资源简介

(共50张PPT)
第6章　细胞的生命历程
第2节　细胞的分化
课时目标 1.运用结构与功能观，阐明个体发育是通过细胞分化实现的，分析细胞分化的实质。(生命观念)
2．依据胡萝卜组织培养和非洲爪蟾核移植的过程，理解细胞的全能性。(科学探究)
3．关注干细胞的特点和应用，认同科学技术推动社会进步。(社会责任)
个体发育
一、细胞分化及其意义
1．概念
(1)发生时期：____________中。
(2)起点：_____________________增殖产生的后代。
(3)细胞变化：在___________________________上发生稳定性差异。
一个或一种细胞
形态、结构和生理功能
2．特点
3．实质：是细胞中的_____________________的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中____________的表达情况______。
4．意义
(1)细胞分化是生物____________的基础。
(2)细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向_________，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
基因选择性表达
遗传信息
不同
个体发育
专门化
二、细胞的全能性
1．概念
(1)前提：细胞_______________后。
(2)潜能和特性：产生______________或_______________________。
2．动植物细胞的全能性
(1)高度分化的植物细胞仍然具有_____________________的能力。
(2)已分化的动物体细胞的_________具有全能性。
分裂和分化
完整有机体
分化成其他各种细胞
发育成完整植株
细胞核
3．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有_______________能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
(2)举例：人骨髓中的造血干细胞能通过_______________，不断产生红细胞、白细胞和血小板。
分裂和分化
增殖和分化
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．蓝细菌也存在细胞分化的过程。(　　　)
提示：蓝细菌为单细胞生物，无细胞分化。
2．细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。(　　　)
提示：细胞分化发生在个体发育的整个生命过程中。
×
×
3．诱导干细胞发育成特定的组织、器官，体现了动物细胞具有全能性。 (　　　)
提示：诱导干细胞发育成特定的组织或器官，没有形成完整的个体，不能体现细胞的全能性。
4．蛙的红细胞和人的红细胞形态不同是基因选择性表达的结果。(　　　)
提示：两者不同的原因是遗传信息不同。
×
×
◆思维启迪
1．细胞分化的过程中遗传物质会发生改变吗？为什么？
提示：不会。细胞分化的过程中只是不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同，细胞内的遗传物质没有发生改变。
2．同一个体内上皮细胞、骨骼肌细胞、神经细胞和软骨细胞内的遗传物质相同吗？为什么？
提示：一般相同。同一个体的不同细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂，有丝分裂保证了亲子代细胞遗传的稳定性。
◆视野拓展
管家基因和奢侈基因
(1)管家基因：所有细胞均表达的一类基因，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。
(2)奢侈基因：不同类型的细胞特异性表达的一类基因，其产物赋予不同细胞特定的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因等。
任务一__细胞分化
下图为某种动物细胞所经历的部分生长发育过程。
[问题探究]
1．写出图中①②③分别代表的过程：
①________　②________　③________
答案：细胞分裂　细胞分化　细胞分化
2．细胞b能够再形成细胞a或细胞c吗？这说明细胞分化具有什么特点？
答案：不能。说明细胞分化具有不可逆性。
3．图中细胞b和细胞c中的细胞核遗传物质相同吗？请说明理由。
答案：相同。细胞b和细胞c是由细胞a经分裂、分化形成的，细胞分裂、分化过程中遗传物质没有改变。
1．细胞分裂与细胞分化的比较
项目 细胞分裂 细胞分化
发生时间 从受精卵开始 生物体的整个生命过程中
细胞变化 细胞数量增多 细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异，细胞种类增多
意义 保持了亲子代遗传的稳定性 保证了生物体正常发育
联系 细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的；一般而言，分化程度越高，细胞的分裂能力就越低
2.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：细胞器的种类和数量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：蛋白质的种类、数量和功能发生改变。
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。
有关细胞分化的两个认识误区
(1)误认为细胞分化导致遗传物质改变。细胞分化是基因选择性表达的结果，其遗传信息不变，含有相同的基因。
(2)误认为细胞分化只是形态、结构发生改变。细胞分化后，细胞的形态、结构和生理功能均发生改变。
1．(2024·贺州高一检测)肌卫星细胞是骨骼肌中的一种干细胞。当力量训练导致肌细胞受损时会激活肌卫星细胞增殖、分化，产生的新肌细胞与原有的肌细胞通过细胞融合来修复肌肉损伤。下列叙述错误的是 (　　)
A．从细胞水平分析，肌卫星细胞分化为肌细胞是细胞的形态、结构和功能发生改变的结果
B．从细胞器水平分析，肌卫星细胞分化为肌细胞是细胞器的形态和功能发生改变的结果
B
C．从基因水平分析，肌卫星细胞与肌细胞基因组成相同，基因表达情况不完全相同
D．从蛋白质水平分析，肌卫星细胞分化为肌细胞是蛋白质的种类、数量发生改变的结果
解析：
从细胞水平分析，细胞分化是指细胞形态、结构和功能发生稳定性差异的过程，A正确；从细胞器水平分析，细胞分化是细胞器的种类、数目改变的结果，但细胞器的形态和功能未发生改变，B错误；从基因水平分析，细胞分化是基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因，故肌卫星细胞与肌细胞基因组成相同，基因表达情况不完全相同，C正确；从蛋白质水平分析，细胞分化是蛋白质种类、数量改变的结果，这是细胞分化的直接原因，D正确。
2．研究人员发现人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞，对此种干细胞进行培养后能得到多种细胞(如下图所示)。下列相关叙述正确的是 (　　)
D
A．图中所示过程中不发生DNA分子的复制
B．图中各种细胞的蛋白质完全不同
C．各种细胞功能的不同决定了其具有不同的结构
D．分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异
解析：
图中细胞分化之前发生了细胞分裂，而细胞分裂过程中有DNA分子的复制，A错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，但是不同的细胞中也有相同基因的表达，因此图中各种细胞的蛋白质不完全相同，B错误；结构决定功能，图中各种细胞的功能是由其结构决定的，C错误；分化后的细胞中某些细胞器的数量会有差异，如耗能多的细胞中线粒体的数量较多，D正确。
判断细胞发生分化的技巧
(1)细胞形态的改变：如肌细胞的梭形、红细胞的圆饼状、神经细胞的突起状等。
(2)细胞结构的变化：形成不同种类的细胞(尤其是细胞器种类和数量有较大差异)。
(3)细胞生理功能的特化：运动功能、运输功能、储存功能、免疫功能等。
任务二__细胞的全能性
我国科学家获得的世界上首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”，使我国率先发展出基于非人灵长类疾病动物模型的全新医药研发产业链，促进针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病，以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药创制与研发，助力“健康中国2030”目标实现。
[问题探究]
1．治疗阿尔茨海默病可利用干细胞分化成的神经细胞代替异常的神经细胞，该过程的实质是_________________________________________ _____________________________________________________________。
答案：基因的选择性表达
2．克隆猴的成功，是否能说明已经分化的动物体细胞具有全能性？
答案：不能，只能说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
1．细胞的全能性
2．细胞分化与全能性的比较
细胞“具有”全能性≠“体现”全能性
(1)理论上活细胞都“具有”全能性。
(2)只有细胞经分裂和分化后，仍能产生完整有机体或分化成其他各种细胞，才能“体现”细胞的全能性。
(3)克隆动物只能“体现”动物体细胞的细胞核的全能性。
1．实验证明，高度分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的能力，这称为细胞的 (　　)
A．凋亡 B．癌变
C．衰老 D．全能性
D
解析：
高度分化的植物细胞仍具有发育成完整植株的能力，这称为细胞的全能性，D正确。
2．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是 (　　)
A．植物体只有体细胞含有本物种全套的遗传信息
B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C．植物体内某些体细胞没有表现出全能性，其原因是所含基因发生了改变
D．将紫色糯性玉米种子培育成植株，体现了植物种子具有全能性
B
解析：
细胞具有全能性的原因是细胞内含有本物种全套的遗传信息，而生殖细胞中也具有这样的全套遗传信息，因此同样具有全能性，A错误；植物体内某些体细胞没有表现出全能性是基因选择性表达的结果，所含基因没有发生改变，C错误；种子属于植物的器官，种子发育成植株是个体正常发育的过程，不能体现全能性，D错误。
诱导多能干细胞(iPSC)技术和基因编辑技术(如CRISPR/Cas9)在当今生命科学研究中发挥着极其重要的作用。
材料1：科学家将细胞干性基因转入小鼠体细胞，诱导其成为多能干细胞，即iPSC。
当iPSC“遇到”CRISPR/Cas9——社会责任
材料2：研究人员发现一种源自细菌的CRISPR/Cas9系统可作为基因编辑的工具，能对基因进行定向改造。例如，研究者将β 珠蛋白生成障碍性贫血病小鼠的体细胞诱导成iPSC，再利用CRISPR/Cas9对该细胞的β 珠蛋白基因进行矫正，并诱导该细胞分化为造血干细胞，然后再移植到障碍性贫血小鼠体内，发现该小鼠能够正常表达β 珠蛋白。
两大技术的“联手”，将在疾病治疗方面有更广阔的应用前景。
设计1：考查知识迁移能力
(1)由于细胞干性基因的转入，使体细胞恢复了____________的能力，成为iPSC，进而可以定向诱导成多种体细胞。诱导成的多种体细胞具有________(填“相同”或“不同”)的遗传信息。
设计2：考查问题解决能力与社会责任
(2)结合文中信息，概述iPSC和CRISPR/Cas9技术“联手”用于疾病治疗的优势是___________________________________________________。
答案：(1)分裂、分化　相同
(2)CRISPR/Cas9技术可解决利用iPSC治疗过程中致病基因需要矫正的问题；iPSC使CRISPR/Cas9技术在疾病的治疗方面应用范围更广
解析：
(1)根据题干信息“科学家将细胞干性基因转入小鼠体细胞，诱导其成为多能干细胞，即iPSC”可知，由于细胞干性基因的转入，使体细胞恢复了分裂、分化的能力，成为iPSC，进而可以定向诱导成多种体细胞。iPSC定向诱导成多种体细胞包括细胞分裂和分化过程，均不会导致遗传物质改变，故诱导成的多种体细胞具有相同的遗传信息。(2)根据题干信息可知，CRISPR/Cas9技术可解决利用iPSC治疗过程中致病基因需要矫正的问题，iPSC使CRISPR/Cas9技术在疾病的治疗方面应用范围更广。
1．(2024·邯郸高一统考期末)《美国科学院院刊》刊发科学家研究结果：组成人体的细胞有400多种类型，如白细胞、肌肉细胞、神经细胞等。这些多种多样的细胞产生的原因是 (　　)
A．细胞发生了变异
B．某些细胞失去了全能性
C．细胞的基因不同
D．细胞中基因的选择性表达
D
解析：
细胞分化的过程中全能性会下降，但不会消失，B错误；细胞分化的实质是不同细胞中的基因选择性表达，形成了形态、结构和功能上有差异的细胞，A、C错误，D正确。
2．细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋于专门化，有利于提高各种生理功能的效率。下列过程中不发生细胞分化的是 (　　)
A．胚细胞形成叶肉细胞
B．胚胎干细胞形成软骨细胞
C．植物细胞质壁分离后的复原
D．青蛙受精卵发育成小蝌蚪
C
解析：
植物细胞质壁分离后的复原过程没有产生形态、结构和生理功能上的稳定性差异，没有发生细胞分化，C符合题意。
3．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是 (　　)
A．植物体中只有高度分化的体细胞才具有全能性
B．人体成熟红细胞在一定条件下可以表现出全能性
C．植物细胞的全能性是指由一个细胞产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性
D．克隆猴“中中”和“华华”的成功培育说明了高度分化的动物细胞具有全能性
C
解析：
植物体内几乎所有的细胞都具有全能性，A错误；人体成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器，不具有遗传物质，因此不能表现出全能性，B错误；克隆猴“中中”和“华华”的成功培育说明了高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性，D错误。
4．(2024·宣城高一检测)医学上常采用骨髓移植的方法治疗白血病，移植成功的骨髓造血干细胞可在患者体内增殖、分化产生多种血细胞。下列叙述错误的是 (　　)
A．造血干细胞分化为白细胞的过程是一种持久性的变化
B．造血干细胞与其分化产生的白细胞遗传物质不相同
C．分化产生的白细胞与红细胞遗传信息的表达情况不相同
D．分化产生多种血细胞的过程不能体现细胞的全能性
B
解析：
细胞分化是一种持久性的变化，因此造血干细胞分化为白细胞的过程是一种持久性的变化，A正确；细胞分化过程中遗传物质不发生变化，因此造血干细胞与其分化产生的白细胞遗传物质相同，B错误；分化产生的白细胞与红细胞形态、结构及功能都不同，故其遗传信息的表达情况不相同，C正确；细胞全能性指的是已经高度分化的细胞仍然具有发育成完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，造血干细胞分化产生多种血细胞而不能分化成机体的各种细胞，该过程并没有体现细胞的全能性，D正确。
5．下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答下列问题。
(1)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因_______ _____的结果。
(2)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将图中的________细胞移植到患者体内。
(3)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的__________，其原因是______________________________________________。
(4)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的________期。
答案：(1)选择性表达
(2)造血干
(3)红细胞　成熟的红细胞中无细胞核
(4)分裂间
解析：
(1)细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果。(2)骨髓中存在造血干细胞，骨髓移植的实质是将造血干细胞移植到患者体内。(3)克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。(4)DNA分子的复制在分裂间期进行。

展开更多......

收起↑