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第二节　细胞通过分化产生不同类型的细胞
素养测练
对点达标练
知识点1　细胞能产生特异性变化
1.正常人体内的造血干细胞能产生各种血细胞,在体外某些因素的诱导下却可以分化为神经细胞和肝细胞。从本质上讲,这说明造血干细胞( )
A.具有分裂能力
B.容易发生基因突变
C.分化能力强
D.具有与受精卵相同的全套遗传物质
2.(宁波高一期末)细胞分化是不同种类的细胞中基因的表达情况不同,某些基因处于活动状态,某些基因处于关闭状态。下列基因中在不同细胞中活动和关闭状态不同的是( )
A.ATP合酶基因
B.胰岛素基因
C.核糖体蛋白基因
D.呼吸酶基因
3.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的遗传物质不相同
C.分化产生的白细胞与红细胞的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
4.科学家通过一定的方法将小鼠的体细胞诱导为iPS细胞。该类型细胞能发生下图所示的变化,则推断iPS细胞( )
A.属于受精卵
B.属于衰老细胞
C.能分裂分化
D.能发育成小鼠幼体
5.毛发的形成和生长依赖于毛囊干细胞的增殖和分化。研究发现,慢性压力会使毛囊干细胞长期保持静止状态,肥胖则导致其易分化成皮肤表面的其他细胞。下列叙述错误的是( )
A.动物体内的干细胞既具有分裂能力,又具有一定的分化能力
B.毛囊干细胞分化过程中细胞的遗传物质发生了改变
C.环境因素会影响基因的表达,从而改变分化的方向
D.保持愉悦的心情并及时排解压力都有助于减少脱发
6.中国科学家将人皮肤纤维母细胞诱导成为多能干细胞,下图中①②代表过程,甲～戊代表不同的细胞。下列相关叙述错误的是( )
A.甲的全能性比乙小
B.乙具有分裂和分化能力
C.甲、乙、丁、戊细胞中都含有血红蛋白基因
D.②过程中细胞的形态、结构和遗传物质发生稳定性变化
知识点2　细胞的全能性
7.2017年,中国科学院上海神经科学研究所利用体细胞核移植技术成功地克隆出两只克隆猴“中中”和“华华”。克隆猴的成功证明了已经分化的动物细胞的细胞核具有( )
A.全能性 B.统一性
C.多样性 D.稳定性
8.下列实例可以说明动物细胞也具有全能性的是( )
A.皮肤伤口愈合
B.雄蜂的产生
C.克隆羊“多莉”的培育
D.蝾螈断尾的再生
9.下列关于细胞分化及细胞全能性的叙述,错误的是( )
A.受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞没有发生分化,所以没有全能性
B.细胞分化有利于提高生物体各种生理功能的效率
C.正常情况下,细胞分化是不可逆的
D.一般来说,细胞的分化程度越高,全能性就越小
10.(金华高一期末)研究小组在研究秀丽隐杆线虫的发育与细胞分化时发现,其体内的直肠细胞不经过细胞分裂可自然转变为运动神经元,这种从一种已分化细胞转变为另一种分化细胞的现象称为转分化。下列叙述错误的是( )
A.转分化现象说明直肠细胞具有全能性
B.转分化过程不会导致细胞的数目增加
C.转分化过程涉及细胞中基因选择性地发挥作用
D.转分化过程细胞中蛋白质的种类发生了变化
11.下图表示人体部分细胞的形成过程,PU、GATA是细胞内两种调控因子。下列说法错误的是( )
A.根据图中信息可证明,N细胞具有全能性
B.图中自然发育过程是基因选择性表达的结果
C.推测人为调控细胞因子的比例可能会影响分化方向
D.细胞分化有利于提高人体各种生理功能的效率
综合提升练
12.Hedgehog(Hh)信号通路在动物的诸多发育过程中起着关键作用,它控制着细胞生长、
增殖与分化。已知SAG分子是激活Hh信号通路的信号分子之一,可获得没有活性的NVOCSAG。NKX2.1基因表达出的NKX2.1蛋白是胚胎细胞发育成神经细胞的关键蛋白,科研人员为了探究SAG分子的作用及紫外线对NVOCSAG的影响,进行相关实验,结果如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.无活性的NVOCSAG在紫外线照射下,可基本上恢复SAG的作用
B.Hh信号通路被各种信号激活后,都将有30%左右的胚胎细胞发育成神经细胞
C.胚胎细胞发育成神经细胞的过程中,NKX2.1基因和呼吸酶基因均发生了表达
D.该实验表明人为干预下,胚胎的发育进程在一定程度上是可以控制的
13.有人取同种生物的不同类型细胞,检测其基因表达情况,结果如图。下列有关图示的分析,正确的是( )
A.在基因1～8中,控制核糖体蛋白质合成的基因最有可能是基因5
B.若基因1～8中有一个是控制细胞呼吸酶的基因,则最可能是基因7
C.功能最为近似和差异最大的细胞分别是1与6、5与7
D.细胞分化使不同细胞中蛋白质完全不同,从而导致细胞的形态和功能各不相同
14.干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床新技术。自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞,以替代损伤的胰岛细胞,达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是( )
A.骨髓干细胞分化为胰岛样细胞只有细胞分化过程
B.骨髓干细胞与胰岛样细胞的大部分基因相同,所以可以表达出相同的蛋白质
C.在体外培养的条件下,骨髓干细胞经过分化形成胰岛样细胞可以体现细胞的全能性
D.骨髓干细胞比胰岛样细胞的全能性高,分化程度低
15.细胞中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(不同类型的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基因的存在及表达情况。
请回答下列问题:
项目 基因的存在情况 基因的表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛β 细胞 √ √ √ √ √ √
眼晶状 体细胞 (胚胎中) √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
(1)四种基因中可能属于管家基因的是　　　 　。
(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)由以上分析可知,细胞分化的实质是　　 　　(填“管家基因”或“奢侈基因”)有选择地发挥作用。细胞分化的结果是　 。
(4)三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是　　　　　　　 　。 第二节　细胞通过分化产生不同类型的细胞
　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。
　1.比较分析不同细胞形态差异的外在与内在表现,归纳、概括细胞分化的实质。
　2.分析细胞全能性的实例,归纳细胞全能性的概念。
　3.针对特定的现象,理性分析、讨论与细胞分化相关的社会议题。
一、细胞能产生特异性变化
1.细胞分化
细胞在形态、结构和功能上发生持久的、差异性变化的过程称为细胞分化。
2.干细胞
干细胞是一类可以分化成为各种细胞的未分化细胞。不同干细胞的分化潜能是不同的。
(1)受精卵是全能干细胞,因为它能产生生物体所需要的所有类型的细胞。
(2)来源于早期胚胎的胚胎干细胞是多能干细胞,它的分化能力仅次于受精卵,虽不能发育成完整的个体,但可以发育成为除部分胎盘以外的所有成体组织。
(3)主要存在于骨髓中的造血干细胞,能够分化成各种血细胞(红细胞、白细胞和血小板等),也能分化出造血系统以外的细胞。
3.细胞分化的原因
细胞分化并非由遗传物质丢失造成的,它与遗传物质有选择地发挥作用有关。
4.细胞分化的特点
(1)持久性。
(2)普遍性。例如根尖中各种细胞都是由分生区细胞分化形成的。
(3)稳定性和不可逆性。正常情况下,细胞分化是不可逆的,细胞一旦沿着一定方向分化,便不会返回原来的状态。
5.意义
生物的个体发育就是通过细胞的分化过程来实现的。生物体的正常发育,是细胞分化受到高度精妙调控的结果。细胞癌变是细胞异常分化,导致细胞不受控制地分裂。
(1)在细胞分化过程中发生改变的是细胞的形态、结构和功能,未发生改变的是细胞核内遗传物质。(　√　)
(2)细胞分化是由遗传物质选择性丢失造成的。(　×　)
提示:细胞分化后其遗传物质不变,与遗传物质有选择地发挥作用有关。
(3)细胞分化导致基因选择性表达,细胞种类增多。(　×　)
提示:基因选择性表达导致细胞分化。
二、细胞具有全能性
(1)已分化的植物细胞和动物细胞都具有全能性。(　×　)
提示:高度分化的植物细胞具有全能性,动物细胞的细胞核具有全能性。
(2)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在离体的条件下并需要一定的外界条件。(　√　)
(3)种子发育成完整植株体现了细胞全能性。(　×　)
提示:种子属于器官层次而非单个细胞,其胚体已完成早期发育,由种子发育成完整植株未体现细胞全能性。
(4)一般情况下,细胞分化程度越高,全能性相对较低。(　√　)
一、探究细胞分化的实质
[典例1-1] 下图表示发生在人体内的某一过程。下列叙述错误的是(　B　)
A.该过程属于细胞分化
B.该过程具有一定的方向性,且通常是可逆的
C.该过程与遗传物质有选择地发挥作用有关
D.图中各类细胞的遗传物质一般相同
解析:题图表示造血干细胞分化为血小板、淋巴细胞和吞噬细胞的过程,该过程为细胞分化,A正确;发生在人体内的细胞分化是不可逆的,B错误;细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用,C正确;细胞分化不改变细胞的遗传信息,因此图中各类细胞的遗传物质一般相同,D正确。
[典例1-2] 干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是(　A　)
A.干细胞只存在于胚胎时期
B.不同类型的干细胞的分化潜能有差别
C.胚胎干细胞可以在体外分化成不同类型的细胞
D.高度分化的体细胞一般不会转化为干细胞
解析:干细胞不一定只存在于胚胎时期,如造血干细胞是从骨髓中分离得到的,A错误;不同类型的干细胞的分化潜能有差别,如胚胎干细胞的分化潜能大于造血干细胞,B正确;胚胎干细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等各类细胞,C正确;分化具有不可逆性,高度分化的体细胞一般不会转化为干细胞,D正确。
干细胞的类型及特点
分类方式 干细胞类型 特点
按来源 分类 胚胎干细胞 来源于早期胚胎,分化能力仅次于受精卵,属于多能干细胞
成体干细胞 能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞
诱导多功 能干细胞 人工方法诱导已完成分化的成熟细胞“去分化”
按不同的分化潜能分类 全能干细胞 能分化形成任何类型的细胞及完整个体
多能干细胞 可以发育成为除部分胎盘以外的所有成体组织,但失去了发育成完整个体的能力
专能干细胞 只能向单一方向分化,产生一种类型的细胞
二、细胞全能性的分析
[典例2] 分析以下事实:①胡萝卜韧皮部细胞通过组织培养能发育成完整植株;②绵羊乳腺细胞核移入去核的卵细胞中,融合细胞能发育成有生殖能力的绵羊。基于以上事实,下列叙述错误的是(　A　)
A.高度分化的动、植物细胞都具有全能性
B.高度分化的动物细胞核具有全能性
C.分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中,并未消失
D.高度分化的植物细胞具有全能性
解析:事实②说明动物细胞的细胞核具有全能性,不能说明高度分化的动物细胞具有全能性,A错误;绵羊乳腺细胞核移入去核的卵细胞中,融合细胞能发育成有生殖能力的绵羊,这说明高度分化的动物细胞核具有全能性,B正确;细胞分化的实质是基因有选择地发挥作用,遗传物质没有丢失,因此分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中,并没有消失,C正确;事实①说明高度分化的植物细胞具有全能性,D正确。
细胞分化与细胞全能性之间的联系
(1)两者的遗传物质都不发生改变。
(2)一般来说,细胞的分化程度越高,具有的全能性越小,细胞分化程度的高低为受精卵<生殖细胞<体细胞,细胞全能性的大小为受精卵>生殖细胞>体细胞。
1.1958年,美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术,将胡萝卜根韧皮部的一些细胞进行离体培养,使其最终发育成完整的新植株。1996年,伊恩·维尔穆特团队通过体细胞核移植技术培育了世界上第一只克隆羊“多莉”。
(1)植物细胞能表达全能性的根本原因是植物细胞含有全套的遗传物质。
(2)克隆羊实验说明,动物细胞的细胞核具有全能性。高度分化的动物细胞不能表现出全能性的原因是受到细胞质中某些物质的限制。
2.2006年,科学家用4种转录因子将小鼠的成纤维细胞诱导逆转成具有多向分化能力的未成熟细胞,并将其命名为诱导多能干细胞(iPS细胞)。2022年,我国研究团队,通过体细胞诱导培养出了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞,为器官移植患者带来希望。
若将该诱导全能干细胞经体外培养成患者所需的器官,不可以(填“可以”或“不可以”)体现出细胞的全能性。第二节　细胞通过分化产生不同类型的细胞
　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。
　1.比较分析不同细胞形态差异的外在与内在表现,归纳、概括细胞分化的实质。
　2.分析细胞全能性的实例,归纳细胞全能性的概念。
　3.针对特定的现象,理性分析、讨论与细胞分化相关的社会议题。
一、细胞能产生特异性变化
1.细胞分化
细胞在 、结构和 上发生 、差异性变化的过程称为细胞分化。
2.干细胞
干细胞是一类可以分化成为各种细胞的 细胞。不同干细胞的 是不同的。
(1)受精卵是 干细胞,因为它能产生生物体所需要的 的细胞。
(2)来源于早期胚胎的胚胎干细胞是 干细胞,它的分化能力仅次于受精卵,虽不能发育成完整的个体,但可以发育成为除部分 以外的所有成体组织。
(3)主要存在于骨髓中的 ,能够分化成各种 细胞(红细胞、白细胞和血小板等),也能分化出 以外的细胞。
3.细胞分化的原因
细胞分化并非由遗传物质丢失造成的,它与遗传物质 发挥作用有关。
4.细胞分化的特点
(1)持久性。
(2)普遍性。例如根尖中各种细胞都是由 细胞分化形成的。
(3)稳定性和不可逆性。正常情况下,细胞分化是 ,细胞一旦沿着一定方向分化,便不会返回原来的状态。
5.意义
生物的 就是通过细胞的分化过程来实现的。生物体的正常发育,是 受到高度精妙调控的结果。细胞癌变是细胞 分化,导致细胞不受控制地分裂。
(1)在细胞分化过程中发生改变的是细胞的形态、结构和功能,未发生改变的是细胞核内遗传物质。(　√　)
(2)细胞分化是由遗传物质选择性丢失造成的。(　×　)
(3)细胞分化导致基因选择性表达,细胞种类增多。(　×　)
二、细胞具有全能性
(1)已分化的植物细胞和动物细胞都具有全能性。(　×　)
(2)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在离体的条件下并需要一定的外界条件。(　√　)
(3)种子发育成完整植株体现了细胞全能性。(　×　)
(4)一般情况下,细胞分化程度越高,全能性相对较低。(　√　)
一、探究细胞分化的实质
[典例1-1] 下图表示发生在人体内的某一过程。下列叙述错误的是(　B　)
A.该过程属于细胞分化
B.该过程具有一定的方向性,且通常是可逆的
C.该过程与遗传物质有选择地发挥作用有关
D.图中各类细胞的遗传物质一般相同
[典例1-2] 干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是(　A　)
A.干细胞只存在于胚胎时期
B.不同类型的干细胞的分化潜能有差别
C.胚胎干细胞可以在体外分化成不同类型的细胞
D.高度分化的体细胞一般不会转化为干细胞
干细胞的类型及特点
分类方式 干细胞类型 特点
按来源 分类 胚胎干细胞 来源于早期胚胎,分化能力仅次于受精卵,属于多能干细胞
成体干细胞 能够自我更新并且能够特化形成组成该类型组织的细胞
诱导多功 能干细胞 人工方法诱导已完成分化的成熟细胞“去分化”
按不同的分化潜能分类 全能干细胞 能分化形成任何类型的细胞及完整个体
多能干细胞 可以发育成为除部分胎盘以外的所有成体组织,但失去了发育成完整个体的能力
专能干细胞 只能向单一方向分化,产生一种类型的细胞
二、细胞全能性的分析
[典例2] 分析以下事实:①胡萝卜韧皮部细胞通过组织培养能发育成完整植株;②绵羊乳腺细胞核移入去核的卵细胞中,融合细胞能发育成有生殖能力的绵羊。基于以上事实,下列叙述错误的是(　A　)
A.高度分化的动、植物细胞都具有全能性
B.高度分化的动物细胞核具有全能性
C.分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中,并未消失
D.高度分化的植物细胞具有全能性
细胞分化与细胞全能性之间的联系
(1)两者的遗传物质都不发生改变。
(2)一般来说,细胞的分化程度越高,具有的全能性越小,细胞分化程度的高低为受精卵<生殖细胞<体细胞,细胞全能性的大小为受精卵>生殖细胞>体细胞。
1.1958年,美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术,将胡萝卜根韧皮部的一些细胞进行离体培养,使其最终发育成完整的新植株。1996年,伊恩·维尔穆特团队通过体细胞核移植技术培育了世界上第一只克隆羊“多莉”。
(1)植物细胞能表达全能性的根本原因是 。
(2)克隆羊实验说明,动物细胞的 具有全能性。高度分化的动物细胞不能表现出全能性的原因是受到 中某些物质的限制。
2.2006年,科学家用4种转录因子将小鼠的成纤维细胞诱导逆转成具有多向分化能力的未成熟细胞,并将其命名为诱导多能干细胞(iPS细胞)。2022年,我国研究团队,通过体细胞诱导培养出了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞,为器官移植患者带来希望。
若将该诱导全能干细胞经体外培养成患者所需的器官, (填“可以”或“不可以”)体现出细胞的全能性。第二节　细胞通过分化产生不同类型的细胞
素养测练
对点达标练
知识点1　细胞能产生特异性变化
1.正常人体内的造血干细胞能产生各种血细胞,在体外某些因素的诱导下却可以分化为神经细胞和肝细胞。从本质上讲,这说明造血干细胞(　D　)
A.具有分裂能力
B.容易发生基因突变
C.分化能力强
D.具有与受精卵相同的全套遗传物质
解析:造血干细胞能产生各种血细胞是细胞分化的结果,原因是遗传物质有选择地发挥作用。造血干细胞在体外某些因素的诱导下却可以分化为神经细胞和肝细胞。从本质上讲,这说明造血干细胞具有与受精卵相同的全套遗传物质,D符合题意。
2.(宁波高一期末)细胞分化是不同种类的细胞中基因的表达情况不同,某些基因处于活动状态,某些基因处于关闭状态。下列基因中在不同细胞中活动和关闭状态不同的是(　B　)
A.ATP合酶基因
B.胰岛素基因
C.核糖体蛋白基因
D.呼吸酶基因
解析:所有细胞都需要合成ATP,需要进行细胞呼吸,需要利用核糖体合成蛋白,则ATP合酶基因、呼吸酶基因、核糖体蛋白基因是所有细胞中都表达的基因;胰岛素基因只在胰岛β细胞内表达,所以胰岛素基因在不同细胞中活动和关闭状态不同,B符合题意。
3.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(　B　)
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的遗传物质不相同
C.分化产生的白细胞与红细胞的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
解析: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;分化过程中细胞的遗传物质不发生变化,产生的白细胞与红细胞的形态、结构及功能都不同,故其遗传信息的表达情况不相同,B错误,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,而造血干细胞只能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。
4.科学家通过一定的方法将小鼠的体细胞诱导为iPS细胞。该类型细胞能发生下图所示的变化,则推断iPS细胞(　C　)
A.属于受精卵
B.属于衰老细胞
C.能分裂分化
D.能发育成小鼠幼体
解析:由图可知,iPS细胞能够增殖分化成甲状腺细胞、肌细胞、神经细胞和肝脏细胞,属于多能干细胞,是具有分裂和分化能力的细胞,C符合题意。
5.毛发的形成和生长依赖于毛囊干细胞的增殖和分化。研究发现,慢性压力会使毛囊干细胞长期保持静止状态,肥胖则导致其易分化成皮肤表面的其他细胞。下列叙述错误的是(　B　)
A.动物体内的干细胞既具有分裂能力,又具有一定的分化能力
B.毛囊干细胞分化过程中细胞的遗传物质发生了改变
C.环境因素会影响基因的表达,从而改变分化的方向
D.保持愉悦的心情并及时排解压力都有助于减少脱发
解析:动物体内的干细胞既具有分裂能力,又具有一定的分化能力,A正确;细胞分化的本质是基因的选择性表达,不改变细胞内的遗传物质,B错误;慢性压力会使毛囊干细胞长期保持静止状态,肥胖则导致其易分化成皮肤表面的其他细胞,说明环境因素会影响基因的表达,从而改变分化的方向,而保持愉悦的心情并及时排解压力都有助于减少脱发,C、D正确。
6.中国科学家将人皮肤纤维母细胞诱导成为多能干细胞,下图中①②代表过程,甲～戊代表不同的细胞。下列相关叙述错误的是(　D　)
A.甲的全能性比乙小
B.乙具有分裂和分化能力
C.甲、乙、丁、戊细胞中都含有血红蛋白基因
D.②过程中细胞的形态、结构和遗传物质发生稳定性变化
解析:甲为人皮肤纤维母细胞,已经高度分化,而乙为多能干细胞,保留分裂和分化能力,因此甲的全能性比乙小,A、B正确;甲人工诱导分化成乙,而乙又分化出丙、丁、戊细胞,细胞分化前后的遗传物质保持不变,因此甲、乙、丁、戊细胞中都含有血红蛋白基因,C正确;②过程属于细胞分化,细胞的形态、结构发生变化,但遗传物质一般没有改变,D错误。
知识点2　细胞的全能性
7.2017年,中国科学院上海神经科学研究所利用体细胞核移植技术成功地克隆出两只克隆猴“中中”和“华华”。克隆猴的成功证明了已经分化的动物细胞的细胞核具有(　A　)
A.全能性 B.统一性
C.多样性 D.稳定性
解析:克隆猴“中中”和“华华”,是将体细胞核移植到去核的卵细胞中培育成的,这说明已分化的动物体细胞的细胞核具有发育成本物种的全套的遗传物质,具有全能性,A符合题意。
8.下列实例可以说明动物细胞也具有全能性的是(　B　)
A.皮肤伤口愈合
B.雄蜂的产生
C.克隆羊“多莉”的培育
D.蝾螈断尾的再生
解析:皮肤划破后伤口重新愈合,没有形成完整个体,因此不能体现细胞具有全能性,A不符合题意;蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂,形成了完整个体,这说明动物细胞也具有全能性,B符合题意;克隆羊“多莉”的培育只能体现动物细胞的细胞核具有全能性,C不符合题意;蝾螈断尾的再生,即蝾螈断尾后重新长出尾部,没有形成完整个体,不能体现动物细胞的全能性,D不符合题意。
9.下列关于细胞分化及细胞全能性的叙述,错误的是(　A　)
A.受精卵、动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞没有发生分化,所以没有全能性
B.细胞分化有利于提高生物体各种生理功能的效率
C.正常情况下,细胞分化是不可逆的
D.一般来说,细胞的分化程度越高,全能性就越小
解析:受精卵没有发生分化,具有全能性,动物和人体的早期胚胎细胞、植物体的分生组织细胞已经发生分化,但仍具有全能性,A错误;细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高生物体各种生理功能的效率,B正确;正常情况下,细胞分化是不可逆的,一旦沿着一定方向分化,便不会返回原来的状态,C正确;一般来说,细胞的分化程度越高,全能性就越小,D正确。
10.(金华高一期末)研究小组在研究秀丽隐杆线虫的发育与细胞分化时发现,其体内的直肠细胞不经过细胞分裂可自然转变为运动神经元,这种从一种已分化细胞转变为另一种分化细胞的现象称为转分化。下列叙述错误的是(　A　)
A.转分化现象说明直肠细胞具有全能性
B.转分化过程不会导致细胞的数目增加
C.转分化过程涉及细胞中基因选择性地发挥作用
D.转分化过程细胞中蛋白质的种类发生了变化
解析:一种已分化细胞转变为另一种分化细胞的现象称为转分化,而全能性是指已分化的细胞还有发育成完整个体的潜能,A错误;转分化是一种细胞分化的现象,不会导致细胞的数目增加,B正确;转分化过程中遗传物质没有发生改变,细胞中蛋白质的种类发生了变化,实质是基因的选择性表达,C、D正确。
11.下图表示人体部分细胞的形成过程,PU、GATA是细胞内两种调控因子。下列说法错误的是(　A　)
A.根据图中信息可证明,N细胞具有全能性
B.图中自然发育过程是基因选择性表达的结果
C.推测人为调控细胞因子的比例可能会影响分化方向
D.细胞分化有利于提高人体各种生理功能的效率
解析:细胞全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整生物体或各种细胞的潜能,图示没有体现出N细胞能发育成完整个体或各种细胞,不能体现全能性,A错误;个体自然发育过程是基因选择性表达的结果,B正确;在自然发育过程中,单核细胞前体分化为单核细胞,红细胞前体分化成幼红细胞;在人为调控下,单核细胞前体分化为幼红细胞,红细胞前体分化为单核细胞,推测人为调控细胞因子的比例可能会影响分化方向,C正确;细胞分化使细胞在形态、结构和生理功能上具有稳定性差异,使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高机体各种生理功能的效率,D正确。
综合提升练
12.Hedgehog(Hh)信号通路在动物的诸多发育过程中起着关键作用,它控制着细胞生长、
增殖与分化。已知SAG分子是激活Hh信号通路的信号分子之一,可获得没有活性的NVOCSAG。NKX2.1基因表达出的NKX2.1蛋白是胚胎细胞发育成神经细胞的关键蛋白,科研人员为了探究SAG分子的作用及紫外线对NVOCSAG的影响,进行相关实验,结果如图所示。下列相关叙述错误的是(　B　)
A.无活性的NVOCSAG在紫外线照射下,可基本上恢复SAG的作用
B.Hh信号通路被各种信号激活后,都将有30%左右的胚胎细胞发育成神经细胞
C.胚胎细胞发育成神经细胞的过程中,NKX2.1基因和呼吸酶基因均发生了表达
D.该实验表明人为干预下,胚胎的发育进程在一定程度上是可以控制的
解析:比较SAG组,无活性的NVOCSAG在紫外线照射下,可基本上恢复SAG的作用,A正确;NKX2.1蛋白是胚胎细胞发育成神经细胞的关键蛋白,图中纵坐标为SAG分子激活Hh信号通路后表达出NKX2.1蛋白的细胞数,而不是胚胎细胞发育成神经细胞的比例,B错误;胚胎细胞发育成神经细胞的过程中,NKX2.1基因表达出NKX2.1蛋白,呼吸酶基因表达出呼吸酶,呼吸作用提供能量,C正确;在SAG分子上引入NVOC基团及紫外线照射等都属于人为干预,说明人为干预下胚胎的发育进程在一定程度上是可以控制的,D正确。
13.有人取同种生物的不同类型细胞,检测其基因表达情况,结果如图。下列有关图示的分析,正确的是(　C　)
A.在基因1～8中,控制核糖体蛋白质合成的基因最有可能是基因5
B.若基因1～8中有一个是控制细胞呼吸酶的基因,则最可能是基因7
C.功能最为近似和差异最大的细胞分别是1与6、5与7
D.细胞分化使不同细胞中蛋白质完全不同,从而导致细胞的形态和功能各不相同
解析:蛋白质是生命活动的主要承载者,其合成场所是核糖体,而基因2在每种细胞中都表达,所以控制核糖体蛋白质合成的基因最有可能是基因2,A错误;细胞呼吸酶基因在每种细胞中都表达,所以最可能是基因2,B错误;据图分析可知,细胞1表达1～5基因,细胞6表达2～5基因,表达的相同基因最多,差异表达的基因最少,则细胞1和细胞6的基因表达最相似,差异最大的是细胞5和细胞7,C正确;细胞分化的实质是基因有选择地发挥作用,但某些基因在各细胞中均表达,如呼吸酶基因等,故细胞分化使不同细胞中蛋白质不完全相同,D错误。
14.干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床新技术。自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞,以替代损伤的胰岛细胞,达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是(　D　)
A.骨髓干细胞分化为胰岛样细胞只有细胞分化过程
B.骨髓干细胞与胰岛样细胞的大部分基因相同,所以可以表达出相同的蛋白质
C.在体外培养的条件下,骨髓干细胞经过分化形成胰岛样细胞可以体现细胞的全能性
D.骨髓干细胞比胰岛样细胞的全能性高,分化程度低
解析:骨髓干细胞分化为胰岛样细胞包括细胞分裂和细胞分化过程,A错误;骨髓干细胞与胰岛样细胞是由同一个受精卵经分裂、分化形成的,它们所含的基因都相同,B错误;细胞全能性是指已经分化的细胞,仍然具有发育成完整生物体的潜能,只分化成胰岛样细胞不能体现细胞的全能性,C错误;骨髓干细胞比胰岛样细胞的全能性高,分化程度低,D正确。
15.细胞中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(不同类型的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基因的存在及表达情况。
请回答下列问题:
项目 基因的存在情况 基因的表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛β 细胞 √ √ √ √ √ √
眼晶状 体细胞 (胚胎中) √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
(1)四种基因中可能属于管家基因的是　　　 　。
(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)由以上分析可知,细胞分化的实质是　　 　　(填“管家基因”或“奢侈基因”)有选择地发挥作用。细胞分化的结果是　 。
(4)三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是　　　　　　　 　。
解析:(1)四种基因中只有丁基因在所有的细胞中都表达,故丁属于管家基因。(2)胰岛素基因只能在胰岛β细胞中表达,因此甲基因能表示控制胰岛素合成的基因。(3)细胞分化的实质是奢侈基因有选择地发挥作用。细胞分化的结果是形成功能不同的组织。(4)三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是细胞分化过程中遗传物质不变。
答案:(1)丁　(2)能　胰岛素基因只能在胰岛β细胞中表达
(3)奢侈基因　形成功能不同的组织　(4)细胞分化过程中遗传物质不变(共23张PPT)
第四章细胞的生命历程
第二节
细胞通过分化产生不同类型的
细胞
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。
素养定位
1.比较分析不同细胞形态差异的外在与内在表现，归纳、概括细胞分化的
实质。
2.分析细胞全能性的实例，归纳细胞全能性的概念。
3.针对特定的现象，理性分析、讨论与细胞分化相关的社会议题。
读教材·相信我能行
一、细胞能产生特异性变化
1.细胞分化
细胞在______、结构和______上发生________、差异性变化的过程称为细
胞分化。
2.干细胞
干细胞是一类可以分化成为各种细胞的________细胞。不同干细胞的
___________是不同的。
形态
功能
持久的
未分化
分化潜能
（1）受精卵是______干细胞，因为它能产生生物体所需要的__________
的细胞。
（2）来源于早期胚胎的胚胎干细胞是______干细胞，它的分化能力仅次
于受精卵，虽不能发育成完整的个体，但可以发育成为除部分______以外
的所有成体组织。
（3）主要存在于骨髓中的____________，能够分化成各种____细胞
（红细胞、白细胞和血小板等），也能分化出__________以外的细胞。
全能
所有类型
多能
胎盘
造血干细胞
血
造血系统
3.细胞分化的原因
细胞分化并非由遗传物质丢失造成的，它与遗传物质__________发挥作用
有关。
4.细胞分化的特点
（1）持久性。
（2）普遍性。例如根尖中各种细胞都是由________细胞分化形成的。
（3）稳定性和不可逆性。正常情况下，细胞分化是__________，细胞一
旦沿着一定方向分化，便不会返回原来的状态。
有选择地
分生区
不可逆的
5.意义
生物的__________就是通过细胞的分化过程来实现的。生物体的正常发育，
是__________受到高度精妙调控的结果。细胞癌变是细胞______分化，导
致细胞不受控制地分裂。
个体发育
细胞分化
异常
思维点拨
（1）在细胞分化过程中发生改变的是细胞的形态、结构和功能,未发生改
变的是细胞核内遗传物质。( )
√
（2）细胞分化是由遗传物质选择性丢失造成的。( )
×
提示：细胞分化后其遗传物质不变,与遗传物质有选择地发挥作用有关。
（3）细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多。( )
×
提示：基因选择性表达导致细胞分化。
二、细胞具有全能性
思维点拨
（1）已分化的植物细胞和动物细胞都具有全能性。( )
×
提示：高度分化的植物细胞具有全能性，动物细胞的细胞核具有全能性。
（2）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在离体的条件下并需要一定的外界条件。
( )
√
（3）种子发育成完整植株体现了细胞全能性。( )
×
提示：种子属于器官层次而非单个细胞，其胚体已完成早期发育，由种子
发育成完整植株未体现细胞全能性。
（4）一般情况下，细胞分化程度越高，全能性相对较低。( )
√
攻难点·让我更出色
一、探究细胞分化的实质
［典例1-1］ 下图表示发生在人体内的某一过程。下列叙述错误的是
( )
B
A.该过程属于细胞分化
B.该过程具有一定的方向性，且通常是可逆
的
C.该过程与遗传物质有选择地发挥作用有关
D.图中各类细胞的遗传物质一般相同
解析：题图表示造血干细胞分化为血小板、淋巴细胞和吞噬细胞的过程，
该过程为细胞分化，A正确；发生在人体内的细胞分化是不可逆的，B错误；
细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用，C正确；细胞分化不改变
细胞的遗传信息，因此图中各类细胞的遗传物质一般相同，D正确。
［典例1-2］ 干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是( )
A
A.干细胞只存在于胚胎时期
B.不同类型的干细胞的分化潜能有差别
C.胚胎干细胞可以在体外分化成不同类型的细胞
D.高度分化的体细胞一般不会转化为干细胞
解析：干细胞不一定只存在于胚胎时期,如造血干细胞是从骨髓中分离得
到的，A错误;不同类型的干细胞的分化潜能有差别,如胚胎干细胞的分化
潜能大于造血干细胞，B正确;胚胎干细胞可以在体外分化成心肌细胞、神
经元和造血干细胞等各类细胞，C正确;分化具有不可逆性，高度分化的体
细胞一般不会转化为干细胞，D正确。
拓展提升
干细胞的类型及特点
分类方式 干细胞类型 特点
按来源分类 胚胎干细胞 来源于早期胚胎，分化能力仅次于受
精卵，属于多能干细胞
成体干细胞 能够自我更新并且能够特化形成组成
该类型组织的细胞
诱导多功能干细胞 人工方法诱导已完成分化的成熟细胞
“去分化”
分类方式 干细胞类型 特点
按不同的分 化潜能分类 全能干细胞 能分化形成任何类型的细胞及完整个
体
多能干细胞 可以发育成为除部分胎盘以外的所有
成体组织，但失去了发育成完整个体
的能力
专能干细胞 只能向单一方向分化，产生一种类型
的细胞
续表
二、细胞全能性的分析
［典例2］ 分析以下事实：①胡萝卜韧皮部细胞通过组织培养能发育成完
整植株；②绵羊乳腺细胞核移入去核的卵细胞中，融合细胞能发育成有生
殖能力的绵羊。基于以上事实，下列叙述错误的是( )
A
A.高度分化的动、植物细胞都具有全能性
B.高度分化的动物细胞核具有全能性
C.分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中，并未消失
D.高度分化的植物细胞具有全能性
解析：事实②说明动物细胞的细胞核具有全能性，不能说明高度分化的动
物细胞具有全能性，A错误；绵羊乳腺细胞核移入去核的卵细胞中，融合
细胞能发育成有生殖能力的绵羊，这说明高度分化的动物细胞核具有全能
性，B正确；细胞分化的实质是基因有选择地发挥作用，遗传物质没有丢
失，因此分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中，并没有消失，C正
确；事实①说明高度分化的植物细胞具有全能性，D正确。
拓展提升
细胞分化与细胞全能性之间的联系
（1）两者的遗传物质都不发生改变。
（2）一般来说，细胞的分化程度越高，具有的全能性越小，细胞分化程
度的高低为受精卵生殖细胞体细胞，细胞全能性的大小为受精卵生
殖细胞体细胞。
链生活·实践我在行
1.1958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将胡萝卜根韧皮部
的一些细胞进行离体培养，使其最终发育成完整的新植株。1996年，伊
恩·维尔穆特团队通过体细胞核移植技术培育了世界上第一只克隆羊“多莉”。
（1）植物细胞能表达全能性的根本原因是____________________________。
（2）克隆羊实验说明，动物细胞的________具有全能性。高度分化的动
物细胞不能表现出全能性的原因是受到________中某些物质的限制。
植物细胞含有全套的遗传物质
细胞核
细胞质
2.2006年，科学家用4种转录因子将小鼠的成纤维细胞诱导逆转成具有多
向分化能力的未成熟细胞，并将其命名为诱导多能干细胞（ 细胞）。
2022年，我国研究团队，通过体细胞诱导培养出了类似受精卵发育3天状
态的人类全能干细胞，为器官移植患者带来希望。
若将该诱导全能干细胞经体外培养成患者所需的器官，________
（填“可以”或“不可以”）体现出细胞的全能性。
不可以

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