专题17 细胞的分化及细胞的全能性

1、专题17 细胞的分化及细胞的全能性【基础回顾】 考点一、 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.时间：发生在整个生命进程中，胚胎时期达到最大程度。 3.结果：形成不同的组织和器官。 4.特点：稳定性、持久性、不可逆性和普遍性。 5.意义：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、有利于提高各种生理功能的效率。 6.实质：基因的选择性表达。 考点二、 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.动、植物细胞全能性的区别：高度分化的植物细胞仍具有全能性；实验表明已分化的动物

2、体细胞的细胞核具有全能性。 3.干细胞：动物和人体内仍保留着的少数具有分裂和分化能力的细胞。 【技能方法】 1.细胞分裂与细胞分化的区别和联系 (1)细胞分裂使细胞数目增多，细胞类型不变。 (2)细胞分化使细胞类型增多，数目不变。 (3)细胞分裂是细胞分化的基础。 2.细胞分化和细胞全能性的比较 3.细胞全能性表达的条件 (1)离体(必要条件)。 (2)一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)。 (3)激素。 (4)适宜的条件(适宜的温度、pH等)。 4.全能性注意事项： (1)植物种子发育成植株不叫全能性。 (2)胚胎干细胞发育成各种组织器官不叫全能性(未形成个体)。 (3)动物细胞因具有

3、该物种全套的遗传物质，尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。 【基础达标】 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.进行蛋白质的合成 C.存在血红蛋白 D.存在纤维蛋白原基因 【答案】C 【解析】 所有活细胞中，不管是否分化，都能合成用于各项生命活动；活细胞不管是否分化，都能进行蛋白质的合成，都含有控制该个体所有性状的基因；红细胞中含有与运输氧气相适应的血红蛋白，是基因选择性表达的结果，表明细胞已经发生分化。 2下列关于细胞分化的叙述,不正确的是（） A.分化的细胞所发生的形态、结构等方面的差异变化是稳定的 B.分化的细胞

4、内的遗传物质是不发生变化的 C.不同的已分化细胞内的蛋白质种类和含量是相同的 D.细胞分化有利于提高生物体各种生理功能的效率 【答案】C 【解析】 细胞分化的实质是基因的选择性表达,故不同的已分化细胞中蛋白质的种类和含量不同。 3研究人员将鸭胚胎中某部位的细胞移植到鸡胚相应部位后，孵化出的鸡竞长出“鸭掌”。该实验中（） A.鸭胚细胞的分化过程是可逆的 B.鸭胚细胞的分化过程是受基因调控的 C.鸭胚细胞与鸡细胞发生了融合 D.鸭胚细胞的DNA进入了鸡胚细胞中 【答案】B 【解析】 细胞分化的方向已经在胚胎时期确定，具有不能逆转性，A错误；在鸡上长出了“鸭掌”，说明鸭胚细胞发生了分化，细胞分化的机

5、理是基因的选择性表达，B正确；将已经分化的鸭胚胎中某部位的细胞移植到鸡胚相应部位后，鸭细胞不与鸡细胞融合，各自向各自的方向发展，该胚胎会发育出相应的器官“鸭掌”，C错误；细胞膜具有选择透过性，鸭胚细胞的DNA一般不能进入了鸡胚细胞，D错误。 4通过特定方法,科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述,正确的是（） A.类胚胎干细胞能够分化成多种细胞 B.分化的体细胞丢失了某些基因 C.二者功能有差异,但形态没有差异 D.二者基因组相同,且表达的基因相同 【答案】A 【解析】 细胞分化过程中不会丢失基因,所以B错;已分化的体细胞转化成类胚胎干细

6、胞,类似于植物细胞培养过程中的脱分化,脱分化前后的细胞形态和功能都会发生改变,所以C错;造成细胞形态、功能不同的原因是细胞内基因选择性表达的结果,所以D错。 5下列哪种细胞最容易表达全能性（） A.蛙的口腔上皮细胞 B.蚕豆的叶肉细胞 C.蛔虫的受精卵细胞 D.人的神经细胞 【答案】C 【解析】 高度分化的植物细胞具有全能性，已分化的动物细胞的细胞核具有全能性。一般来说，分化程度越低，细胞全能性越高越容易表达，受精卵的全能性最高。 【能力提升】 1德国Blasticon公司拥有一项专利技术：凭借该技术，从血管血液中萃取的成熟白细胞可以转变为具有可编程特性的细胞，并可进一步分化(再编程)为不同功

7、能的细胞。下列对该项技术的理解不合理的是（） A.可编程细胞的遗传物质与成熟白细胞的相同 B.白细胞的产生是由于细胞分化 C.再编程细胞使得某些疾病得到根治成为可能 D.“编程”的实质就是采用特定的技术对遗传物质进行改造 【答案】D 【解析】 成熟白细胞转变为具有可编程特性的细胞，即借助一定的技术手段使已有的分化可逆，编程就是让不同细胞中遗传信息的执行情况不同，从而使细胞的形态结构功能发生差异，但遗传物质不变。 2据CCTV-1台2007年1月8日报导，哈佛大学的科学家研究发现，从怀孕妇女胎盘的羊水中发现的干细胞在实验室培养后生成了多种人体器官组织，如骨骼、血管、肌肉、神经以及肝脏等。以下有关

8、说法不正确的是（） A.这个实验证明了干细胞具有全能性 B.从羊水中提取的干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体组成不一样 C.这些骨骼、肌肉、血管、神经等的形成是细胞分裂与分化的结果 D.这些干细胞可以生成更多种类、更有价值的人体细胞，将有助于更多的医学用途 【答案】B 【解析】 由细胞培养得到了各种器官组织也体现了细胞具有全能性(部分全能性被激发)，是这些干细胞发生细胞分裂和细胞分化的结果，但是细胞分化没有改变遗传物质，各种细胞的染色体组成还都是一样的。 32012年诺贝尔生理学或医学奖被授予英国科学家约翰格登和日本医学教授山中伸弥，以表彰他们在“细胞核重编程技术”领域做出的革命性贡献。下图为

9、该技术的操作流程模式图。据图推断，以下说法正确的是（） A.叶绿体、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 【答案】D 【解析】 干细胞分化的过程中遗传物质没有发生改变，染色体数量也不会发生变化；细胞的全能性是一个细胞具有发育成完整个体的潜能，故干细胞分化形成各种类型的细胞不能体现细胞的全能性；干细胞可以诱导分化形成胰岛细胞，可用于治疗因胰岛B细胞受损而引起的糖尿病；A选项说法本身正确，但无法从图中推断得出。 4对图中人体细胞的分析错误的是（） A

10、.图示中四种细胞的基本组成元素相同，但所含大分子化合物的种类有差异 B.上图充分证明了细胞分化是基因选择性表达的结果 C.造血干细胞有增殖、分化的能力 D.细胞a是研究细胞膜的理想材料，细胞中Fe的含量远高于细胞b 【答案】B 【解析】 细胞a是红细胞，细胞b是白细等。组成细胞的基本元素都是C、H、O、N，人体成熟的红细胞中不含核酸，且细胞中蛋白质种类与其他细胞也有差异，因此这四类细胞中大分子化合物种类有差异。从图中能观察到造血干细胞能增殖、分化为形态、结构等发生稳定性差异的细胞，并不能证明分化的实质是由于基因发生选择性表达。人成熟的红细胞中无细胞器膜和核膜的干扰，其内含有大量的血红蛋白，而F

11、e是构成血红蛋白不可缺少的元素。 5取高产奶牛的耳部细胞,经核移植、细胞培养、胚胎移植等过程,最终克隆出子代高产奶牛。但是子代高产奶牛与提供耳部细胞的亲本高产奶牛的遗传性状却不完全相同。上述克隆过程可以说明（） A.已分化的耳部细胞仍然具有全能性 B.已分化的细胞丢失了部分遗传信息 C.已关闭的基因可以再进入活动状态 D.已缺失的基因还可以再重新产生 【答案】C 【解析】 通过核移植技术培育克隆牛的过程,表明动物细胞核仍具有全能性;在细胞分化过程中,遗传信息并不发生改变;在核移植过程中,已关闭的基因可以重新启动,而已缺失的基因不会重新产生。 【终极闯关】 1（2015年海南卷）关于人体造血干细

12、胞的叙述,错误的是（） A.造血干细胞与成熟红细胞中的酶存在差异 B.造血干细胞分化为成熟红细胞的过程是可逆的 C.健康成年人的造血干细胞主要存在于其骨髓中 D.造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同 【答案】B 【解析】 成熟红细胞由造血干细胞分化、发育而来,基因进行选择性表达,故二者的酶存在差异,A正确;人体中细胞分化过程一般不可逆,人体成熟红细胞中没有细胞核与各种细胞器,不能恢复到分化前的状态,B错误;健康成年人的造血干细胞主要存在于其骨髓中,C正确;造血干细胞分化形成的红细胞和白细胞寿命不同,白细胞的寿命只有57 d,红细胞的寿命约为120 d,D正确。 2.（2015年重庆卷）比

13、较胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞,相同的是（） A.线粒体的功能 B.发育的全能性 C.膜蛋白的种类和数量 D.内质网上核糖体的数量 【答案】A 【解析】 线粒体是细胞的“动力车间”,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其在胚胎干细胞和胰腺腺泡细胞中的功能相同;胰腺腺泡细胞属于高度分化的细胞,其发育的全能性低于胚胎干细胞;胚胎干细胞和胰腺腺泡细胞的膜蛋白的种类和数量不完全相同;内质网上的核糖体与分泌蛋白的合成有关, 胰腺腺泡细胞中内质网上核糖体的数量明显多于胚胎干细胞。 3.（2015届安徽省马鞍山二中、安师大附中高三上学期统一考试） 细胞分化是生物个体发育的基础，使用多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利

14、于提高各种生理功能的效率。下列能说明细胞已发生分化的依据是（） A.细胞中有胰岛素的mRNA B.缺氧条件下进行无氧呼吸 C.具有血红蛋白的基因 D.细胞中进行DNA复制 答案】A 【解析】 只有胰岛B细胞能合成胰岛素，其他细胞不合成胰岛素，细胞中有胰岛素的mRNA，说明该细胞发生了分化，A正确；几乎所有细胞在缺氧条件下进行无氧呼吸，与细胞分化无关，B错误；同一生物体所有细胞都含有相同的遗传物质，且都含有该个体的全部基因，具有血红蛋白的基因，不能说明细胞是否分化，C错误；细胞中进行DNA复制，D错误。 4.（2014年全国卷） 同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上是不同的,造成这种差异的主要原因是（） A.二者所处的细胞周期不同 B.二者合成的特定蛋白不同 C.二者所含有的基因组不同 D.二者核DNA的复制方式不同 【答案】B 【解析】 神经细胞与肌细胞都是高度分化的细胞,不再分裂,只有连续分裂的细胞才具有细胞周期,因此二者都不具有细胞周期,A错误;同一动物个体的神经细胞与肌细胞在功能上不同,源于基因的选择性表达,二者合成的特定蛋白不同,B正确;同一动物个体的不同细胞都来自受精卵的分裂和分化,所含的基因组相同,C错误;核DNA的复制方式都是半保留复制,方式相同,D错误。 5.（2015年江苏卷） 如下图所示为来自同一人体的4种细胞,下列叙述