高中生物配套课件：6.2细胞的分化（人教版必修1）

(共62张PPT)
1.试从细胞水平和分子水平分析，为什么同种生物的不同细胞结构和功能不同？
提示：细胞水平：细胞分化的结果。分子水平：基因选择性表达的结果。
2.试探讨由同一细胞分化形成的各种细胞内细胞器数目、细胞质基质成分相同吗？并说明理由。
提示：不同。因分化形成的各种细胞的功能不同，故可判断其内的细胞器数目、细胞质基质成分不同。
3.人骨骼肌细胞、口腔上皮细胞最初都来自于同一受精卵，其内的遗传信息一样吗？试分析原因。
提示：一样。因为生物体的不同细胞是由受精卵经有丝分裂产生，通过细胞分化形成的，一般情况下有丝分裂过程中遗传信息不发生变化，细胞分化不改变遗传信息。
4.在生物体内已发生细胞分化的细胞能回到未分化状态吗？该事实反映出细胞分化具有什么特点？
提示：不能。细胞分化具有不可逆性。
5.生物界中所有生物都存在细胞分化吗？
提示：不一定。多细胞高等生物存在细胞分化，单细胞生物不存在。
6.讨论分析细胞分化和细胞分裂的关系：
(1)细胞分化对细胞分裂能力有什么影响？
提示：随着细胞分化程度增加，细胞分裂能力逐渐下降，最后高度分化的细胞失去了细胞分裂能力。
(2)没有细胞分裂，存在细胞分化吗？说明二者具有怎样的关系？
提示：不存在。细胞分化并不是单个细胞或少数细胞的孤立变化，而是以细胞分裂生成的一定数量的细胞为基础，即细胞分裂是细胞分化的基础，二者相伴相随。
1.不同水平对细胞分化的理解
(1)细胞水平：是细胞形态、结构、功能的改变。
(2)亚显微水平：细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变。
(3)分子水平：
①蛋白质分子：蛋白质种类、数量、功能改变。
②核酸分子：基因的选择性表达。
2.细胞分裂和细胞分化的关系
(1)细胞分裂主要增加细胞的数目，细胞的种类不变；细胞分化主要增加细胞的种类，细胞的数目不变。
(2)细胞分裂是细胞分化的基础。
典例 细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列叙述不正确的是
A.老年人体内仍然存在着具有分裂和分化能力的细胞
B.分化后的不同组织细胞其蛋白质种类完全不同
C.细胞分化有利于提高多细胞生物各种生理功能的效率
D.造血干细胞分化形成白细胞的过程是不可逆的
理解细胞分化的特点是具有普遍性、稳定性、持久性、不可逆性等。
【规范解答】选B。每个年龄段的人体内都存在具有分裂和分化能力的细胞，只不过在胚胎时期细胞分化达到最大限度。分化后的不同组织细胞，其蛋白质种类部分不同。细胞分化使细胞的结构和功能趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。细胞分化具有不可逆性。
【变式备选】关于细胞分化的叙述，下列哪一项是错误的( )
A.细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中
B.细胞分化一般是不可逆的
C.随着细胞分化的进行，细胞中遗传物质种类会发生改变
D.高度分化的动物细胞核保持着全能性
【解析】选C。细胞分化的实质是遗传物质中基因的选择性表达，细胞中遗传物质的种类和数量并未发生改变，仍保持其全能性，一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
1.读教材P119第2～3段相关内容并结合图6-11，讨论并交流下列问题：
(1)植物细胞具有全能性的原因。
提示：已分化的细胞一般都有一套和受精卵相同的遗传信息，因此，已分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。
(2)生物体内的细胞不会表现其全能性，而是分化成不同的组织、器官，其原因是什么？
提示：在特定的时间和空间条件下，不同的细胞由于基因的选择性表达而合成出不同的蛋白质，因此生物体内的细胞不能表现出其全能性，而是分化成不同的组织、器官。
2.探讨并交流：植物细胞全能性的表达需要什么条件？
提示：(1)在离体状态下。
(2)需要适宜的水、无机盐、有机营养。
(3)需要激素。
(4)需要适宜的温度、pH等条件。
1.细胞全能性高低和分化程度之间的关系
细胞全能性高低与分化程度呈负相关，细胞分化程度越低，全能性越高，反之越低。
2.细胞全能性的判断
(1)发育的起点是高度分化的组织或细胞。
(2)发育的终点是形成完整的生物个体。
【特别提醒】①细胞全能性是植物组织培养的理论基础，早期胚胎细胞和干细胞都具有明显的全能性。
②在同一生物体内，不同部位的体细胞中细胞核的遗传物质都是一样的，但是在个体发育的不同时期，细胞内表达的基因是不相同的，合成的蛋白质分子也不一样，从而形成了不同的组织器官。
典例 下列有关细胞全能性的叙述，正确的是
A.组织培养繁育花卉所利用的原理是植物细胞具有全能性
B.克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性
C.所有的细胞在一定条件下都能表现出其全能性
D.愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性
理解细胞全能性的原因是具有本物种的全部遗传信息；全能性的体现是由已分化的细胞发育新个体，而不是组织等。
【解题关键】
【规范解答】选A。细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能，最终发育成的一定是一个个体，不能是其他的，如愈伤组织。克隆羊的诞生说明动物细胞的细胞核具有全能性。用花粉培育成的植株是单倍体，往往高度不育，这是单倍体的特性，不能说明花粉细胞不具有全能性。
【拓展延伸】B项所述的事实说明了什么问题？
提示：动物细胞的细胞核具有全能性。
1.在细胞分化过程中，下列叙述正确的是( )
A.遗传物质发生改变
B.蛋白质种类比未分化前增加
C.蛋白质的数量不改变
D.基因进行选择性表达
【解析】选D。由于细胞分化是伴随细胞分裂实现的，并且这种分裂一般是有丝分裂，因此遗传物质不会发生改变。新形成的细胞特性不同，蛋白质是生命活动的体现者，蛋白质可能会发生变化，但并不能肯定蛋白质的种类一定会增加。细胞分化的原因是基因的选择性表达。
2.(2011·苏州高一检测)蝴蝶兰幼叶的叶肉细胞经离体组织培养能培育成蝴蝶兰幼苗，这说明植物细胞具有( )
A.专一性
B.恢复原状态的能力
C.全能性
D.进一步分化的能力
【解析】选C。由题干可知，利用蝴蝶兰幼叶的叶肉细胞经离体组织培养能培育成蝴蝶兰幼苗，这一事实说明植物细胞具有全能性。
3.下列有关细胞分化的说法错误的是( )
A.细胞分化与生物发育有密切关系
B.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象
C.细胞分化仅发生在胚胎时期
D.细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程
【解析】选C。细胞分化是生物个体发育的基础，是生物界普遍存在的生命现象，细胞分化发生在生物个体发育的整个生命过程中，在胚胎时期达到最大程度，细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的现象，其实质是基因的选择性表达。
4.分析以下事实：①胡萝卜韧皮部细胞通过培养能发育成完整植株；②绵羊乳腺细胞核移入去核卵细胞中，能发育成有生殖能力的绵羊。基于以上事实，下列选项错误的是( )
A.高度分化的动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】选A。事实①可证明植物细胞的全能性，事实②只能证明动物细胞核具有全能性。细胞具有全能性的原因是生物体的每个细胞中都含有该物种的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。
5.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对图示的相关叙述中，错误的是( )
A.a过程表示干细胞能自我更新
B.b、c过程表示干细胞具有分化能力
C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
D.b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用
【解析】选D。细胞分化形成不同的细胞和组织，不同组织组成器官，而不是细胞直接组成器官。
6.1958年，美国科学家将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养，最终发育成完整的新植株。请根据实验过程示意图分析回答：
(1)过程②取出的根韧皮部细胞在体内时能否进行细胞分裂 _____________。是否具有全能性？_________，为什么 _________。
(2)过程③在生物技术中称为_______，此过程细胞所发生变化称为_______，由单个细胞形成细胞团块需经过________过程。
(3)过程④由细胞团块形成胚状体要经过________过程，其结果是____________。
(4)该实验的成功证明了______________。
【解析】(1)生物体内细胞只能按照原有的分化方向进行细胞分化，形成相应的组织或器官，不能发生逆转，所以，胡萝卜韧皮部细胞在其体内不能进行分裂，但细胞核中含有控制生物个体发育和遗传变异的全部遗传物质，具有全能性。
(2)图中过程③在生物技术中称为组织培养，此过程细胞从分化状态回到未分化状态，称为脱分化，此生理过程是有丝分裂。
(3)过程④是由细胞团块经过细胞分化过程，形成不同的细胞和组织。
(4)上述实验说明了高度分化的植物细胞仍保持着全能性。
答案：(1)不能 有 因为高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜能
(2)组织培养 脱分化 有丝分裂
(3)细胞分化 形成不同的细胞和组织
(4)高度分化的植物细胞仍保持着全能性
一、选择题(本题包括6小题，每小题4分，共24分)
1.细胞分化的结果是( )
A.细胞数目增加 B.形成不同的组织
C.生长 D.细胞衰老
【解析】选B。细胞分化的实质是基因的选择性表达，表现在细胞形态、结构和生理功能的稳定性差异变化，分化的结果是形成了不同的组织或器官。
2.下列关于细胞分化与细胞分裂的叙述，错误的是( )
A.生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果
B.细胞分化发生在生物体的整个生命进程中
C.细胞分裂是细胞分化的基础
D.细胞分化过程中细胞中的遗传物质逐渐减少
【解析】选D。细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，生物体的生长和发育是细胞分裂和细胞分化的结果。如果只有细胞分裂，而没有细胞分化，生物体是不能进行正常的生长发育的。细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中，但是在胚胎时期达到最大限度。没有细胞分裂，细胞就不可能分化，所以细胞分裂是细胞分化的基础。在细胞分化过程中遗传物质并没有发生变化，因为细胞核中含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质， 正因为如此，一个细胞能培养成一个生物体。
3.下列对于细胞分化不同水平的分析，不正确的是( )
A.从细胞水平分析，细胞分化是由于细胞形态、结构和功能改变的结果
B.从细胞亚显微结构水平分析，细胞分化是由于细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变的结果
C.从蛋白质分子的角度分析，细胞分化是由于蛋白质种类、数量、功能改变的结果，这是细胞分化的根本原因
D.从核酸分子的角度分析，细胞分化是由于基因选择性表达的结果
【解析】选C。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，叫细胞分化。从核酸分子的角度分析，细胞分化是由于基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因。
4.下列对植物细胞全能性的叙述，正确的是( )
A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因
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.动物细胞的全能性是进行造血干细胞组织培养的理论基础
D.植物体内细胞没有表现全能性，这是各部位细胞所含基因不同的结果
【解析】选B。植物体除体细胞外，生殖细胞中也含有发育成完整个体所必需的全部基因；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；动物细胞培养是进行造血干细胞组织培养的理论基础；植物体内细胞没有表现全能性，这是各部位细胞所含基因选择性表达的结果。
5.下列有关叙述中，错误的是( )
A.生物体的个体发育过程必须有细胞分化的过程
B.卵细胞的分化程度虽没有一般体细胞的高，但其潜在全能性较高
C.生物体的发育过程受基因的控制，遗传物质变化可能导致畸形
D.细胞分化产生的细胞间稳定性的变化是不可逆转的
【解析】选B。一般分化程度越高，细胞全能性越低，但生殖细胞例外，如卵细胞、花粉细胞都是高度分化的细胞，但其全能性高于一般体细胞。
6.通过特定方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了干细胞。有关分化的体细胞和干细胞的描述，不正确的是(多选)( )
A.干细胞能够分化成多种细胞
B.分化的体细胞丢失了某些基因
C.二者功能有差异，但形态没有差异
D.二者基因型相同，且表达的基因相同
【解析】选B、C、D。干细胞具有有丝分裂和分化成多种组织细胞的能力。有丝分裂产生的子细胞基因型相同。在细胞分化过程中，因基因的选择性表达而在不同的细胞中产生不同的mRNA和蛋白质，从而使细胞在形态和功能上发生永久性、不可恢复的变化——分化。由此可知：细胞分化的过程中，没有基因的丢失而有基因的选择性表达，故B与D选项错误。细胞分化是细胞形态、功能上的变化，故C选项错误。
二、非选择题(共2小题，共26分)
7.(12分)如图是某细胞增殖和分化的概念图，据图回答下列有关问题。
(1)A表示的是_________过程，B表示的是_________过程。
(2)b、c、d、e具有相同的__________。
(3)若e能合成血红蛋白，则b、c、d都________(不能或能)合成，其主要原因是_____________。
(4)若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，则说明d具有___________性。
(5)若a、b、c、d、e这五个细胞相比，哪一个细胞的全能性最大？_________________________________________。
(6)由相同的b或相同的c共同组成的结构层次为_________，由b、c、d、e共同组成的结构层次为_____________。
【解析】(1)A过程是一个细胞分裂成多个细胞的过程，属于细胞增殖。B过程是分裂后的细胞形成各种不同形态结构和功能细胞的过程，这属于细胞分化。
(2)细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持物种遗传性状所需要的全套遗传物质，所以b、c、d、e具有相同的遗传信息或遗传物质。
(3)细胞分化是基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，e能合成血红蛋白，其他种类的细胞内的血红蛋白基因自然关闭。
(4)植物细胞的全能性较高，可以在体外条件下培养成一个植物体。
(5)分裂能力越强的细胞，全能性越高。a细胞是干细胞，形状还是球形，自然还有很强的分裂能力，所以全能性最高。
(6)由形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一起构成组织，不同的组织按照一定的次序结合在一起构成器官。
答案：(1)细胞增殖 细胞分化 (2)遗传信息或染色体数 (3)不能 控制合成血红蛋白的遗传信息处于关闭状态
(4)全能 (5)a (6)组织 器官
【实验·探究】
8.(14分)高度分化的动物细胞分化潜能变窄，它的全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性。请利用性成熟的青蛙作为实验材料，设计一个实验方案证明上述说法。
(1)实验的大体思路是：先把完整的体细胞单独培养，证明_________；再将__________植入_________，看能否表现出全能性。
(2)根据上述思路设计的实验步骤是：
第一步：取正常的雄性青蛙的体细胞直接进行细胞培养，观察能否形成一只完整的青蛙。
第二步：准备若干个正常雄性青蛙的体细胞和雌性青蛙的卵细胞。
第三步：将卵细胞的________去除，取体细胞的______导入__________中形成重组细胞。
第四步：将第三步形成的重组细胞进行细胞培养，观察能否形成完整的青蛙。
(3)实验结果：___________________________________。
(4)结论：_______________________________________。
(5)有人推测，卵细胞细胞质中的物质X是促进体细胞的细胞核全能性发挥的物质，若要证明这一推断，请写出简单的设计思路：_________________________________________。
【解析】要证明高度分化的动物细胞分化潜能变窄，全能性受到限制，而细胞核仍具有全能性，可先直接单独培养青蛙的成熟体细胞，再将体细胞的细胞核植入去核的卵细胞内进行培养，比较其培养结果。若要进一步证明物质X的作用，可将物质X注入正常青蛙的体细胞的细胞质中，再给予适宜的条件进行培养，看其能否发育成一只完整的青蛙。
答案：(1)高度分化的细胞的全能性受到限制 体细胞的细胞核 去核的卵细胞中
(2)细胞核 细胞核 去核的卵细胞
(3)单独培养完整的青蛙体细胞不能形成完整的青蛙，培养重组细胞，则能形成完整的青蛙 (4)高度分化的细胞其全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性
(5)将物质X注入正常青蛙体细胞的细胞质中，离体状态下，给予适宜条件培养，观察能否发育成一只完整的青蛙