【高中生物】2023-2024学年 人教版 必修一细胞的分化 课件

第2节细胞的分化1.通过对细胞分化过程的分析,归纳细胞分化的概念、过程、特点和实质,发展科学思维。2.结合植物组织培养和动物体细胞核移植的经典实验过程,阐述细胞全能性的概念,形成生命观念。3.了解干细胞的分类和应用,关注人类健康,培养社会责任。目标素养知识概览一、细胞分化1.概念2.特点(1)细胞分化是一种持久性的变化。(2)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)细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。3.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。4.实质细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果,即在个体发育过程中,不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。微思考

细胞分化过程中细胞内的遗传物质会发生变化吗?提示:不会,细胞分化过程只是不同细胞遗传信息的表达情况不同,细胞内的遗传物质没有发生改变。微判断1基于细胞分化及其意义,判断下列表述是否正确。1.细胞分化使细胞趋向专门化,提高了机体生理功能的效率。()2.同一个体不同分化细胞的遗传信息一般相同。()3.已分化的细胞都能进一步分化成其他细胞。(

)4.同一植物体的叶肉细胞和储藏细胞来自一群彼此相似的早期胚细胞。()5.细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。()√√×√√6.细胞分化过程中细胞内的遗传物质种类发生了变化。(

)7.细胞分化的方向在胚胎早期已经决定,一般不能逆转。(

)×√微训练11.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.存在呼吸氧化酶答案:C解析:特异性蛋白合成的实质在于基因的选择性表达,因此,判断某细胞是否已发生分化,关键看细胞是否合成了特异性蛋白。血红蛋白是红细胞的特异性蛋白,具有运输氧的作用,某细胞中存在血红蛋白说明该细胞已发生分化。2.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解析:细胞分化的过程即基因选择性表达的过程,细胞核中的遗传物质并未发生改变。二、细胞的全能性1.概念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.植物细胞的全能性(1)植物组织培养过程:(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.动物细胞核的全能性(1)非洲爪蟾的核移植实验:(2)克隆猴“中中”“华华”的培育:将体细胞移植到去核的卵细胞中。(3)结论:已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。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:人骨髓中的许多造血干细胞能够通过增殖和分化,不断产生红细胞、白细胞和血小板,补充到血液中去。微判断2基于对细胞的全能性的认识,判断下列表述是否正确。1.玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。()2.壁虎断尾后重新长出尾巴体现了细胞的全能性。()3.细胞的全能性是指细胞具有全面的生理功能。()4.受精卵能在自然状态下发育成个体,因此其全能性最高。()×××√微训练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.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内答案:C解析:离体的植物细胞、组织、器官,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下,就可以表现出全能性,发育成完整的植株。一

细胞分化问题探究人的受精卵通过细胞分裂、分化,最终会形成不同的组织细胞,请回答下列问题。(1)受精卵经过什么过程产生众多不同的组织细胞?提示:细胞分裂和分化。(2)从细胞水平分析,细胞分化发生了哪些变化?从分子水平分析,细胞分化的实质是什么?提示:细胞的形态、结构和生理功能发生改变。基因的选择性表达。(3)人体中已分化的细胞都源自受精卵。这些已分化的细胞还能恢复成受精卵细胞吗?这体现了细胞分化的什么特点?提示:不能,一般来说,分化的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。持久性。(4)人体在发育过程中分化形成不同的组织细胞,执行特定的生理功能,维持人体的生理稳态。由此你认为细胞分化有什么意义?提示: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。归纳总结1.细胞分化过程图解2.对细胞分化过程的理解(1)从细胞水平上分析:细胞的形态、结构和生理功能发生改变。(2)从亚显微结构水平上分析:细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。(3)从分子水平上分析。①蛋白质角度:蛋白质的种类、数量、功能发生改变。②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。(4)细胞数目和细胞内的遗传物质不因细胞分化而改变。3.实质各种细胞具有完全相同的遗传物质,但不同的细胞中遗传信息的表达情况不同(基因的选择性表达),如下图所示。4.特点(1)持久性、稳定性: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。(2)遗传物质不改变:细胞分化不改变细胞的遗传物质。(3)普遍性:细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。5.细胞分裂与细胞分化的区别和联系

比较项目细胞分裂细胞分化区别时间从受精卵开始。有些细胞终生保持分裂能力,有的发育到一定时期停止整个生命历程中,胚胎时期达到最大限度特点①局部性(有的不分裂);②周期性①持久性;②稳定性(不可逆性);③普遍性;④遗传物质不改变比较项目细胞分裂细胞分化区别结果增加细胞数目增加细胞种类意义在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性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联系

知识拓展管家基因和奢侈基因(1)管家基因:所有细胞均表达的一类基因,如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。(2)奢侈基因:不同类型的细胞特定表达的一类基因,其产物赋予不同细胞特定的生理功能,如血红蛋白基因、胰岛素基因等。典例剖析【例1】有人取同种生物的不同细胞,检测其基因表达,结果如下图所示。下列分析错误的是(

)A.若基因1~8中有一个是控制合成细胞呼吸酶的基因,则最可能是基因2B.不同的细胞功能越相近,表达的相同基因越多C.功能最为近似和差异最大的细胞分别是1与6、5与7D.细胞分化使不同细胞中的蛋白质完全不同,导致细胞的形态和功能各不相同

D解析:细胞分化使不同细胞中的蛋白质不完全相同。学以致用1.人胰岛细胞能合成胰岛素,但不能合成血红蛋白,胰岛细胞(

)A.只有胰岛素基因B.既有胰岛素基因,也有血红蛋白基因和其他基因C.比人的受精卵基因要少D.有胰岛素基因和其他基因,但没有血红蛋白基因答案:B解析:胰岛细胞既有胰岛素基因,也有血红蛋白基因和其他基因,基因的选择性表达使其能合成胰岛素,不能合成血红蛋白。二

细胞的全能性问题探究下图是克隆羊的培育过程。请分析并回答下列问题。(1)如果直接用B羊的乳腺细胞进行培养,能不能形成完整的个体?与植物细胞相比,有什么不同?提示:不能形成完整的个体。与植物细胞相比,高度分化的动物体细胞的全能性受到限制,但是其细胞核仍具有全能性。(2)得到的克隆羊的性别等绝大部分的性状应该与哪只羊相同?提示:得到的克隆羊的绝大部分性状与B羊相同。(3)为什么已经分化的乳腺细胞的细胞核具有全能性?提示:已经分化的乳腺细胞的细胞核中含有该羊几乎全部的遗传物质(少数遗传物质存在于线粒体的DNA中)。归纳总结1.细胞具有全能性的物质基础细胞中有发育成生物体或其他各种细胞所需要的全套遗传信息。2.细胞具有全能性的原因体细胞一般都是由受精卵通过有丝分裂增殖而来的,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。因此,已分化的细胞仍具有产生完整个体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。3.细胞全能性的表达(1)细胞全能性表达的条件:①离体状态。②需要适宜的水分、无机盐、有机营养和激素等。③适宜的温度等外界条件。(2)不同细胞全能性的大小:①植物细胞的全能性易于表达,动物细胞的全能性受到极大限制,但动物细胞的细胞核的全能性仍可以表达。②同种生物不同细胞全能性的大小:受精卵>生殖细胞>体细胞。③随着细胞分化程度的不断提高,细胞全能性逐渐变低。④与细胞的分裂能力呈正相关,即分裂能力越强,全能性越高。4.细胞分化与细胞全能性的比较

比较项目细胞分化细胞全能性原因不同细胞中的遗传信息的表达情况不同含有本物种的全套遗传物质结果形成形态、结构、生理功能不同的细胞形成新的个体或分化成其他各种细胞关系①两者发生过程中遗传物质都不发生改变②一般情况下,细胞分化程度越高,全能性越低典例剖析【例2】

下列有关细胞全能性的说法,错误的是(

)A.植物组织培养的成功表明高度分化的植物细胞具有全能性B.动物克隆的成功表明高度分化的动物细胞具有全能性C.细胞具有全能性是因为细胞中具有该生物的全套遗传物质D.全能性的大小为受精卵>生殖细胞,植物体细胞>动物体细胞B解析:动物克隆的成功表明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性。学以致用2.下列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.将紫色糯性玉米种子培育成植株,这体现了植物细胞的全能性B解析: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项错误。细胞表达全能性的前提是处于离体状态,B项正确。植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因选择性表达的结果,C项错误。种子发育成植株是个体正常发育的过程,不能体现细胞的全能性,D项错误。1.下列关于细胞分裂和分化的叙述,错误的是(

)A.细胞分裂产生的新细胞都可以继续进行分裂B.已分化的细胞内蛋白质的种类和数量往往不完全相同C.发生分化后的细胞遗传物质不变

D.细胞分化前后细胞数目不变答案:A解析:细胞分裂产生的新细胞,有的可以继续进行分裂,有的不能再进行分裂。2.由细胞形态判断,下列细胞中最可能具有细胞周期的是(

)答案:B解析:由题图可知,A是精子,是成熟的生殖细胞;C是肌细胞,D是神经细胞,它们是高度分化的细胞,三者皆丧失了分裂能力。而B所示细胞从形态上看,仍处于原始状态,最可能具有细胞周期。3.下图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图,图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞,a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是(

)①a过程是有丝分裂,b过程是细胞分化②乙和丙的染色体组成不同③丁与戊因遗传物质不同而发生分化④甲、乙、戊中的蛋白质不完全相同A.②③④

B.①②

C.①④

D.③④答案:C解析:由题图可知