【人教生物必修1知识梳理及训练】6.2 细胞的分化（含解析）

生物学 必修1［RJ］（不定项）
人教生物必修1知识梳理及训练
6.2 细胞的分化
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知识点1　细胞分化
1.概念：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。
2.特点
特点 解释
持久性（不可逆性） 一般情况下，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直至死亡
普遍性 是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础
稳定性 已经分化的细胞在生物体内不会变成其他细胞
3.实质：在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同（即基因的选择性表达）。
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细胞分化后的遗传物质是否发生改变？请写出原因。
提示：不改变。细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果，遗传物质不发生改变。
4.表现
细胞水平：产生特定的细胞。
分子水平：合成特定的蛋白质。
5.意义
（1）是生物个体发育的基础。
（2）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。
知识归纳
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：细胞器的种类和数目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：蛋白质种类、数量发生改变。
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。
知识点2　细胞的全能性
1.概念：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.实例
（1）植物细胞的全能性
①植物组织培养
胡萝卜韧皮部细胞＋含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液
完整的植株
②结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
③应用：人们可以利用植物细胞的全能性，通过植物组织培养的方法，快速繁殖花卉和蔬菜等作物，培养微型观赏植株，拯救濒危物种。
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植物细胞实现其全能性都需要什么条件？
提示：（1）离体状态下。
（2）水、无机盐、有机营养及植物激素等。
（3）适宜的温度等外界环境条件。
（2）动物细胞核的全能性
①实例
a.将非洲爪蟾的蝌蚪的肠上皮细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，结果获得了新的个体。
b.1996年诞生的克隆羊“多莉”。
c.我国科学家于2017年获得了世界上首批体细胞克隆猴“中中”和“华华”。
②结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。
3.细胞具有全能性的原因
（1）原因：已分化的体细胞（或体细胞的细胞核）具有本物种个体发育所需要的全部基因。
（2）理解：体细胞一般都是由受精卵通过细胞分裂、分化而来的，一般已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体，携带有相同的DNA分子。
知识归纳
细胞“具有”全能性与“体现”全能性的辨析
（1）理论上活细胞（哺乳动物成熟的红细胞等除外）都具有全能性。
（2）只有发育为完整有机体或分化成其他各种细胞，才能“体现”或“表现”细胞的全能性，即
4.干细胞
（1）特点
①具有分裂和分化能力。
②在动物和人体内，数量很少。
（2）举例：人骨髓中有许多造血干细胞，它们能通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板。
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1.什么是细胞分化？
答案　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，叫作细胞分化。
2.细胞分化的生物学意义是什么？
答案　细胞分化是生物个体发育的基础；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。
3.怎样理解细胞的全能性？
答案　细胞的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。
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1.（目标1）过早出生的婴儿常常患有肺部发育不良，并可能面临危及生命的后果。为了给这些婴儿提供有效的治疗方法，首先要了解肺细胞如何分化和生长。对此，DeniseAlAlam博士首先在分子和细胞水平上研究肺的发育过程，了解了肺发育过程中细胞何时会分化，这为研究人员提供了有关肺发育的非常详细的图谱，为人类做出了贡献。下列关于肺细胞分化的叙述，不正确的是（　　）
A.细胞分化是完成个体发育的基础
B.肺细胞分化是细胞的基因选择性表达的结果
C.细胞分化后使其功能趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率
D.人体的神经细胞和肺细胞中，蛋白质不同，基因也不同
答案　D
解析　人体的神经细胞和肺细胞都由同一个受精卵分裂和分化而来，由于基因的选择性表达，人体的神经细胞和肺细胞中，蛋白质不完全相同，但基因相同，D错误。
2.（目标2）2017年中国科学院的科研人员利用体细胞核移植技术，将核供体猴A的体细胞核导入去核的卵母细胞（来自供体猴B）中，最终得到2只克隆猴——“中中”和“华华”。下列相关叙述，正确的是（　　）
A.克隆猴的获得证实了动物体细胞具有全能性
B.该过程证明细胞核发挥功能时，不需要细胞质的协助
C.克隆猴不同组织的发育依赖于基因的选择性表达
D.“中中”和“华华”的全部遗传信息来自于供体猴A
答案　C
解析　克隆猴的获得证实了动物体细胞的细胞核具有全能性，A错误；该过程将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，其证明细胞核发挥功能时，需要细胞质的协助，B错误；克隆猴发育过程中通过细胞分化形成不同组织，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，C正确；“中中”和“华华”的细胞核遗传信息来自于供体猴A，而细胞质遗传信息来自供体猴B，D错误。
3.（目标3）骨髓造血干细胞可分裂分化出各种血细胞。下列叙述正确的是（　　）
A.骨髓造血干细胞具有细胞周期
B.此过程体现了造血干细胞的全能性
C.造血干细胞的分化可增加细胞数目
D.该分化过程只发生在胚胎和幼年时期
答案　A
解析　骨髓造血干细胞可连续分裂，具有细胞周期，A正确；骨髓造血干细胞可分裂分化出各种血细胞，但并没有形成个体或分化成其他各种细胞，因此不能说明该过程体现造血干细胞的全能性，B错误；细胞分化可增加细胞种类，但不会增加细胞数量，C错误。
4.（不定项）（目标1）下列关于细胞分化的叙述，正确的是（　　）
A.植物器官的形成是细胞分化的结果
B.造血干细胞属于未分化的细胞
C.机体不同的组织细胞中，蛋白质的种类和数量不完全相同
D.细胞分化一般是不可逆转的
答案　ACD
解析　造血干细胞属于分化程度低的细胞，B错误。
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[例1]　高度分化的体细胞可被诱导成类似早期胚胎细胞的iPS细胞。科学家培养iPS细胞获得角膜组织，将其移植到一位几乎失明的患者左眼上，患者术后视力基本恢复。下列叙述不正确的是（　　）
A.iPS细胞的分化程度低于角膜细胞
B.iPS细胞与角膜细胞的基因组成不同
C.iPS细胞形成角膜组织是基因选择性表达的结果
D.iPS细胞可能有助于解决器官移植供体短缺等问题
解题分析　iPS细胞类似于早期胚胎细胞，其分化程度低于角膜细胞，A正确；iPS细胞与角膜细胞的基因组成相同，B错误；获得角膜组织是细胞分化的过程，而细胞分化的实质是基因选择性表达，C正确；iPS细胞类似早期胚胎细胞，可分化形成多种组织器官，因此有望解决器官移植供体短缺等问题，D正确。
答案　B
[例2]　人体的骨髓中存在少量的间充质干细胞（MSC，多能干细胞的一种），下图表示MSC形成不同组织细胞的过程。下列叙述错误的是（　　）
A.MSC细胞与a过程产生的子细胞的核内遗传物质相同
B.经b过程后，细胞器种类和数量出现改变
C.MSC细胞全能性高于体细胞，但低于受精卵
D.b过程细胞形态、功能发生变化，是因为核内遗传物质有所改变
解题分析　b过程细胞形态、功能发生变化，是因为基因的选择性表达，而核内遗传物质没有发生改变，D错误。
答案　D
知识拓展
细胞分裂、分化与个体发育的关系
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[例3]　（不定项）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，这反映植物种子具有全能性
解题分析　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，A错误；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，C错误。
答案　B
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[单项选择题]
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点一　细胞分化及其意义
1.下列关于细胞分化的叙述，错误的是（　　）
A.细胞分化的实质是基因的选择性表达
B.细胞分化是生物个体发育的基础且贯穿于整个生命进程中
C.人体某细胞中存在血红蛋白，说明已经发生了细胞分化
D.随着细胞分化的进行，细胞的全能性降低并最终丧失
答案　D
解析　血红蛋白基因只在红细胞中表达，因此存在血红蛋白的细胞为红细胞，该细胞已经发生分化，C正确；随着细胞分化的进行，细胞的全能性降低，但没有丧失，D错误。
2.图中甲、乙、丙分别表示某人体内的几种细胞，它们的形态、结构和功能各不相同的根本原因是（　　）
A.DNA的结构不同
B.遗传信息的执行情况不同
C.遗传物质不同
D.线粒体结构不同
答案　B
3.细胞分化过程中，一般不会出现的是（　　）
A.细胞表面结构的改变
B.细胞器种类和数量的改变
C.蛋白质种类和数量的改变
D.细胞核中遗传物质的改变
答案　D
4.下列关于细胞分化的叙述，不正确的是（　　）
A.是基因选择性表达的结果
B.是生物界中普遍存在的现象
C.有利于提高多细胞生物体各种生理功能的效率
D.由于细胞分化，肌细胞中已经不存在血红蛋白基因了
答案　D
解析　细胞分化后遗传物质不变，肌细胞中仍然存在血红蛋白基因，D错误。
5.乳腺细胞能够合成乳蛋白，不能合成唾液淀粉酶，而唾液腺细胞正相反。对这一现象的解释正确的是（　　）
A.唾液腺细胞没有合成乳蛋白的基因
B.乳腺细胞没有合成唾液淀粉酶的基因
C.两种细胞都没有合成乳蛋白、唾液淀粉酶的基因
D.是两种细胞中相关基因选择性表达的结果
答案　D
INCLUDEPICTURE"圆点.TIF" INCLUDEPICTURE "圆点.TIF" \* MERGEFORMAT 知识点二　细胞的全能性
6.下列关于细胞分化与细胞全能性的叙述，不正确的是（　　）
A.高度分化的植物细胞仍然保持着全能性
B.细胞内含有全套的遗传物质是已分化细胞具有全能性的基础
C.利用组织培养的方法快速繁殖花卉的原理是植物细胞具有全能性
D.克隆羊多莉的诞生证明了动物细胞具有全能性
答案　D
解析　克隆羊多莉的诞生只是证明了动物细胞的细胞核具有全能性，D错误。
7.科学家利用植物组织培养技术将胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞可以发育成完整的新植株，下列说法错误的是（　　）
A.该实验证明了高度分化的植物细胞具有全能性
B.培育出的试管植株与原胡萝卜植株的性状基本相同
C.细胞团分化为胚状体的过程中遗传物质会发生改变
D.以叶片作为材料进行组织培养也能形成新的植株
答案　C
解析　本实验将单个细胞培养成了植株，表明高度分化的植物细胞具有全能性，A正确；培育出的试管植株的遗传物质没有发生改变，与原胡萝卜植株的性状基本相同，B正确；细胞分化并不会改变细胞的遗传物质，C错误；植物细胞具有全能性，以叶片作为材料进行组织培养也能形成新的植株，D正确。
8.下列说法错误的是（　　）
①胚胎干细胞　②神经细胞　③受精卵　④造血干细胞　⑤卵细胞
A.全能性：受精卵>胚胎干细胞>造血干细胞>卵细胞>神经细胞
B.分化程度：卵细胞>神经细胞>造血干细胞>胚胎干细胞>受精卵
C.上述细胞中分裂能力最强的为受精卵
D.分裂能力越强，全能性越高
答案　B
解析　高度分化的体细胞的全能性小于生殖细胞，分化程度大于生殖细胞。
9.科学家从孕期小鼠羊水中提取出干细胞，通过实验室培养后生成了多种小鼠器官，如骨骼、血管、肌肉以及肝脏等。下列说法错误的是（　　）
A.该项研究证明了干细胞的全能性很高
B.肌肉细胞与肝脏细胞的基因表达情况不同
C.干细胞和所生成器官内的细胞都具有细胞周期
D.该项研究为人类重症肝病的治疗提供了新思路
答案　C
[不定项选择题]
10.取自某一生物不同类型的正常体细胞，检测其基因表达，结果如图所示。关于此图说法正确的是（　　）
A.若基因1～8中只有一个是控制核糖体蛋白质合成的基因，则该基因最有可能是基因2
B.图中7种细胞核的遗传物质是相同的
C.图中7种细胞理论上都具有全能性，经合适条件诱导可在生物体内实现全能性
D.此图可用于说明细胞分化的本质
答案　ABD
解析　几乎所有的细胞中都有核糖体，而图示基因中只有基因2在所有细胞中都表达了，因此基因2可能是控制核糖体蛋白质合成的基因，A正确；图中7种细胞来自于同一个受精卵，具有相同的核遗传物质，B正确；图中7种细胞理论上都具有全能性，经合适条件诱导可在生物体外实现全能性，C错误；此图可用于说明细胞分化的本质，即基因的选择性表达，D正确。
11.科学研究发现，人和其他哺乳动物一样，体内也存在一种被称为“ISL1”的心脏祖细胞，它可以分化为心肌、血管等特定类型的细胞。下列有关叙述正确的是（　　）
A.心脏祖细胞与心肌细胞的核遗传信息相同
B.心肌细胞与血管细胞的基因表达情况不同
C.心脏祖细胞分化程度比心肌、血管细胞低
D.高度分化的心肌细胞的细胞核具有全能性
答案　ABCD
解析　同一生物个体细胞含有的遗传物质相同，A正确；心肌细胞与血管细胞行使的功能不同，所含蛋白质的种类不同，所以二者的基因表达情况不同，B正确；心脏祖细胞可以分化为心肌、血管等特定类型的细胞，因此其分化程度低于心肌细胞和血管细胞，C正确；动物细胞的细胞核具有全能性，D正确。
[非选择题]
12.高度分化的动物细胞分化潜能变小，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　　　　　　　　　　　　　　　　　；再把体细胞的细胞核导入　　　　　　　　　　　　，证明______________________________________
________________________________________________________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（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，观察能否发育成一个完整的青蛙。
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：______________________________________________________
__________________________________________________________________________________________。
第四步：将第三步形成的重组细胞进行细胞培养，观察能否发育成完整的青蛙。
（3）实验结果：_________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________　　　　　。
（4）结论：___________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________。
（5）问题讨论：第四步若能克隆出小型青蛙，其性别应为　　　　，主要性状应与　　　　相同；上述实验能否说明细胞的分化受细胞质的影响？为什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　（1）高度分化的动物细胞的全能性受到限制　去核的卵细胞内　高度分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性
（2）将卵细胞的细胞核去除，取体细胞的细胞核导入去核的卵细胞内
（3）单独培养完整的体细胞不能发育成完整的个体，培养重组细胞则能发育成完整个体
（4）高度分化的动物细胞其全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性
（5）雄性　雄性青蛙　能。因为同样的细胞核在体细胞的细胞质作用下不能表现出全能性，在卵细胞的细胞质的作用下却能表现出全能性
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