人教版（2019）高中生物必修1导学案：第6单元 细胞的生命历程 第2课时 细胞的分化（含答案）

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第6单元 细胞的生命历程
第2课时　细胞的分化
1.说出细胞分化的概念。
2.举例说出细胞分化在生物界普遍存在的实例。
3.简述细胞分化的特点和意义。
4.描述细胞分化的过程及原因。
课程重点:1.细胞分化的概念和意义; 2.细胞全能性的概念。
课程难点:细胞全能性的概念及实例。
教学建议:多细胞生物体在个体发育过程中由小长大,主要是细胞数目、体积和形态功能发生变化的结果,细胞分裂使细胞数量增多,细胞生长使细胞体积增大,细胞分化使细胞的形态、结构和生理功能发生改变形成组织。细胞分化的原因是个体发育中不同细胞遗传信息执行情况不同,虽然发生了分化但细胞中的遗传物质并没有改变,所以细胞或细胞核具有全能性。理解分化的过程、实质和意义;掌握植物组织培养和克隆技术的原理、过程以及在生产中的应用。
　　一、细胞的分化及其意义
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①　形态　、②　结构　和③　功能　上发生④　稳定性差异　的过程。
2.特点
(1)细胞分化是一种⑤　持久性　的变化。
(2)一般来说,分化了的细胞一直保持⑥　分化后　的状态,直到死亡。
(3)细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。
3.意义
(1)是生物⑦　个体发育　的基础。
(2)使多细胞生物体中的细胞趋向⑧　专门化　,有利于提高各种⑨　生理功能　的效率。
4.原因:在个体发育过程中,不同的细胞中⑩　遗传物质　的执行情况不同。
二、细胞的全能性
1.概念:已经　分化　的细胞,仍然具有　发育成完整个体　的潜能。
2.植物细胞的全能性
　高度分化　的植物细胞仍具有发育成　完整植株　的能力。
3.动物细胞的　细胞核　具有全能性。如:
(1)非洲爪蟾的核移植实验:将肠上皮细胞的　细胞核　移植到　去核的卵细胞　中,结果获得了新个体。
(2)克隆羊多利的培育:将　乳腺　细胞的　细胞核　移植到　去核的卵细胞　中。
4.干细胞:动物和人体内仍保留着少数具有　分裂　和　分化　能力的细胞。
1.细胞分化的实质是(　　)。
A.基因的改变
B.基因的选择性表达
C.细胞器数量和种类的变化
D.细胞亚显微结构的变化
【解析】细胞分化的实质是基因的选择性表达,从而导致细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异。
【答案】B
2.细胞的全能性是指(　　)。
A.细胞的增殖
B.细胞的有丝分裂,细胞数量越来越多
C.已经分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能
D.细胞分化后形成不同的细胞和组织
【解析】由于分化的细胞中细胞核仍具有全部遗传物质,所以,已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,即细胞的全能性。
【答案】C
3.(2014年衡阳高一检测)下列干细胞中分化能力最强的是(　　)。
A.骨髓干细胞　　　　　　B.胚胎干细胞
C.造血干细胞 D.神经干纽胞
【解析】干细胞分为三种,全能干细胞如胚胎干细胞,多能干细胞如骨髓干细胞,专能干细胞如造血干细胞和神经干细胞。细胞分化程度越高,分化能力越低,故细胞分化能力:胚胎干细胞>骨髓干细胞>造血干细胞>神经干细胞,故选B。
【答案】B
4.(2014年衡阳高一检测)1958年,美国科学家斯图尔德将胡萝卜细胞培养成一株新的植株,从而证实了植物细胞的全能性。下列相关叙述不正确的是(　　)。
A.已分化的细胞仍具有形成完整植株所需要的全套基因
B.细胞全能性体现过程中受到基因和环境的共同影响
C.已分化的细胞在结构和功能上的特化不能逆转
D.理论上植物体中每个活细胞都具有细胞全能性
【解析】生物体的细胞最初都是由受精卵发育而来的,每个已分化的细胞都有与受精卵相同的遗传物质,具有形成完整植株所需要的全套基因,A正确;细胞全能性的表现内部受基因的控制,外部受环境影响,B正确;已分化的细胞在结构和功能上的特化一般不能逆转,但在一些特定条件下可脱分化和再分化,C错误;每个细胞都是由受精卵发育而来的,所以理论上都具有全能性,D正确。
【答案】C
5.(2014年长沙高一检测)下列关于细胞分化的说法不正确的是(　　)。
A.细胞分化仅存在于胚胎时期
B.细胞分化是生物界普遍存在的生命现象
C.细胞分化与生物生长发育有密切关系
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】细胞分化伴随个体发育的全过程,在胚胎发育时期达到最大限度。
【答案】A
知识点一:细胞分裂和细胞分化的比较
1.请列表从细胞变化、发生时间和在个体发育中的意义三个方面区别细胞分裂和细胞分化。
答案:
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、结构和生理功能上发生稳定性差异,且这种变化不可逆转
发生时间 从受精卵开始,有些部位的细胞终生保持分裂能力,有的细胞发育到一定时期停止分裂 在整个生命历程中
在个体发 育中的意义 保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性 没有细胞分化,生物体就不能进行正常发育
　　2.细胞分裂和细胞分化之间有何联系
答案:细胞分裂是细胞分化的基础,通过细胞的分裂和分化,生物体才能完成生长、发育和繁殖的过程。
3.细胞分化过程中,遗传物质是否发生了改变 为什么
答案:没有发生改变,因为细胞分裂是细胞分化的基础,有丝分裂保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性,细胞分化是细胞形态、结构和生理功能上发生稳定性差异,是基因选择性表达的结果,发生分化的细胞,遗传物质并未改变。
　　4.同一生物体不同细胞的遗传物质都相同,为什么不同组织器官中细胞的形态、结构和功能差异很大
答案:细胞分化是在特定时间和空间条件下基因选择性表达的结果。同一生物体内不同细胞的核基因都是相同的,但在个体发育不同的时期和机体不同的部位,相应细胞内表达的基因是不相同的,从而形成的组织器官中细胞形态、结构和功能差异很大。
知识总结
生物体生长、发育和繁殖离不开细胞的分裂和分化。该知识点需从细胞的数量、形态、结构、功能上的变化情况及发生时间等方面分析理解细胞分裂和细胞分化的关系。一般而言,发生分裂的细胞可发生分化,而已分化的细胞则不能分裂。若涉及细胞图形,则一般可通过观察细胞的形态是否发生了改变来判断细胞是否发生了分化。
例1　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.细胞分化是基因选择性表达的结果
C.细胞分裂是细胞分化的基础
D.细胞分化过程中遗传物质逐渐减少
【解析】在细胞分化过程中,遗传物质并没有发生变化,细胞中仍含有保持物种遗传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。
【答案】D
　 技巧归纳
细胞分化是基因选择性表达的结果,细胞分化的结果是形成了组织。若表达的基因相同,则细胞彼此间的形态、结构和功能相似,从而构成了同一种组织;若表达的基因不同,则细胞彼此间的形态、结构和功能不同,从而形成了不同的组织。细胞发生分化,遗传物质并未改变,同一生物体不同种类的细胞有着相同的遗传物质。
　　知识点二:理解细胞分化与细胞全能性的关系
1.请将细胞分化与细胞全能性的关系填写在下表中。
细胞分化 细胞全能性
结果
大小 比较
关系
　　答案:
细胞分化 细胞全能性
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成新的个体
大小 比较 细胞分化程度有高低之分,如体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分,如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生变化;②细胞的分化程度越高,具有的全能性越小
　　2.请将下表中说明细胞全能性的实例补充完整。
实例 全能性说明
①　　　 　　　 说明高度分化的植物细胞具有发育成完整个体的能力
克隆绵羊 说明高度分化的动物细胞的②　　　　具有全能性
花药离体培养 说明生殖细胞(③　　　)具有全能性
雄蜂的发育 说明生殖细胞(④　　　　)具有全能性
　　答案:①植物组织培养　②细胞核　③精子　④卵细胞
3.以下是细胞全能性大小比较,请将“>”或“<”填入相应空白处。
(1)植物细胞①　　　动物细胞;
(2)受精卵②　　　生殖细胞③　　　体细胞;
(3)细胞分裂能力强的④　　　细胞分裂能力弱的;
(4)分化程度低的体细胞⑤　　　分化程度高的体细胞;
(5)幼嫩细胞⑥　　　　成熟细胞⑦　　　　衰老细胞。
答案:①>　②>　③>　④>　⑤>　⑥>　⑦>
4.高度分化的植物细胞和动物细胞的细胞核都具有全能性,全能性的实现需要哪些条件 植物组织培养的理论基础是什么
答案:全能性的实现需要离体状态、水、无机盐、有机营养及激素、适宜的温度等条件;植物组织培养的理论基础是植物细胞的全能性。
知识总结
在学习该知识点过程中可具体从以下几方面把握:
1.细胞全能性的概念。
2.一般而言,动物体细胞的全能性受到限制,其细胞核受到卵细胞质中相应物质的刺激,细胞核的全能性才能表现出来。
3.从不同角度去比较记忆细胞间全能性的大小,如第3点内容。
4.理解掌握体现细胞或细胞核具有全能性的实例,如第2点内容。
例2　下列与体细胞的全能性无关的叙述是(　　)。
A.克隆绵羊“多利”的产生
B.用胡萝卜的韧皮部细胞培养胡萝卜植株
C.试管婴儿的培育
D.利用甘蔗幼芽细胞大量繁殖甘蔗幼苗
【解析】试管婴儿的培育涉及的生殖方式是有性生殖。
【答案】C
　 技巧归纳
解答此题的关键是了解细胞的种类及分化程度与细胞全能性大小的关系。理解细胞→个体体现了细胞的全能性。生殖方式与发育或所培养的细胞的来源有直接关系,若发育的细胞是生殖细胞或受精卵,则属于有性生殖,利用体细胞的全能性发育成个体的生殖方式一般属于无性生殖。
1.关于细胞分化的说法正确的是(　　)。
①分化是稳定的,而且一般是不可逆的,一旦细胞沿一定的方向分化,便不会再回到原来的状态　②细胞分化后,细胞中合成的蛋白质不同　③分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能　④一般不会出现细胞核遗传物质的改变　⑤细胞分化的实质是基因的选择性表达
A.②③④⑤　　　　　　　B.①②④⑤
C.①②③⑤ D.①②③④⑤
【解析】细胞分化是基因选择性表达的结果,形成的蛋白质不同,从而导致细胞的形态、结构和生理功能不同,细胞分化具有稳定性、持久性和不可逆性,在分化时,遗传物质一般不会出现变化。
【答案】D
2.植物细胞表现出全能性的必要条件是(　　)。
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后给予适宜的营养和外界条件
D.将成熟植物的细胞核移植到去核的卵细胞中
【解析】高度分化的植物细胞具有全能性,植物细胞全能性的发挥不需要进行核移植。
【答案】C
3.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中,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】a过程表示细胞分裂产生细胞,进行更新,A正确;b、c表示细胞分化产生不同的细胞,B正确;a、b、c三个过程中体现了基因的选择性表达,C正确;细胞分化形成不同的细胞和组织,不同组织组成器官,而不是由细胞直接组成器官,D错误。
【答案】D
4.下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是(　　)。
A.玉米种子萌发长成新植株
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D.胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
【解析】A、B、C、D都涉及细胞分化,C、D体现了细胞的全能性,但花粉经离体培养发育成单倍体植株体现的是生殖细胞的全能性而不是体细胞的全能性。
【答案】D
5.下图是某细胞增殖和分化的概念图,据图回答下列问题:
(1)图A表示的是　　　　过程,图B表示的是　　　　过程。
(2)图中的b、c、d、e四类细胞中具有相同的　　　　　　　　　　。
(3)若a为植物细胞,而d能在体外条件下培养成一个植物体,说明d具有　　　性。
【解析】图A表示细胞增殖的过程,细胞的数目成倍地增加;图B表示细胞分化过程,通过分裂形成的细胞有的失去了分裂能力,并在形态、结构、功能上发生了变化,形成了组织。由于b、c、d、e四类细胞最终都来自a细胞的有丝分裂,所以,它们具有相同的核遗传物质,即遗传信息或染色体数相同。
【答案】(1)细胞增殖　细胞分化　(2)遗传信息或染色体数　(3)全能
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列人体细胞中分化程度最低的是(　　)。
A.胚胎干细胞　　　　　　　B.造血干细胞
C.胰腺细胞 D.肌肉细胞
【解析】细胞分化程度的高低表现之一是细胞分裂的旺盛程度,细胞分裂越旺盛,其分化程度越小,反之,分化程度越高。据此分析,四个选项中只有胚胎干细胞分裂最旺盛。
【答案】A
2.(2014年无锡高一检测)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.用花粉培育成的植株往往高度不育,说明花粉细胞不具有全能性
D.愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性
【解析】细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有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虽然高度不育,但已经发育成植株,体现了全能性。
【答案】A
3.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列说法不正确的是(　　)。
A.分化发生在生物体的整个生命进程中
B.分化是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果
C.未离体的体细胞不会表现出全能性
D.分化过程中遗传物质发生了改变
【解析】解答本题应先明确细胞分化产生的原因、特点和发生时期,以及细胞全能性的体现条件。①细胞分化是一种持久性变化,它发生在生物体的整个生命过程中,在胚胎时期达到最大。②细胞分化的根本原因是细胞遗传信息执行情况不同,即基因的选择性表达。③细胞全能性表达必须处于离体状态。④细胞分化过程中遗传物质没有发生改变,只是遗传信息执行情况不同,引起细胞形态、结构和功能的变化。
【答案】D
4.下列生命过程中,没有发生细胞分化的是(　　)。
A.断尾壁虎长出新尾巴
B.砍伐后的树桩上长出新枝条
C.蝌蚪尾巴消失的过程
D.胚胎发育中出现造血干细胞
【解析】A、B选项需要经过细胞分裂和细胞分化,D选项造血干细胞是经过细胞分化形成的,C选项是细胞死亡(遗传物质控制的死亡)的过程,没有发生细胞分化。
【答案】C
5.(2014年肇庆高一检测)在多细胞生物体内,细胞并没有表现出全能性,这是因为(　　)。
A.细胞内基因的表达有特定的时空性
B.细胞经过分化而丧失了全能性
C.细胞经过多次分裂而丧失了全能性
D.不同细胞所含的基因不同
【解析】细胞内基因的表达有特定的时空性,只有脱离原先的生物体,处于离体状态并在适宜条件下才可以表现出全能性;细胞分化只是基因的选择性表达,细胞分化程度越高,其全能性相对越小,但是不会因为分化而丧失全能性;不同的体细胞都是由受精卵有丝分裂而来的,所含基因都与受精卵相同。
【答案】A
6.人体的表皮细胞和神经细胞同属外胚层细胞的后代,但它们的形态、结构和生理功能却迥然不同。这两种细胞的差异是稳定不变的,它们都不能恢复到原来外胚层细胞的形态和结构,这说明(　　)。
A.细胞分化具有持久性
B.细胞分化一般是不可逆的
C.细胞分化是基因选择性表达的结果
D.分化的细胞仍具有全能性
　　【解析】人体的表皮细胞和神经细胞同属外胚层细胞的后代,其形态、结构和生理功能发生差异,这显然是细胞分化的结果。细胞分化是稳定的,不可逆转的,并且在胚胎发育的早期细胞分化的方向就已确定,因此它们都不能恢复到原来外胚层细胞的形态和结构。
【答案】B
7.下列说法错误的是(　　)。
A.细胞分化产生的细胞一般会保持分化后的状态,不可逆转
B.细胞的分化是多细胞生物正常发育的基础
C.任何条件下植物细胞均能表现全能性
D.克隆羊多利的培育成功说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性
【解析】只有在离体状态下活的植物细胞才可能表现出全能性。
【答案】C
8.(2014年苏州高一检测)研究发现,在体外一定条件下培养造血干细胞,可以形成神经细胞。下列相关叙述中,不正确的是(　　)。
A.造血干细胞仅通过有丝分裂形成三种血细胞
B.造血干细胞在体外形成神经细胞是基因选择性表达的结果
C.神经细胞的形成除受基因的控制外,还受到细胞所处外界环境的影响
D.造血干细胞有细胞周期,而神经细胞不具有细胞周期
【解析】有丝分裂形成的细胞和原来的细胞形态、功能相同,因此不能形成三种血细胞,A错误;造血干细胞在体外一定条件下培养,由于基因的选择性表达形成神经细胞属于细胞分化,B正确;干细胞的体外分化除受基因控制外,还受外界环境的影响,C正确;神经细胞是高度分化的细胞,因此不具有细胞周期,D正确。
【答案】A
9.右图表示发生在植物体内的一项细胞生理活动,请据图分析回答问题:
(1)①→②、①→④的过程叫作　　　　　　　　　。通过该过程形成　　　　　　　　。
(2)①→③的过程叫作　　　　　　　　。该过程的方式一般是　　　　　　　　　。
(3)③→⑤的过程叫作　　　　　。该过程不能无限进行下去,其原因是受到　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　等因素的制约。
(4)组成②、③、④的细胞在　　　　　　、　　　　　、　　　　　上是不同的,因此它们属于不同的　　　　　　。
(5)①~⑤所示各组细胞群中,具有分裂能力的是标号　　　　　　　　所示细胞群。
【解析】图中②④细胞形态特征与①的有较大区别,所以,①→②和①→④均表示细胞分化过程。图中①③⑤细胞特征相似:细胞核大,细胞质浓,液泡小或无,都应具有较旺盛的细胞分裂能力。其中,①→③表示通过细胞分裂使细胞数目加倍;③→⑤表示通过细胞生长使细胞体积增大。组成②、③、④的细胞在形态、结构、生理功能上都不相同,应属于不同的组织。
【答案】(1)细胞的分化　众多类型的细胞和组织　(2)细胞的分裂　有丝分裂　(3)细胞的生长　细胞相对表面积　细胞核所能控制的范围　(4)形态　结构　生理功能　组织　(5)①、③、⑤
10.构成人体的细胞约有230多种,其中胰岛B细胞合成胰岛素,甲状腺细胞合成甲状腺激素,植物的叶肉细胞中含有叶绿素,根尖成熟区表皮细胞形成根毛。正常情况下,分化的细胞还具有一定的寿命。例如,红细胞分化成熟后的寿命约是120天,白细胞的寿命约是12天。下列说法不正确的是(　　)。
A.现代分子生物学的证据表明,细胞分化是基因选择性表达的结果
B.在个体发育过程中,有序的细胞分化能够增加细胞的类型
C.由不同类型的细胞构成生物体的组织和器官,执行不同的功能
D.某种生物体内不同的细胞有不同的功能是因为所含基因不同
　　【解析】某种生物体内的所有细胞都应含有相同的基因,不同的功能只是因为基因选择性表达。
【答案】D
11.分别在体外培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞,结果见下表。以下对此表的分析,不正确的是(　　)。
细胞来源 胎儿 中年人 老年人
增殖代数 50 20 2~4
　　A.肺成纤维细胞以有丝分裂方式增殖
B.衰老程度大的细胞分裂能力弱
C.高等动物体细胞的分化程度不同,分裂能力也不一样
D.胎儿时期肺成纤维细胞的细胞周期远大于成年人的
【解析】胎儿时期,细胞代谢旺盛,肺成纤维细胞的细胞周期短于成年人的。
【答案】D
12.下图是美国科学家斯图尔德1958年将胡萝卜韧皮部的一些细胞培养成新植株的过程示意图,请据图回答问题:
(1)[4]是由[3]中单个细胞经过　　　　　　形成的细胞团,再进一步发育成[5]　　　　　　。
(2)这一事实说明高度分化的植物细胞仍保持着　　　　,即　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)据此实验可以推断,高度特化的动物细胞,也能培养出与该动物类似的个体,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】这一实验依据的原理:生物体的细胞都是由它的源细胞(如受精卵)分裂、分化产生的,都有其遗传的全能性,细胞中有保持物种遗传所需要的全套遗传物质。回答问题也要以分裂、分化、发育为核心。
【答案】(1)有丝分裂　胚状体　(2)细胞全能性　已经分化的细胞,仍具有发育成完整植株的潜能　(3)细胞内含有保持物种遗传性所需的全套遗传物质
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