（新人教）生物必修一课件：6.2细胞的分化(共39张PPT)

(共39张PPT)
（新人教）生物必修一课件
一、细胞分化及其意义
1.含义:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在_______________
_______上发生稳定性差异的过程。
2.特点
连一连: 基于对细胞分化特点的理解,完成下列连线。
必备知识·自主学习
形态、结构和生
理功能
3.意义:
(1)生物_________的基础。
(2)使细胞趋向_______,有利于提高各种_________的效率。
4.原因:在个体发育过程中,不同的细胞中_________的表达情况不同。
个体发育
专门化
生理功能
遗传信息
　 【问·答】细胞分化在分子水平上的主要标志是什么
提示:合成了具有相应特点结构和功能的蛋白质。
二、细胞的全能性
选一选:基于对细胞全能性的理解,下列说法正确的是_________。
①细胞全能性是指细胞经分裂和分化后,仍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。
②高度分化的细胞具有全能性的原因是每个细胞都具有本物种的全套遗传信息。
③植物组织培养技术的理论基础是植物细胞具有全能性。
④克隆猴“中中”和“华华”说明已分化的动物细胞具有全能性。
⑤人的骨髓中的造血干细胞能够通过增殖和分化不断产生红细胞、白细胞和血
小板,体现了细胞的全能性。
①②③⑤
关键能力·合作学习
　知识点一 细胞分化
1.细胞分化的过程:
(1)图解:
(2)三个水平层次上解读细胞分化:
细胞水平 细胞的形态、结构和生理功能发生改变
亚显微结构水平 细胞器的数目及细胞质基质成分发生改变
分子
水平 蛋白质角度 蛋白质种类、数量、功能发生改变
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
特别提醒:
细胞分化是基因选择性表达的结果,细胞内的遗传信息并没有改变。
2.细胞分裂与细胞分化的比较:
(1)结果不同:细胞分裂导致细胞数目增多,细胞分化导致细胞种类增多。
(2)联系:
①细胞分裂是细胞分化的基础。大多数多细胞生物是由受精卵发育而来的,在细胞分裂的基础上,通过细胞分化逐渐发育为成体。
②分化的细胞可能失去分裂能力:如神经细胞、肌肉细胞等。造血干细胞虽已分化,但仍保留分裂、分化能力。
【思考探究】
1.拓展探究:人的神经细胞和心肌细胞都是由受精卵发育而来的,但它们的形态、结构和功能不同,其原因是什么 它们核内的遗传信息是否相同 (科学思维)
提示:细胞分化的结果。它们核内的遗传信息相同,但表达情况不同。
2.情境探究:如图是细胞分化的示意图,请分析:
(1)据图,基因A、B中,细胞甲、乙含有的基因和表达的基因分别是哪种 (科学思维)
提示:细胞甲含有的是基因A和B,表达的是基因A;细胞乙含有的是基因A和B,表达的是基因B。
(2)通过以上推理可知,细胞分化的实质是什么 (科学思维)
提示:基因的选择性表达(程序性表达)。
【知识拓展】
1.细胞分裂与细胞分化的比较:
项目 细胞分裂 细胞分化
细胞
变化 细胞数量增多 细胞形态、结构和生理功能发生稳定性差异,细胞种类增多
发生
时间 从受精卵开始 发生在生物体的整个生命过程中
意义 保持了亲子代遗传性状的稳定性 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,分裂能力则逐渐降低
2.细胞分裂、细胞分化与个体生长发育的关系:
　 【典例示范】
如图所示为来自同一人体的4种细胞,下列叙述正确的是 (　　)
A.因为来自同一人体,所以各细胞中的蛋白质种类均相同
B.因为各细胞中携带的基因不同,所以形态、结构和功能不同
C.虽然各细胞大小不同,但细胞中含量最多的化合物相同
D.各细胞的生理功能不同,遗传物质也不同
　【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选C。因为来自同一人体,所以各细胞核中的DNA相同,由于细胞分化,每种细胞的蛋白质不完全相同,A错误;各细胞中携带的基因相同,但由于基因的选择性表达,因此形态、结构和功能不同,B错误;4种细胞形态、大小不同,但细胞中含量最多的化合物相同,都是水,C正确;各细胞的生理功能不同,是细胞分化的结果,但是细胞核中的遗传物质相同,D错误。
【方法规律】可利用细胞分化过程中的不变与变解答细胞分化问题
(1)不变:DNA、基因。生物体内的细胞来自受精卵,遗传物质相同,细胞分化不会改变细胞内的遗传物质。
(2)变:mRNA、蛋白质。细胞分化的实质是基因的选择性表达,其导致同一生物个体不同种类的细胞中的mRNA存在差异,进而导致蛋白质存在差异,从而使细胞在形态、结构和生理功能上出现差异。
【类题精练】
(2020·绵阳高一检测)人胰岛细胞能产生胰岛素,但不能产生血红蛋白,是因为胰岛细胞 (　　)
A.只有胰岛素基因
B.既有胰岛素基因,也有血红蛋白基因和其他基因,但基因选择性表达
C.比人的受精卵基因要少
D.有胰岛素基因和其他基因,但没有血红蛋白基因
【解析】选B。胰岛细胞既有胰岛素基因,也有血红蛋白基因和其他基因,基因选择性表达使其只产生胰岛素,不产生血红蛋白。
【补偿训练】
　　1.如图所示的细胞类型转换过程为 (　　)
A.细胞融合　　　　 B.细胞生长
C.细胞分裂 D.细胞分化
【解析】选D。由图可知,全能干细胞经过一系列转换过程形成了红细胞,细胞在形态、结构和生理功能上出现了稳定性差异,属于细胞分化。
　2.由细胞形态判断,下列细胞中最可能具有细胞周期的是 (　　)
【解析】选B。由图可知,A是精子、C是肌细胞、D是神经细胞,均是已分化的细胞,丧失了分裂能力。而B所示的细胞从形态上看,仍处于原始状态,没有分化,可连续分裂,具有细胞周期。
　知识点二 细胞的全能性
1.物质基础:细胞中有发育成生物体所需要的全套遗传信息。
2.细胞全能性的表达:
(1)细胞全能性表达的条件:
①离体状态;
②需要适宜的水分、无机盐、有机营养和激素等;
③适宜的温度等条件。
(2)不同细胞全能性大小(表达难易程度):
①植物细胞的全能性易于表达,而动物细胞的全能性虽受到极大限制,但动物细胞细胞核的全能性仍可以表达。
②同一生物体细胞全能性的高低: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,即分裂能力越强,全能性越大。
3.细胞分化与细胞全能性的比较:
项目 细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因的选择性表达 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 形成新的个体或分化成各种细胞
大小
比较 细胞分化程度有高低之分:体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分: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
②一般来说,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
特别提醒:
①细胞分化程度越高,细胞的分裂能力越低,高度分化的细胞往往不能再分裂。
②一般来说,细胞分化程度越高,全能性越难以实现,细胞分化程度越低,全能性越高,但卵细胞的分化程度较高,其全能性也较高。
③“具有”全能性与“体现”全能性:
a.理论上活细胞都具有全能性。
b.只有由细胞发育为完整个体或分化成其他各种细胞,才能“体现”或“实现”细胞的全能性。
【思考探究】
1.教材二次开发:教材【思考·讨论】拓展: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 (科学思维)
提示: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。
2.拓展探究:如图是克隆羊的培育过程, 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 (科学思维)
提示:不能发育成完整个体。这说明和植物细胞相比,分化的动物体细胞的全能性受到限制,但是细胞核仍具有全能性。
　【典例示范】
下列实例中能体现细胞全能性的是 (　　)
①用悬浮液培养的胡萝卜单个细胞培育成了可育的植株
②用植物的种子繁殖后代
③用烟草的某个组织培育出了可育的完整植株
A.①②　　B.①③　　C.②③　　D.①②③
　【解题思维】解答本题需突破以下两个关键点:
【解析】选B。胡萝卜属于器官中的果实,单个细胞已经分化,由此细胞培育成可育植株,体现了细胞的全能性,故①正确。植株的种子里含有胚,胚由受精卵增殖分化而来,有了子叶、胚芽、胚轴和胚根,即植物叶、顶芽、茎、根的雏形,用种子繁殖后代是胚进一步增殖分化成植株的过程,并不能体现细胞的全能性,故②错误。烟草组织是一类形态、结构和功能发生差异性变化,已经分化的细胞,由它们培育出完整植株,体现了细胞的全能性,故③正确。
【审答误区】常见以下两种错误
(1)用种子繁衍后代不能体现细胞的全能性,因为种子是植物的幼体,不是一个细胞。
(2)体现细胞全能性的起点是细胞,终点不只是形成完整的个体,分化成其他各种细胞也可体现细胞全能性。
【类题精练】有关细胞全能性的叙述,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套基因
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.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.紫色糯性玉米种子培育成植株,这体现了植物种子具有全能性
【解析】选B。细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因,而配子也具有这样的全套基因,同样具有全能性;离体状态是高度分化的植物细胞表现出全能性的必要条件;植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果;种子是器官,种子发育成植株是个体正常发育的过程,不能体现全能性。
【补偿训练】
　　下列有关细胞的全能性,说法不正确的是 (　　)
A.植物组织培养成功表明高度分化的植物细胞具有全能性
B.动物克隆成功表明高度分化的动物细胞具有全能性
C.细胞具有全能性是因为细胞具有该生物的全套遗传物质
D.全能性的大小依次为:受精卵>生殖细胞;植物体细胞>动物体细胞
【解析】选B。细胞具有全能性的基础是细胞中含有该生物的全套遗传物质。动物克隆成功表明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性,因为该过程中处理的是动物细胞核。分化程度低的细胞的全能性更易体现。
克隆动物
植物组织培养
细胞分化
概念
实质
意义
改变
不变
基因选择性表达的结果
形态、结构、生理功能
遗传物质
使细胞趋于专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率
物质基础
概念
实例
有发育成生物体所需的全套遗传信息（基因）
产生完整个体或分化成其他各种细胞的潜能和特性
决定
决定
证明
细胞的全能性
1.【科技情境】英国科学家约翰·格登和日本医学教授山中伸弥因在细胞核重新编程研究领域作出了杰出贡献而获得诺贝尔生理学或医学奖。他们把多种组织(包括肝、胃和大脑)的细胞转变成了诱导多功能干细胞,并让诱导多功能干细胞分化成了皮肤、肌肉、软骨、神经细胞以及可以同步搏动的心脏细胞。
探究:
(1)成熟细胞被重新编程的过程中细胞的分化程度如何变化 (科学思维)
提示:成熟细胞被重新编程后成为诱导多功能干细胞,诱导多功能干细胞的分化程度比成熟细胞低。
核心素养·情境探究
(2)诱导多功能干细胞与成熟细胞相比,细胞核内的DNA含量一样吗 (科学思维)
提示:两种细胞都是由一个受精卵发育而来的,细胞核内的DNA含量一样。
(3)细胞分化在任何条件下都是不可逆的吗 (科学思维)
提示:不是,在生物体内,细胞分化是不可逆的,但在离体状态下人工培养,高度分化的细胞能够脱分化恢复分化前的状态。
2.【生活情境】脐带血是胎儿娩出、脐带结扎并离断后残留在胎盘和脐带中的血液,通常是废弃不用的。近十几年的研究发现,脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞,可用于造血干细胞移植,治疗80多种疾病。因此,脐带血已成为造血干细胞的重要来源,特别是无血缘关系造血干细胞的来源,也是一种非常重要的人类生物资源。
探究:
(1)脐带血含有干细胞,请问脐带血中的干细胞有哪些用途 (生命观念)
提示:可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞,可用于造血干细胞移植等。
(2)查阅有关资料,了解人体存在的干细胞有哪些种类 (科学思维)
提示:人体内干细胞的种类根据发育阶段,可分为胚胎干细胞、成体干细胞,成体干细胞包括造血干细胞、神经干细胞、皮肤表皮干细胞等。人体干细胞的种类根据其分化潜能,可分为全能干细胞,如胚胎干细胞;多能干细胞,如造血干细胞;专能干细胞,如神经干细胞。