第6章 细胞的生命历程 第2节 细胞的分化-2024-2025学年高一生物必修一（人教版）教学课件

第2节细胞的分化1.阐述细胞分化是细胞基因选择性表达的结果,是形成多细胞生物体的必要过程。2.简述细胞的全能性应用。3.概述干细胞的特点。「学习目标」预习案·自主学习一、细胞的分化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

上发生稳定性差异的过程。2.特点(1)普遍性:是生物界

的生命现象。(2)持久性: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。形态、结构和生理功能普遍存在在个体发育过程中,不同种类的细胞中

的表达情况不同。4.意义(1)是生物

的基础。(2)使多细胞生物体中的细胞趋向

,有利于提高生物体

。二、细胞的全能性1.概念细胞经

后,仍具有产生

或分化成其他各种细胞的

。3.实质遗传信息个体发育专门化各种生理功能的效率分裂和分化完整有机体潜能和特性2.不同生物细胞的全能性完整植株植物组织培养细胞核3.干细胞(1)概念:动物和人体内仍保留着少数具有

能力的细胞。(2)举例:人的骨髓中有许多

,它们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。分裂和分化造血干细胞[正误判断](1)人体肌细胞与幼红细胞中基因、蛋白质均不同。(

)提示:人体肌细胞和幼红细胞中基因相同,蛋白质不完全相同。(2)细胞分化一定伴随着细胞的分裂,细胞分裂过程也一定发生细胞分化。(

)提示:细胞分化的基础是细胞分裂,分裂的细胞可能接着分裂,也可能发生分化。(3)同一个体,茎尖分生组织细胞的分化能力比叶肉细胞的强。(

)××√(4)高度分化的细胞执行特定的功能,正常情况下,不能再分裂增殖。(

)(5)蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂,体现了细胞全能性。(

)(6)分化不会改变遗传物质,故同一个体不同细胞中遗传物质数量一定相等。(

)提示:同一个体不同细胞中遗传物质数量不一定相等,核遗传物质一般相同。√√×探究案·互动探究探究一细胞分化及其意义「问题情境」分析细胞分化示意图,回答下列问题。(1)据图分析,写出过程①②的名称。提示:①细胞分裂;②细胞分化。(2)过程②中两个细胞内的DNA、蛋白质是否完全相同?提示:DNA完全相同,蛋白质不完全相同。(3)分化后的细胞还能恢复成受精卵吗?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。(4)过程②形成形态、结构、生理功能不同细胞的根本原因是什么?提示:细胞中的基因选择性表达。(5)总结细胞分化的概念。提示: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。归纳总结细胞分化的理解(1)细胞分化的标志。①从细胞水平分析:细胞的形态、结构和生理功能发生改变。②从亚显微结构水平分析:细胞器的种类、数目等发生改变。③从分子水平分析。蛋白质角度:蛋白质种类、数量发生改变。基因角度:基因的选择性表达,即遗传信息的执行情况不同,这是细胞分化的根本原因。(2)细胞分化的“变”与“不变”。①不变:DNA、细胞的数目。②改变:蛋白质的种类,细胞的形态、结构和功能。1.下列说法正确的是(

)A.同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同B.蛙的红细胞和人的红细胞形态不同是基因选择性表达的结果C.同一细胞内往往含有不同的蛋白质,这是基因选择性表达的结果D.人的红细胞能合成血红蛋白,而胰岛B细胞能合成胰岛素是基因选择性表达的结果「即时应用」√解析:同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞是经细胞分化而来,两者所含基因相同;蛙和人属于不同的生物,蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是所含基因不同;同一个体的不同细胞有不同蛋白质,这是基因选择性表达的结果,但是同一个细胞蛋白质不同,是因为该细胞表达了很多不同基因,不是基因选择性表达;同一个体的不同细胞所含基因都相同,人的红细胞中合成了血红蛋白,而胰岛B细胞中合成了胰岛素是基因选择性表达的结果。2.科学家研究发现,细胞中基因有些表达,有些不表达。在不同类型的细胞中,表达的基因大致分为两类:一类是管家基因,即在所有细胞中都表达的基因,其产物是维持细胞基本代谢所必需的;另一类是奢侈基因,即只在某类细胞中特异性表达的基因。下列有关叙述错误的是(

)A.同一个体不同细胞含有的奢侈基因不同B.呼吸酶、ATP水解酶相关基因为管家基因C.细胞分化的本质是奢侈基因的选择性表达D.已分化的细胞,一般不能转化为其他类型细胞√解析:同一个体多种体细胞之间的管家基因和奢侈基因都相同,只是奢侈基因发生选择性表达;呼吸酶每个细胞都应该有,ATP水解酶每个细胞都有,所以相关基因是管家基因;奢侈基因每个细胞都有,但只在特定细胞中表达,故细胞分化的本质是奢侈基因的选择性表达;细胞分化通常是不可逆的,即已分化的细胞,一般不能转化为其他类型细胞。长句应答细胞分化程度和分化能力的关系通常是

。分化程度越低的细胞,分化能力越强探究二细胞的全能性及干细胞「问题情境」1.如图是以一小块胡萝卜根韧皮部的一些细胞为材料,培育出能开花结果的胡萝卜植株的过程。(1)从上述实验中可以得出什么结论?提示:高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。(2)如果将胡萝卜的韧皮部细胞换成其他已高度分化的植物细胞,在适宜的条件下,这些细胞也能形成新的植株吗?为什么?提示:能。因为已分化的植物细胞中都有一套和受精卵相同的染色体,具有发育成完整个体的全部遗传信息,在某些特定的情况下,它就可以经分裂和分化形成完整的生物体。(3)植物体上的细胞没有表现出全能性,而是分化成了不同的组织和器官,这说明了什么?提示:说明植物细胞全能性的表达需要离体和一定的外界条件。2.科学家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做实验,将它的肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中,结果获得了新的个体。(4)实验中将蝌蚪的肠上皮细胞核移植到去核卵细胞中,结果得到了新的个体。你能从这个实验中得出什么结论?提示:已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的。(5)请解释细胞具有全能性的原因。提示:细胞内含有生物生长发育所需的全套遗传物质。归纳总结细胞分化与细胞的全能性的比较项目细胞分化细胞的全能性原因细胞内基因选择性表达细胞内含有本物种全套遗传物质特点①普遍性;②持久性;③稳定性和不可逆性①高度分化的植物体细胞具有全能性;②动物已分化的体细胞全能性受限制,但细胞核仍具有全能性;③全能性的体现要进行诱导和离体培养结果形成形态、结构、生理功能不同的细胞群形成完整有机体或分化成其他各种细胞大小比较细胞分化程度有高低之分,如体细胞>生殖细胞>受精卵细胞全能性表达的难易程度不同,如受精卵>生殖细胞>体细胞联系①两者的遗传物质都不发生改变;②已分化的细胞仍然保持全能性;③一般情况下,分化程度越高,全能性相对越低3.下列关于细胞全能性的叙述,正确的是(

)A.植物种子萌发形成幼苗,说明植物细胞具有全能性B.细胞全能性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.“壁虎断尾后重新长出尾部”体现了动物细胞的全能性D.雌蜂未受精的卵细胞可以发育成雄蜂,说明动物细胞具有全能性「即时应用」√解析:植物种子属于器官,其萌发形成幼苗为自然生长过程,不能说明植物细胞具有全能性;细胞具有全能性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;“壁虎断尾后重新长出尾部”体现了细胞的分裂、分化,全能性的体现首先需要细胞离体培养;雌蜂未受精的卵细胞可以发育成雄蜂,只能说明动物的生殖细胞具有全能性。4.人的骨髓中有许多造血干细胞,它们通过增殖和分化,能不断产生其他种类的细胞。如图展示了造血干细胞分化成多种细胞的潜能。下列相关叙述错误的是(

)A.过程b表示细胞分化,得到的各种细胞内的遗传物质均发生改变B.红细胞、巨核细胞和单核细胞不同的根本原因是基因的选择性表达C.造血干细胞分化成血小板和巨噬细胞,不能说明造血干细胞具有全能性D.各种干细胞的发现,为治疗某些由组织或器官受损引起的疾病提供了可能√解析:图中a表示细胞分裂,b是细胞分化,得到的各种细胞遗传物质不发生改变;红细胞、巨核细胞和单核细胞都是由造血干细胞分化来的,细胞分化的实质是基因的选择性表达;造血干细胞分化成血小板和巨噬细胞,说明其具有分裂和分化能力,但没有形成完整的个体或其他各种细胞,因此不能体现细胞具有全能性;各种干细胞的发现,为治疗某些由组织或器官受损引起的疾病提供了可能,例如多能干细胞可以分裂分化产生新的细胞,用于组织修复和再生等。长句应答(1)迄今为止,人们还不能将高度分化的动物体细胞单独培养成新的个体。只能通过核移植后得到新个体的原因是

。(2)病人移植正常的造血干细胞后能够重建造血与免疫机能的原因是

。高度分化的动物细胞的细胞质中可能存在某种抑制细胞核全能性表达的物质,而卵细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质人体骨髓中的造血干细胞可通过分裂和分化形成红细胞、白细胞、血小板等各种血细胞,补充到血液中去课堂小结思维导图金句必备1.细胞分化的实质是基因的选择性表达。2.细胞分化的特点是持久性、普遍性。3.一般来说,细胞的分化程度越高,其全能性相对越低。4.植物细胞具有全能性,动物体细胞的细胞核具有全能性。5.实现细胞全能性的条件:离体、一定的营养物质、激素和适宜的温度、pH等。6.干细胞是已分化的细胞,仍具有分裂、分化能力。随堂检测1.下列关于细胞分化的叙述,错误的是(

)A.细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率B.细胞分化的主要标志是同一个体不同种类细胞中蛋白质的种类不完全相同C.同一个体不同细胞形态、结构和功能发生稳定性差异的根本原因是DNA发生改变D.细胞分化是个体发育的基础,可以发生在个体生长发育的任何时期√12341234解析:由于分化的细胞发生了基因的选择性表达,主要表现在同一个体不同种类细胞中蛋白质的种类不完全相同;同一个体不同细胞形态、结构和功能发生稳定性差异的根本原因是基因的选择性表达。2.下列有关细胞全能性的叙述中,不正确的是(

)A.受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体,因此全能性最高B.生物体内,细胞由于分化全能性不能表达C.卵细胞与受精卵一样,细胞未分化全能性很高D.植物细胞离体培养,在一定营养条件下能表现出全能性√2341解析:受精卵分化程度低,在自然条件下能形成完整个体,全能性最高;生物体内的细胞由于未离体,且进行基因的选择性表达,分化成不同的组织或器官,而不能表现全能性;卵细胞属于已分化的细胞,卵细胞的全能性相较于受精卵低,两者全能性不同;植物细胞在离体状态及适宜的条件下培养能够形成完整的植株个体,能表现出全能性。23413.下列有关干细胞的叙述,正确的是(

)A.干细胞已经失去了分裂能力,但是有分化能力B.造血干细胞可以增殖分化成红细胞和白细胞C.干细胞分裂分化成的细胞不能直接组成组织和器官D.干细胞在分化的过程中丢失了很多遗传物质√3412解析:干细胞是仍具有分裂和分化能力的细胞;造血干细胞是具有分裂和分化能力的细胞,其可以增殖分化成红细胞和白细胞等;干细胞分裂分化成的细胞可以直接组成不同的组织和器官;细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞核的遗传物质不变。4.科学家通过体外诱导成纤维细胞,获得了类似胚胎干细胞的一种细胞,称为iPS细胞。该细胞能够“转化”为多种类型的动物体细胞,流程如下。下列有关叙述错误的是(

)A.由iPS细胞能培育出各种体细胞的过程体现了细胞的全能性B.成纤维细胞、iPS细胞和分化成的体细胞中具有不同的遗传信息C.