两个细胞的染色体数目相同，经分化得到的丁、戊两种细胞遗传物质相同；由于细胞中遗传信息的表达情况不同，甲、丁、戊中的蛋白质不完全相同。
二、分化后的细胞仍然具有全能性
1．植物细胞的全能性：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，即植物细胞具有全能性。
2．细胞的全能性：细胞分裂和分化后，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。
3．动物细胞核移植技术
(1)实例
①美洲爪蟾的核移植
②克隆羊多莉
(2)结论：高等动物已分化的体细胞的细胞核仍然保持着全套的遗传物质，是具有全能性的。
(3)与植物细胞相比，由单个高度分化的动物体细胞培育成新个体的过程更具有复杂性。
判断正误
(1)人体内所有活细胞均具有全能性(　　)
(2)一般来说，细胞的分化程度越高，全能性越低(　　)
(3)植物组织培养说明高度分化的植物细胞仍然具有全能性(　　)
(4)卵细胞与受精卵一样，都是未分化细胞，全能性很高(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×
任务二：分析细胞全能性的概念
1．根据教材图4－2－3回答下列问题：
(1)从图示的实验可以得出什么结论？这说明了什么？
提示　已分化的植物细胞在离体的条件下可长成完整植株。这说明了已分化的植物细胞具有全能性。
(2)克隆羊多莉的诞生能否说明已分化的动物细胞具有全能性？并说明理由。
提示　不能。多莉的形成不是由体细胞直接培育而来，不能说明动物细胞具有全能性，只能说明动物细胞核具有全能性。
2．探讨下列实例是否体现细胞的全能性？并说明理由。
(1)种子萌发形成植株。
提示　否，种子属于器官，种子萌发形成植株属于自然生长过程，是种子中胚芽、胚轴、胚根等进一步分裂、分化的结果，不能体现细胞的全能性。
(2)诱导胚胎干细胞发育成特定的组织或器官。
提示　否，只形成了特定组织器官，未形成完整个体或分化成其他各种细胞。
(3)在蜂群中，未受精的卵发育成雄蜂。
提示　是，未受精的卵是高度分化的细胞，且形成了新个体。
1．细胞具有全能性的原因
生物体的每一个细胞都含有保持该物种遗传特性的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全套基因，在适宜的条件下，就能发育成完整的新个体。
2．植物细胞全能性表达的条件
(1)离体状态。
(2)无菌环境。
(3)需要适宜的水分、无机盐、有机营养和激素等。
(4)适宜的温度等条件。
3．不同细胞的全能性大小
(1)植物细胞的全能性易于表达，而动物细胞的全能性受到极大限制。
(2)同一生物体细胞全能性的大小：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。
(3)随着细胞分化程度的不断提高，细胞全能性的表达能力逐渐变小。
(4)与细胞的分裂能力呈正相关，即一般分裂能力越强，全能性越大。
3．(2023·江苏连云港高一月考)下列实例可以说明细胞具有全能性的是(　　)
A．骨髓造血干细胞分裂、分化成各种血细胞
B．皮肤被划破后，伤口重新愈合
C．蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部
D．胡萝卜韧皮部细胞经离体培养产生完整植株
答案　D
解析　骨髓造血干细胞分裂、分化成各种血细胞，皮肤被划破后，伤口重新愈合，蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部，都没有形成完整个体或分化成其他各种细胞，不能说明细胞具有全能性，A、B、C错误；胡萝卜韧皮部细胞经离体培养产生完整植株，说明胡萝卜韧皮部细胞经植物组织培养可发育为完整个体，能说明细胞具有全能性，D正确。
4．(多选)下列关于细胞全能性的叙述，错误的是(　　)
A．克隆猴“中中”和“华华”的诞生说明动物细胞核具有全能性
B．生物体内的细胞没有表现出全能性的原因是分化中丢失了大量基因
C．将洋葱根尖细胞培养成完整植株说明已分化的植物细胞具有全能性
D．人体胚胎干细胞的全能性比造血干细胞的全能性低
答案　BD
解析　细胞的全能性是指细胞分裂和分化后，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，克隆猴“中中”和“华华”的诞生说明动物细胞核具有全能性，A正确；生物体内的细胞没有表现出全能性是因为遗传信息的执行情况不同，在生物体内所有的细胞都是由同一个受精卵分裂分化而来，其中所含的核遗传物质相同，B错误；一般来说，分化程度越高，细胞全能性越低，所以人体胚胎干细胞的全能性比造血干细胞的全能性高，D错误。

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