第2节 细胞的分化
课后篇巩固提升
基础巩固
1.下图表示人体造血干细胞在离体条件下,经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是( )
A.该图不能说明造血干细胞具有全能性
B.图中各细胞的遗传信息的执行情况相同
C.①过程可发生遗传信息的传递
D.②过程的实质是遗传物质的改变
解析:细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后,仍然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,图示造血干细胞经培养、诱导得到肝细胞和神经细胞,体现了细胞的全能性,A项错误;①过程是细胞增殖,可发生遗传信息从DNA→DNA的传递,C项正确;②过程是细胞分化,实质是遗传信息的执行情况不同,即基因的选择性表达,遗传物质没有改变,B、D两项错误。
答案:C
2.细胞分化不同于细胞增殖的主要特点是( )
A.细胞数量增多
B.细胞体积增大
C.细胞化学成分含量的变化
D.能形成各种不同的细胞和组织
解析:细胞分化是个体发育过程中,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。没有细胞分化,就不可能形成不同的组织和器官。细胞增殖的结果是细胞的数量增多。
答案:D
3.下列有关细胞分化的叙述,不正确的是( )
A.细胞分化不会使细胞数目增加
B.分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化源于细胞内化学物质的改变
C.细胞分化的方向在胚胎发育早期就已经决定,不能逆转
D.细胞分化过程中遗传物质发生改变
解析:细胞分化过程中遗传物质没有改变,只是基因进行了选择性表达。
答案:D
4.细胞分化中不可能出现的变化有( )
A.染色体的复制
B.细胞全能性的降低
C.细胞核的消失
D.某些细胞器的增添或消失
解析:染色体复制发生在细胞分裂时,细胞分化时不会发生染色体复制,A项符合题意;细胞分化的程度越高,细胞的全能性越低,B项不符合题意;细胞分化中细胞核可能会消失,如哺乳动物成熟的红细胞,C项不符合题意;细胞分化中由于基因的选择性表达,可能出现某些细胞器的增添或消失,D项不符合题意。
答案:A
5.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.骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同,基因表达产物不同
B.骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同,基因表达存在差异
C.胰腺组织微环境造成骨髓干细胞基因丢失,分化成为胰岛样细胞
D.胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化无影响,分化是由基因决定的
解析:自体骨髓干细胞与胰岛样细胞都来自同一个受精卵,两者所含基因相同,但分化方向和程度不同。在细胞分化过程中,基因选择性表达,基因不会丢失,分化方向受基因控制,也受环境影响。
答案:B
6.下列关于细胞全能性的叙述,错误的是( )
A.从理论上讲生物体的每一个活细胞都具有全能性
B.卵细胞虽然分化程度较高,但仍具有较高的潜在全能性
C.高度特化的动物细胞,从整个细胞来说,它的全能性受到抑制
D.植物器官、组织或细胞,经过一定的培养、激素等因素作用,就能表现出全能性
解析:从理论上讲生物体的每一个活细胞都含有本物种的全套遗传物质,都具有全能性,A项正确;卵细胞虽然分化程度较高,但仍具有较高的潜在全能性,B项正确;高度特化的动物细胞,从整个细胞来说,它的全能性受到抑制,C项正确;植物的组织、器官或细胞在离体的条件下,经过一定的培养、激素等因素作用,能表现出全能性,D项错误。
答案:D
7.下列实验中能体现细胞全能性的有( )
①玉米花粉培育出植株 ②转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株 ③用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成可育的植株 ④植物用种子繁殖后代
A.②④ B.①②③
C.③④ D.①②③④
解析:玉米花粉培育出植株,体现了生殖细胞的全能性;转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株,体现了植物体细胞的全能性;用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成可育的植株,体现了植物体细胞具有全能性;种子不是一个细胞,因此用植物种子繁殖后代不能体现细胞的全能性。
答案:B
8.正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞,在体外和某些因素的诱导下,却可以分化为神经细胞和肝细胞,其根本原因是这些造血干细胞( )
A.有旺盛的分裂能力
B.能合成神经细胞或肝细胞需要的蛋白质
C.还没有分化
D.具有与受精卵相同的全套遗传物质
答案:D
9.下列关于细胞的全能性的叙述,错误的是( )
A.离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性
B.生物体内细胞没有表现出全能性,是基因在特定时空下选择性表达的结果
C.在生物体所有的细胞中,受精卵的全能性最高
D.克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性
解析:处于离体状态的植物细胞,在一定的营养物质、激素和其他外界条件作用下,能表现出全能性,A项正确;生物体内的细胞通过分化形成各种专门化的细胞,即基因在特定时空下进行选择性表达,B项正确;受精卵的分化程度最低,全能性最高,C项正确;克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性,D项错误。
答案:D
10.下图所示为植物细胞的生命历程中的部分现象。据图回答下列问题。
(1)①→②、①→④的过程叫作 。?
(2)①→③的过程叫作 。③→⑤的过程叫作 。图示全过程中,细胞的遗传物质 (填写“没有”“部分”或“全部”)改变。?
(3)组成②③④的细胞,在细胞的 、 、 上有所不同,因此它们属于不同的 。?
(4)科学家在人早期胚胎中发现了干细胞,它能在体外形成不同组织或器官。这些干细胞是在一定条件下通过细胞有丝分裂和 形成不同的组织或器官。除了胚胎外,在脐带血、骨髓、脑组织等也发现了干细胞,通过进一步的研究,有希望用于患者的组织修复或器官移植。但在进行器官移植时,如果患者细胞表面的蛋白质类物质与移植器官的不相同,则会引起排斥反应,所以最好选用 (填“患者本人”“父母”“子女”或“配偶”)的干细胞培育的器官。?
解析:(1)分析题图可知,①→②、①→④过程,起源相同的细胞形态、结构发生了差异,该过程是细胞分化过程。(2)①→③的过程,细胞数量增多,是细胞分裂过程,③→⑤的过程,细胞的体积增大,是细胞生长过程。细胞分裂、生长和分化过程中,细胞中的遗传物质没有发生改变。(3)分析题图可知,②③④细胞的形态、结构、生理功能不同,它们属于不同的组织。(4)干细胞通过细胞有丝分裂和分化形成不同的组织或器官。选用患者本人的干细胞培育的器官进行移植不会引起排斥反应。
答案:(1)细胞分化 (2)细胞分裂 细胞的生长 没有 (3)形态 结构 生理功能 组织 (4)分化 患者本人
能力提升
1.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,细胞分化是细胞的形态、结构和功能改变的结果
B.从细胞的亚显微结构水平分析,细胞分化是细胞器的数目、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,细胞分化是基因选择性表达的结果
解析: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。从核酸分子的角度分析,细胞分化是基因选择性表达的结果,这是细胞分化的根本原因。
答案:C
2.分别用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(与细胞呼吸相关的酶)基因的片段为探针,与鸡的成红细胞、输卵管细胞和胰岛细胞中提取的总RNA进行分子杂交,结果见下表(注:“+”表示阳性,“-”表示阴性)。下列叙述不正确的是( )
探针
细胞总RNA
β-珠蛋
白基因
卵清蛋
白基因
丙酮酸
激酶基因
成红细胞
+
-
+
输卵管细胞
-
+
+
胰岛细胞
-
-
+
A.在成红细胞中,β-珠蛋白基因处于活动状态,卵清蛋白基因处于关闭状态
B.输卵管细胞的基因组DNA中存在卵清蛋白基因,缺少β-珠蛋白基因
C.丙酮酸激酶基因的表达产物对维持鸡细胞的基本生命活动很重要
D.上述不同类型细胞的生理功能差异与基因的选择性表达有关
解析:根据题意和表中内容分析可知,β-珠蛋白基因在成红细胞中表达,卵清蛋白基因在输卵管细胞中表达,丙酮酸激酶基因在三种细胞中都能表达,说明在成红细胞中β-珠蛋白基因处于活动状态,卵清蛋白基因处于关闭状态。由于鸡的体细胞是由一个受精卵分裂、分化而来的,体细胞中的遗传物质相同,因此,输卵管细胞的基因组DNA中既有卵清蛋白基因,又有β-珠蛋白基因,但β-珠蛋白基因在输卵管细胞中因关闭而无法表达。由于丙酮酸激酶基因控制丙酮酸激酶的合成,与细胞呼吸有关,所以该基因的表达产物能够保障鸡的正常细胞呼吸,对维持鸡的基本生命活动中能量的供应起重要作用。同一生物体不同的体细胞中基因组成相同,功能不同是细胞中基因选择性表达的结果。
答案:B
3.2012年诺贝尔生理学或医学奖于2012年10月8日产生,英国科学家约翰·格登和日本医学教授山中伸弥,因在“细胞核重编程技术”领域做出的革命性贡献而获得诺贝尔奖。下图为该技术的操作流程模式图。
据图推断,以下说法错误的是( )
A.干细胞的线粒体、细胞核均具有双层膜结构
B.干细胞分化形成的表皮细胞中染色体数目发生了变化
C.干细胞分化形成各种类型的细胞体现了细胞的全能性
D.干细胞可用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病
解析:干细胞的线粒体、细胞核均具有双层膜结构,A项正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,不会改变细胞中的遗传物质,因此干细胞分化形成的表皮细胞中染色体数目并没有发生变化,B项错误;干细胞分化形成各种类型的细胞,体现了细胞的全能性,C项正确;干细胞可以分化形成胰岛B细胞,用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病,D项正确。
答案:B
4.下图所示为来自同一人体的3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DNA、蛋白质种类相同
B.因为各细胞中携带的基因不同,所以形态、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.虽然各细胞的生理功能不同,但吸收葡萄糖的方式相同
解析:图中三种细胞是受精卵分裂、分化的结果。细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质(基因、DNA)不发生变化,但细胞的形态、功能发生稳定性差异,蛋白质的种类发生变化;虽然各细胞的大小不同,但细胞中含量最多的化合物相同,都是水;葡萄糖进入不同细胞的方式可能不同,为协助扩散或主动运输。
答案:C
5.胰岛B细胞产生的胰岛素是唯一能降低血糖的激素,糖尿病的病因之一是胰岛素分泌不足。将小鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞(命名为M细胞),再将M细胞移植到糖尿病模型小鼠(胰岛细胞被特定药物破坏的小鼠)体内,然后测定小鼠的血糖浓度,结果如下图所示(虚线表示正常小鼠的血糖浓度值)。下列推断错误的是( )
A.移植后的M细胞已具有胰岛B细胞的功能
B.胚胎干细胞的定向诱导分化不能证明了细胞的全能性
C.未移植组和正常小鼠的血糖浓度都作为对照
D.淀粉酶基因和胰高血糖素基因在M细胞中都存在,但不会都在M细胞内表达
解析:由图可知,移植后的小鼠血糖能恢复正常,说明M细胞与正常胰岛细胞一样,都能分泌胰岛素,A项正确;胚胎干细胞诱导分化形成M细胞,体现了出细胞的全能性,B项错误;未移植组和正常小鼠的血糖浓度都是作对照的,C项正确;由于基因的选择性表达,淀粉酶基因和胰高血糖素基因不会都在M细胞内表达,D项正确。
答案:B
6.胚胎干细胞是从人体或哺乳动物的早期胚胎中分离出来的一类细胞,其作用如图所示,①~④表示有关过程。请回答下列问题。
(1)各种组织和细胞的形成需要经过细胞的 过程。?
(2)自然条件下,造血干细胞不能分化形成皮肤、神经等其他的组织和细胞的原因是细胞中 。成熟的红细胞失去全能性的原因是 。?
(3)据图分析胚胎干细胞、骨髓造血干细胞和神经组织干细胞的分化程度,由高到低的顺序是 。?
解析:各种组织和细胞的形成是细胞分裂和分化的结果,细胞分化的原因是基因的选择性表达;由图看出,胚胎干细胞可分化为骨髓造血干细胞和神经组织干细胞,因此胚胎干细胞的分化程度最低。骨髓造血干细胞又可分化为多种细胞,而神经组织干细胞主要分化为神经细胞,因此骨髓造血干细胞的分化程度较神经组织干细胞低。
答案:(1)分裂和分化
(2)基因的选择性表达 没有细胞核
(3)神经组织干细胞、骨髓造血干细胞、胚胎干细胞
课件24张PPT。第2节 细胞的分化一、细胞分化及其意义 预习反馈
1.判断正误。
(1)细胞分化是一种持久性的变化,一般分化后的细胞将一直保持分化后的状态。( √ )
(2)细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。( × )
(3)细胞分化使生物体内细胞种类、数量增多。( × )
(4)细胞分化在生物界普遍存在,是个体发育的基础。 ( √ )2.下图所示的细胞类型转换过程为( ) A.细胞分裂 B.细胞生长
C.细胞分化 D.细胞融合
解析:题干图示细胞形态发生稳定性差异,为细胞分化。
答案:C3.下列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 ②细胞分化后,细胞中的蛋白质不完全相同 ③会出现细胞核遗传物质的改变 ④细胞分化的实质是基因的选择性表达
A.①②③ B.①②④
C.②③④ D.①③④
解析:细胞分化有不可逆性;因为基因的选择性表达,分化后的细胞中的蛋白质不完全相同;细胞分化不会引起遗传物质的改变;细胞分化的实质是基因的选择性表达。
答案:B二、细胞的全能性
自主学习教材P120“细胞的全能性”,完成下列问题。 预习反馈
1.判断正误。
(1)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。 ( × )
(2)克隆猴“中中”“华华”的培育体现了动物细胞具有全能性。( × )
(3)人的骨髓中的造血干细胞通过分裂、分化成各种血细胞体现了全能性。( √ )
(4)捐献造血干细胞可刺激骨髓加速造血,不会影响身体健康。( √ )2.连线。 探究点一探究点二细胞分化
问题情景
仔细观察下图,回答有关问题。 (注:①为有丝分裂,图中所有细胞均含全套遗传信息,都含基因A和B) 探究点一探究点二1.图中乙、丙两种细胞最终都源于甲的分裂、分化,但它们的形态明显不同,请分析成因。
答案:乙、丙细胞的形成是发生了细胞的分化,直接原因是不同细胞中合成的蛋白质种类不同,根本原因是基因的选择性表达。
2.在生物体内,乙、丙细胞还能恢复到甲细胞的状态吗?由此说明什么问题?
答案:不能。细胞分化是一种持久性的变化,一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
3.细胞分化具有什么重要意义?
答案:细胞分化是生物个体发育的基础,通过细胞分化,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。探究点一探究点二归纳提升
1.细胞分化的过程 2.细胞分化的原因(实质)
细胞分化的原因(实质)是基因的选择性表达。就一个个体来说,各种体细胞一般具有完全相同的遗传物质,但不同细胞中遗传信息的表达情况不同,控制合成的蛋白质不同。
3.细胞分化的结果
形成具有特定形态、结构和生理功能的组织或器官。探究点一探究点二4.细胞分裂与细胞分化的区别和联系 探究点一探究点二典例剖析
下列有关细胞分化的叙述,错误的是( )
A.细胞分化具有持久性、不可逆性和遗传物质多变性等特点
B.细胞分化增加了细胞的种类
C.细胞分化有利于提高机体生理功能的效率
D.细胞分化的原因是不同细胞中遗传信息的表达情况不同
解析:细胞分化具有持久性、不可逆性,但细胞分化过程中遗传物质不会发生改变;细胞分化增加了细胞的种类;细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高机体各种生理功能的效率;细胞分化的原因是不同细胞中遗传信息的表达情况不同,即基因的选择性表达。
答案:A探究点一探究点二活学活练
1.下列能说明某细胞已经发生分化的是( )
A.进行ATP的合成
B.进行DNA复制
C.存在血红蛋白
D.存在纤维蛋白原基因
解析:细胞分化的实质是基因的选择性表达,分化后的细胞能产生某些独特的蛋白质,血红蛋白只在红细胞中产生,因此存在血红蛋白的细胞一定发生了细胞分化。
答案:C探究点一探究点二2.下图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程。下列相关叙述错误的是( )A.a过程细胞与外界环境不进行物质交换
B.c过程细胞发生分化,基因选择性表达
C.④细胞可能继续进行细胞分裂和分化
D.图中三种血细胞一般不会再变成细胞③探究点一探究点二解析:a表示细胞生长,该过程细胞与外界进行物质交换,A项错误;c表示细胞分化,其根本原因是基因的选择性表达,B项正确;④细胞为造血干细胞,可继续进行细胞分裂和分化,C项正确;自然情况下,细胞分化具有不可逆性,因此图中三种血细胞一般不会再变成细胞③,D项正确。
答案:A探究点一探究点二细胞的全能性
问题情景
分析教材P120“思考·讨论”提供的资料以及P121图6-7“骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞”,解决下列问题。
1.通过资料1“美国科学家斯图尔德胡萝卜组织培养”可得出什么结论?利用其他部位的细胞能否培育成功?
答案:通过资料1说明,高度分化的植物细胞具有全能性。其他部位的活细胞也具有全套的遗传物质,也能通过组织培养培育成功。探究点一探究点二2.与资料1相比,资料2“非洲爪蟾的核移植”说明什么问题?
答案:说明高度分化的动物细胞,其全能性受到限制,但动物细胞核具有全能性。
3.白血病是一种由骨髓造血干细胞恶性增殖引起的疾病,因此可以通过骨髓移植治疗。骨髓移植实质上移植的是什么结构?此事例说明什么问题?
答案:骨髓移植实质上移植的是造血干细胞。骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞,说明造血干细胞具有全能性。探究点一探究点二归纳提升
1.细胞全能性的含义
(1)产生完整有机体,即由一个细胞发育成一个个体,胡萝卜韧皮部细胞培养成胡萝卜植株。
(2)形成各种类型的细胞,如造血干细胞分化成各种血细胞。
2.细胞全能性的表达
(1)条件:在离体状态下,需要适宜的水、无机盐、有机营养及激素等,还需要适宜的温度等条件。
(2)差异
①植物细胞的全能性易表达,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与细胞的分裂能力呈正相关,即分裂能力越强,全能性越大。探究点一探究点二3.细胞全能性与细胞分化的比较 探究点一探究点二典例剖析
下列有关细胞全能性的叙述,错误的是( )
A.克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了动物细胞具有全能性
B.细胞全能性产生的根本原因是细胞内有能发育成完整个体的全套遗传信息
C.斯图尔德组织培养的成功表明植物细胞具有全能性
D.一般来说,细胞分化程度越高,它的全能性就越低
解析:克隆猴“中中”和“华华”的诞生仅表明了动物体细胞的细胞核具有全能性,不能说明整个动物细胞具有全能性;细胞的分化程度越高,全能性就越低;细胞具有全能性的根本原因是细胞核内含有该种生物的全套遗传信息;植物组织培养成功表明植物细胞具有全能性。
答案:A探究点一探究点二活学活练
1.下列生物学过程不能体现全能性的是( )
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.克隆羊多利的培育
D.胡萝卜韧皮部细胞经组织培养发育成完整植株
解析:玉米植株由种子中的胚发育而来,不能体现细胞的全能性;造血干细胞形成各种血细胞,能体现细胞的全能性;克隆羊多利的培育体现的是动物体细胞的细胞核有全能性;胡萝卜韧皮部细胞为已分化的体细胞,经组织培养发育成完整植株,能体现体细胞的全能性。
答案:A探究点一探究点二2.许多动物具有再生能力,例如,壁虎被天敌追赶紧迫时,能断尾而逃,一段时间后,又重新长出一条尾巴;海参遇到敌害时,将内脏抛出,以转移敌害的注意力,而趁机逃之夭夭,约50天后,可再生出一副新的内脏。下列关于再生的叙述,错误的是( )
A.再生是细胞分裂、分化的结果
B.再生是基因选择性表达的结果
C.再生是自然选择的结果
D.再生与细胞的全能性无关
解析:再生是细胞分裂、分化的结果,由于基因的选择性表达,形成了不同的组织和器官,体现了细胞的全能性。如果适应环境则保留下来,不适应环境则被淘汰
答案:D
