第6章 細胞的生命歷程 第2節(jié) 細胞的分化-2024-2025學年高一生物必修一（人教版）教學課件

第2節(jié)細胞的分化1.闡述細胞分化是細胞基因選擇性表達的結果,是形成多細胞生物體的必要過程。2.簡述細胞的全能性應用。3.概述干細胞的特點?！笇W習目標」預習案·自主學習一、細胞的分化1.概念在個體發(fā)育中,由一個或一種細胞增殖產生的后代,在

上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。2.特點(1)普遍性:是生物界

的生命現象。(2)持久性:細胞分化是一種持久性的變化,一般來說,分化的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)。形態(tài)、結構和生理功能普遍存在在個體發(fā)育過程中,不同種類的細胞中

的表達情況不同。4.意義(1)是生物

的基礎。(2)使多細胞生物體中的細胞趨向

,有利于提高生物體

。二、細胞的全能性1.概念細胞經

后,仍具有產生

或分化成其他各種細胞的

。3.實質遺傳信息個體發(fā)育專門化各種生理功能的效率分裂和分化完整有機體潛能和特性2.不同生物細胞的全能性完整植株植物組織培養(yǎng)細胞核3.干細胞(1)概念:動物和人體內仍保留著少數具有

能力的細胞。(2)舉例:人的骨髓中有許多

,它們能夠通過增殖和分化,不斷產生紅細胞、白細胞和血小板,補充到血液中去。分裂和分化造血干細胞[正誤判斷](1)人體肌細胞與幼紅細胞中基因、蛋白質均不同。(

)提示:人體肌細胞和幼紅細胞中基因相同,蛋白質不完全相同。(2)細胞分化一定伴隨著細胞的分裂,細胞分裂過程也一定發(fā)生細胞分化。(

)提示:細胞分化的基礎是細胞分裂,分裂的細胞可能接著分裂,也可能發(fā)生分化。(3)同一個體,莖尖分生組織細胞的分化能力比葉肉細胞的強。(

)××√(4)高度分化的細胞執(zhí)行特定的功能,正常情況下,不能再分裂增殖。(

)(5)蜜蜂未受精的卵細胞發(fā)育成雄蜂,體現了細胞全能性。(

)(6)分化不會改變遺傳物質,故同一個體不同細胞中遺傳物質數量一定相等。(

)提示:同一個體不同細胞中遺傳物質數量不一定相等,核遺傳物質一般相同。√√×探究案·互動探究探究一細胞分化及其意義「問題情境」分析細胞分化示意圖,回答下列問題。(1)據圖分析,寫出過程①②的名稱。提示:①細胞分裂;②細胞分化。(2)過程②中兩個細胞內的DNA、蛋白質是否完全相同?提示:DNA完全相同,蛋白質不完全相同。(3)分化后的細胞還能恢復成受精卵嗎?提示:不能,一般來說,分化的細胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。(4)過程②形成形態(tài)、結構、生理功能不同細胞的根本原因是什么?提示:細胞中的基因選擇性表達。(5)總結細胞分化的概念。提示:在個體發(fā)育中,由一個或一種細胞增殖產生的后代,在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。歸納總結細胞分化的理解(1)細胞分化的標志。①從細胞水平分析:細胞的形態(tài)、結構和生理功能發(fā)生改變。②從亞顯微結構水平分析:細胞器的種類、數目等發(fā)生改變。③從分子水平分析。蛋白質角度:蛋白質種類、數量發(fā)生改變?；蚪嵌?基因的選擇性表達,即遺傳信息的執(zhí)行情況不同,這是細胞分化的根本原因。(2)細胞分化的“變”與“不變”。①不變:DNA、細胞的數目。②改變:蛋白質的種類,細胞的形態(tài)、結構和功能。1.下列說法正確的是(

)A.同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞所含基因不同B.蛙的紅細胞和人的紅細胞形態(tài)不同是基因選擇性表達的結果C.同一細胞內往往含有不同的蛋白質,這是基因選擇性表達的結果D.人的紅細胞能合成血紅蛋白,而胰島B細胞能合成胰島素是基因選擇性表達的結果「即時應用」√解析:同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞是經細胞分化而來,兩者所含基因相同;蛙和人屬于不同的生物,蛙的紅細胞和人的紅細胞形態(tài)不同的原因是所含基因不同;同一個體的不同細胞有不同蛋白質,這是基因選擇性表達的結果,但是同一個細胞蛋白質不同,是因為該細胞表達了很多不同基因,不是基因選擇性表達;同一個體的不同細胞所含基因都相同,人的紅細胞中合成了血紅蛋白,而胰島B細胞中合成了胰島素是基因選擇性表達的結果。2.科學家研究發(fā)現,細胞中基因有些表達,有些不表達。在不同類型的細胞中,表達的基因大致分為兩類:一類是管家基因,即在所有細胞中都表達的基因,其產物是維持細胞基本代謝所必需的;另一類是奢侈基因,即只在某類細胞中特異性表達的基因。下列有關敘述錯誤的是(

)A.同一個體不同細胞含有的奢侈基因不同B.呼吸酶、ATP水解酶相關基因為管家基因C.細胞分化的本質是奢侈基因的選擇性表達D.已分化的細胞,一般不能轉化為其他類型細胞√解析:同一個體多種體細胞之間的管家基因和奢侈基因都相同,只是奢侈基因發(fā)生選擇性表達;呼吸酶每個細胞都應該有,ATP水解酶每個細胞都有,所以相關基因是管家基因;奢侈基因每個細胞都有,但只在特定細胞中表達,故細胞分化的本質是奢侈基因的選擇性表達;細胞分化通常是不可逆的,即已分化的細胞,一般不能轉化為其他類型細胞。長句應答細胞分化程度和分化能力的關系通常是

。分化程度越低的細胞,分化能力越強探究二細胞的全能性及干細胞「問題情境」1.如圖是以一小塊胡蘿卜根韌皮部的一些細胞為材料,培育出能開花結果的胡蘿卜植株的過程。(1)從上述實驗中可以得出什么結論?提示:高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力。(2)如果將胡蘿卜的韌皮部細胞換成其他已高度分化的植物細胞,在適宜的條件下,這些細胞也能形成新的植株嗎?為什么?提示:能。因為已分化的植物細胞中都有一套和受精卵相同的染色體,具有發(fā)育成完整個體的全部遺傳信息,在某些特定的情況下,它就可以經分裂和分化形成完整的生物體。(3)植物體上的細胞沒有表現出全能性,而是分化成了不同的組織和器官,這說明了什么?提示:說明植物細胞全能性的表達需要離體和一定的外界條件。2.科學家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做實驗,將它的腸上皮細胞的核移植到去核的卵細胞中,結果獲得了新的個體。(4)實驗中將蝌蚪的腸上皮細胞核移植到去核卵細胞中,結果得到了新的個體。你能從這個實驗中得出什么結論?提示:已分化的動物體細胞的細胞核是具有全能性的。(5)請解釋細胞具有全能性的原因。提示:細胞內含有生物生長發(fā)育所需的全套遺傳物質。歸納總結細胞分化與細胞的全能性的比較項目細胞分化細胞的全能性原因細胞內基因選擇性表達細胞內含有本物種全套遺傳物質特點①普遍性;②持久性;③穩(wěn)定性和不可逆性①高度分化的植物體細胞具有全能性;②動物已分化的體細胞全能性受限制,但細胞核仍具有全能性;③全能性的體現要進行誘導和離體培養(yǎng)結果形成形態(tài)、結構、生理功能不同的細胞群形成完整有機體或分化成其他各種細胞大小比較細胞分化程度有高低之分,如體細胞>生殖細胞>受精卵細胞全能性表達的難易程度不同,如受精卵>生殖細胞>體細胞聯系①兩者的遺傳物質都不發(fā)生改變;②已分化的細胞仍然保持全能性;③一般情況下,分化程度越高,全能性相對越低3.下列關于細胞全能性的敘述,正確的是(

)A.植物種子萌發(fā)形成幼苗,說明植物細胞具有全能性B.細胞全能性的根本原因是細胞內有能發(fā)育成完整個體的全套遺傳信息C.“壁虎斷尾后重新長出尾部”體現了動物細胞的全能性D.雌蜂未受精的卵細胞可以發(fā)育成雄蜂,說明動物細胞具有全能性「即時應用」√解析:植物種子屬于器官,其萌發(fā)形成幼苗為自然生長過程,不能說明植物細胞具有全能性;細胞具有全能性的根本原因是細胞內有能發(fā)育成完整個體的全套遺傳信息;“壁虎斷尾后重新長出尾部”體現了細胞的分裂、分化,全能性的體現首先需要細胞離體培養(yǎng);雌蜂未受精的卵細胞可以發(fā)育成雄蜂,只能說明動物的生殖細胞具有全能性。4.人的骨髓中有許多造血干細胞,它們通過增殖和分化,能不斷產生其他種類的細胞。如圖展示了造血干細胞分化成多種細胞的潛能。下列相關敘述錯誤的是(

)A.過程b表示細胞分化,得到的各種細胞內的遺傳物質均發(fā)生改變B.紅細胞、巨核細胞和單核細胞不同的根本原因是基因的選擇性表達C.造血干細胞分化成血小板和巨噬細胞,不能說明造血干細胞具有全能性D.各種干細胞的發(fā)現,為治療某些由組織或器官受損引起的疾病提供了可能√解析:圖中a表示細胞分裂,b是細胞分化,得到的各種細胞遺傳物質不發(fā)生改變;紅細胞、巨核細胞和單核細胞都是由造血干細胞分化來的,細胞分化的實質是基因的選擇性表達;造血干細胞分化成血小板和巨噬細胞,說明其具有分裂和分化能力,但沒有形成完整的個體或其他各種細胞,因此不能體現細胞具有全能性;各種干細胞的發(fā)現,為治療某些由組織或器官受損引起的疾病提供了可能,例如多能干細胞可以分裂分化產生新的細胞,用于組織修復和再生等。長句應答(1)迄今為止,人們還不能將高度分化的動物體細胞單獨培養(yǎng)成新的個體。只能通過核移植后得到新個體的原因是

。(2)病人移植正常的造血干細胞后能夠重建造血與免疫機能的原因是

。高度分化的動物細胞的細胞質中可能存在某種抑制細胞核全能性表達的物質,而卵細胞的細胞質中存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質人體骨髓中的造血干細胞可通過分裂和分化形成紅細胞、白細胞、血小板等各種血細胞,補充到血液中去課堂小結思維導圖金句必備1.細胞分化的實質是基因的選擇性表達。2.細胞分化的特點是持久性、普遍性。3.一般來說,細胞的分化程度越高,其全能性相對越低。4.植物細胞具有全能性,動物體細胞的細胞核具有全能性。5.實現細胞全能性的條件:離體、一定的營養(yǎng)物質、激素和適宜的溫度、pH等。6.干細胞是已分化的細胞,仍具有分裂、分化能力。隨堂檢測1.下列關于細胞分化的敘述,錯誤的是(

)A.細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化,有利于提高各種生理功能的效率B.細胞分化的主要標志是同一個體不同種類細胞中蛋白質的種類不完全相同C.同一個體不同細胞形態(tài)、結構和功能發(fā)生穩(wěn)定性差異的根本原因是DNA發(fā)生改變D.細胞分化是個體發(fā)育的基礎,可以發(fā)生在個體生長發(fā)育的任何時期√12341234解析:由于分化的細胞發(fā)生了基因的選擇性表達,主要表現在同一個體不同種類細胞中蛋白質的種類不完全相同;同一個體不同細胞形態(tài)、結構和功能發(fā)生穩(wěn)定性差異的根本原因是基因的選擇性表達。2.下列有關細胞全能性的敘述中,不正確的是(

)A.受精卵在自然條件下能使后代細胞形成完整個體,因此全能性最高B.生物體內,細胞由于分化全能性不能表達C.卵細胞與受精卵一樣,細胞未分化全能性很高D.植物細胞離體培養(yǎng),在一定營養(yǎng)條件下能表現出全能性√2341解析:受精卵分化程度低,在自然條件下能形成完整個體,全能性最高;生物體內的細胞由于未離體,且進行基因的選擇性表達,分化成不同的組織或器官,而不能表現全能性;卵細胞屬于已分化的細胞,卵細胞的全能性相較于受精卵低,兩者全能性不同;植物細胞在離體狀態(tài)及適宜的條件下培養(yǎng)能夠形成完整的植株個體,能表現出全能性。23413.下列有關干細胞的敘述,正確的是(

)A.干細胞已經失去了分裂能力,但是有分化能力B.造血干細胞可以增殖分化成紅細胞和白細胞C.干細胞分裂分化成的細胞不能直接組成組織和器官D.干細胞在分化的過程中丟失了很多遺傳物質√3412解析:干細胞是仍具有分裂和分化能力的細胞;造血干細胞是具有分裂和分化能力的細胞,其可以增殖分化成紅細胞和白細胞等;干細胞分裂分化成的細胞可以直接組成不同的組織和器官;細胞分化的實質是基因的選擇性表達,細胞核的遺傳物質不變。4.科學家通過體外誘導成纖維細胞,獲得了類似胚胎干細胞的一種細胞,稱為iPS細胞。該細胞能夠“轉化”為多種類型的動物體細胞,流程如下。下列有關敘述錯誤的是(

)A.由iPS細胞能培育出各種體細胞的過程體現了細胞的全能性B.成纖維細胞、iPS細胞和分化成的體細胞中具有不同的遺傳信息C.