第2節(jié)細(xì)胞的分化第六章細(xì)胞的生命歷程1.理解細(xì)胞分化的特點(diǎn)、實(shí)質(zhì)及意義；2.舉例說明細(xì)胞全能性及其應(yīng)用。在個(gè)體發(fā)育中，一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。一、細(xì)胞分化1.概念2.特點(diǎn)黑色素細(xì)胞在體外培養(yǎng)30多代后仍能合成黑色素；離體培養(yǎng)的上皮細(xì)胞，始終保持為上皮細(xì)胞，而不會(huì)變成其他類型的細(xì)胞；②穩(wěn)定性（遺傳物質(zhì)不變）③不可逆性細(xì)胞分化發(fā)生在整個(gè)生命進(jìn)程中。（動(dòng)物）胚胎時(shí)期達(dá)到最大限度①持久性是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)④普遍性分化后的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)，不能再回到分化前的狀態(tài)，直到死亡；3．細(xì)胞分化的過程4．細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)同一個(gè)體內(nèi)各種細(xì)胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，但不同的細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同（即基因的選擇性表達(dá)）紅細(xì)胞肌肉細(xì)胞血紅蛋白基因肌動(dòng)蛋白基因血紅蛋白肌動(dòng)蛋白（開）（關(guān)）血紅蛋白基因肌動(dòng)蛋白基因（開）（關(guān)）5.細(xì)胞分化的意義①是個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。能形成具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官。②使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨于專門化，有利于提高各種生理功能的效率和組織器官的修復(fù)。細(xì)胞分化有絲分裂小腸上皮細(xì)胞受精卵血紅細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞群①是通過什么過程實(shí)現(xiàn)的？②主要通過什么實(shí)現(xiàn)？①②兩者有何區(qū)別和聯(lián)系呢？細(xì)胞分裂細(xì)胞分化不同點(diǎn)細(xì)胞數(shù)量形態(tài)結(jié)構(gòu)功能相同點(diǎn)聯(lián)系增加相同不變差異染色體和遺傳信息都不變①先分裂，后分化；②細(xì)胞分裂是分化的基礎(chǔ)，共同完成生物個(gè)體發(fā)育過程；③分化程度越高，分裂能力越低細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的關(guān)系1958年，美國(guó)科學(xué)家斯圖爾德用胡蘿卜韌皮部細(xì)胞成功地培育出了一棵完整的植株。實(shí)驗(yàn)表明：細(xì)胞分化具有穩(wěn)定性、持久性、不可逆性，那么已經(jīng)發(fā)生高度分化的細(xì)胞，是否就不再具有分裂分化的能力呢？胚狀體細(xì)胞團(tuán)愈傷組織韌皮部細(xì)胞幼苗植株個(gè)體

高度分化的植物細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整植株的潛能，即植物細(xì)胞具有全能性。細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。2.原因：

體細(xì)胞中都具有該物種全套的遺傳物質(zhì)，都具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部基因。3.細(xì)胞全能性表現(xiàn)的必要條件：

（1）離體（必要條件）；（2）一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（無機(jī)鹽、維生素、氨基酸等）和植物激素；1.概念：

（3）適宜的外界條件（適宜的溫度、pH等）、無菌無毒的環(huán)境。二、細(xì)胞的全能性離體的植物器官組織或細(xì)胞植物激素愈傷組織根、芽植物體脫分化再分化由胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整的胡蘿卜植株充分說明高度分化的植物組織細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整植株的能力，即具有全能性。（1）高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性4.植物細(xì)胞的全能性（2）植物組織培養(yǎng)技術(shù)①原理：植物細(xì)胞具有全能性②過程：動(dòng)物細(xì)胞是否具有全能性？母綿羊A乳腺細(xì)胞

（體細(xì)胞）母綿羊B未受精的卵細(xì)胞母綿羊C新的卵細(xì)胞發(fā)育成胚胎去核卵細(xì)胞提取細(xì)胞核細(xì)胞融合胚胎移植多莉分娩克隆羊“多利”證明動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性目前為止，人們還沒有成功地將單個(gè)已分化的動(dòng)物體細(xì)胞培養(yǎng)成新的個(gè)體。細(xì)胞核含有本物種遺傳所需的全套基因。5.干細(xì)胞：植物體內(nèi)分生組織細(xì)胞（如根尖分生區(qū)細(xì)胞）動(dòng)物體內(nèi)干細(xì)胞動(dòng)物和人體內(nèi)保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞。②類型全能干細(xì)胞能分化發(fā)育成完整個(gè)體，如胚胎干細(xì)胞多能干細(xì)胞能分化發(fā)育成組織或器官，如造血干細(xì)胞專能干細(xì)胞只能分化成某一類型的細(xì)胞，如神經(jīng)干細(xì)胞①概念除受精卵外，生物體內(nèi)有沒有具有分裂分化能力的細(xì)胞？白細(xì)胞造血干細(xì)胞紅細(xì)胞血小板例③干細(xì)胞的用途：a.干細(xì)胞移植治療白血病；b.在體外培養(yǎng)出組織和器官，并最終通過組織和器官移植實(shí)現(xiàn)對(duì)臨床疾病的治療。細(xì)胞的分化與細(xì)胞的全能性的比較項(xiàng)目細(xì)胞的分化細(xì)胞的全能性原理特點(diǎn)結(jié)果細(xì)胞內(nèi)基因選擇性表達(dá)細(xì)胞含有本物種全套遺傳物質(zhì)①持久性②穩(wěn)定性③不可逆性④普遍性①高度分化的植物細(xì)胞具有全能性②已分化的動(dòng)物體細(xì)胞全能性受到限制，但細(xì)胞核仍具有全能性形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細(xì)胞形成新的個(gè)體大小比較關(guān)系體細(xì)胞>生殖細(xì)胞>受精卵動(dòng)物細(xì)胞>植物細(xì)胞等受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞等①細(xì)胞分化不會(huì)導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變，已分化的細(xì)胞都含有保持物種遺傳特性所需要的全套遺傳物質(zhì)；②一般地，細(xì)胞分化程度越高，全能性越難以實(shí)現(xiàn)，細(xì)胞分化程度越低，全能性就越高。一、細(xì)胞分化1.概念：在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程2.特點(diǎn)：4.原因：不同細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同，即基因的選擇性表達(dá)①個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)，能形成具有特定形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官。②使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨于專門化，有利于提高各種生理功能的效率。穩(wěn)定性、不可逆性、持久性、不變性5.意義：3.過程：二、細(xì)胞的全能性1．概念：指已經(jīng)分化了的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。2．條件：離體、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、適宜條件。3．對(duì)象：植物細(xì)胞具有全能性，動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性。4．干細(xì)胞：動(dòng)物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞。1．同一動(dòng)物個(gè)體的神經(jīng)細(xì)胞與肌細(xì)胞在功能上是不同的，造成這種差異的主要原因是（

）A．二者所處的細(xì)胞周期不同B．二者合成的特定蛋白不同C．二者所含有的基因組不同D．二者核DNA的復(fù)制方式不同B2．如圖為人體某早期胚胎細(xì)胞所經(jīng)歷的生長(zhǎng)發(fā)育階段示意圖，圖中甲、乙、丙、丁為各個(gè)時(shí)期的細(xì)胞，a、b表示細(xì)胞所進(jìn)行的生理過程。下列敘述正確的是（）①a過程是有絲分裂，b是細(xì)胞分化②乙和丙的染色體組成不同③丁和戊因遺傳物質(zhì)不同而發(fā)生分化④甲、丁、戊中的蛋白質(zhì)不完全相同A．①②

B．①④

C．③④

D．②③④B3.下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述，錯(cuò)誤的是（

）A．克隆綿羊“多利”的誕生證明了動(dòng)物細(xì)胞具有全能性B．細(xì)胞全能性產(chǎn)生的根本原因是細(xì)胞內(nèi)有一套發(fā)育成完整個(gè)體的全部遺傳信息C．斯圖爾德的組織培養(yǎng)成功表明植物細(xì)胞具有全能性D．細(xì)胞分化程度越高，它的全能性就越低A4．動(dòng)物和人體內(nèi)具有分裂和分化能力的細(xì)胞稱為干細(xì)胞。對(duì)圖示的相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是（

）A．a(chǎn)過程表示干細(xì)胞能自我更新B．b、c過程表示干細(xì)胞具有分化能力C．a(chǎn)、b、c過程中細(xì)胞的遺傳信息表達(dá)情況不同D．b過程形成的細(xì)胞直接組成器官，可供器官移植使用D第2節(jié)細(xì)胞的分化內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)要求核心素養(yǎng)對(duì)接學(xué)業(yè)質(zhì)量水平1.說明細(xì)胞分化形成各種組織。2.舉例說明細(xì)胞的全能性。1.生命觀念——明確細(xì)胞的生命歷程，形成科學(xué)的自然觀。水平一2.科學(xué)思維——?dú)w納與概括：對(duì)比分析細(xì)胞分化、細(xì)胞全能性，明確相互關(guān)系。水平二3.社會(huì)責(zé)任——了解干細(xì)胞移植，關(guān)注健康的生活方式。水平一個(gè)體發(fā)育細(xì)胞分化研讀教材·梳理探究———————————————知識(shí)梳理———————————————1.概念

2.特征具有普遍性、________、穩(wěn)定性和不可逆性。3.原因不同的細(xì)胞中______________________不同。一個(gè)或一種細(xì)胞穩(wěn)定性持久性遺傳信息的執(zhí)行情況4.意義

(1)細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化是生物體_________的基礎(chǔ)。細(xì)胞分裂增加細(xì)胞數(shù)量屬細(xì)胞“量變”，而細(xì)胞分化增加細(xì)胞種類，屬細(xì)胞“質(zhì)變”(2)細(xì)胞分化使生物體中的細(xì)胞功能趨向_________，有利于_________________________。生長(zhǎng)發(fā)育專門化提高各種生理功能的效率———————————————素養(yǎng)提升———————————————生命觀念——細(xì)胞分化的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)下圖表示某種植物細(xì)胞分裂和分化的過程，探討下列問題。1.細(xì)胞分化的特點(diǎn)(1)判斷圖中①②③分別代表的過程。①_________；②_________；③_________。細(xì)胞分裂細(xì)胞分化細(xì)胞分化(2)細(xì)胞b能夠再形成細(xì)胞a或細(xì)胞c嗎？這說明細(xì)胞分化具有什么特點(diǎn)？提示

一般不可以，說明細(xì)胞分化具有不可逆性。2.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)(1)細(xì)胞a、b、c的核遺傳物質(zhì)相同嗎？為什么？提示

相同，因?yàn)樗鼈兪峭粋€(gè)受精卵經(jīng)過有絲分裂形成的，有絲分裂過程中遺傳物質(zhì)保持相對(duì)穩(wěn)定。(2)造成細(xì)胞a、b、c在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上出現(xiàn)差異的原因是什么？提示

遺傳信息的執(zhí)行情況不同(或“基因的選擇性表達(dá)”)。3.從不同水平分析細(xì)胞分化的結(jié)果(1)細(xì)胞水平：細(xì)胞的

發(fā)生改變。(2)亞顯微結(jié)構(gòu)水平：

的數(shù)目及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)成分發(fā)生改變。(3)分子水平：①蛋白質(zhì)角度：

。②基因角度：基因

，即遺傳信息的

不同。提示(1)形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能(2)細(xì)胞器(3)①蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變②選擇性表達(dá)執(zhí)行情況[典例1]

人體不同細(xì)胞中基因的表達(dá)是不同的，下表為三種細(xì)胞的基因表達(dá)情況：

基因存在情況基因表達(dá)情況甲乙丙丁甲乙丙丁甲狀腺細(xì)胞√√√√√

√骨骼肌細(xì)胞√√√√

√

√肝細(xì)胞√√√√

√√理解細(xì)胞分化需要注意的幾個(gè)問題(1)細(xì)胞分化的關(guān)鍵是特異性蛋白質(zhì)的合成，而特異性蛋白質(zhì)的合成是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。(2)細(xì)胞分化過程中遺傳物質(zhì)并未改變。(3)細(xì)胞分化不改變細(xì)胞數(shù)目，而改變細(xì)胞種類。下列有關(guān)說法不正確的是(

)A.甲基因可能是控制甲狀腺激素合成有關(guān)酶的基因B.丁基因可能是控制ATP合成酶的合成有關(guān)的基因C.三種細(xì)胞基因表達(dá)不同的根本原因是遺傳信息不同D.三種細(xì)胞都有四種核基因的根本原因是人體細(xì)胞都來源于同一個(gè)受精卵解析由表格可知，丁基因在所有細(xì)胞中都表達(dá)，應(yīng)該為維持細(xì)胞生命活動(dòng)的基因，與ATP合成有關(guān)酶的基因滿足此條件；控制甲狀腺激素合成的基因只在甲狀腺細(xì)胞中表達(dá)，甲基因滿足此條件，因此可能是與甲狀腺激素合成有關(guān)酶的基因；由表格可知，甲、乙、丙、丁四種基因存在于這三種細(xì)胞中，只是不同細(xì)胞中表達(dá)的基因不完全相同，這才使細(xì)胞出現(xiàn)了形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的差異；這三種細(xì)胞均來自受精卵的有絲分裂，而有絲分裂產(chǎn)生子細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)不變，因此同一個(gè)體不同類型的細(xì)胞遺傳物質(zhì)相同。答案C[變式訓(xùn)練1]

細(xì)胞分化的根本原因是(

)A.細(xì)胞核中基因發(fā)生突變B.細(xì)胞中細(xì)胞器的種類發(fā)生改變C.細(xì)胞核中基因的選擇性表達(dá)D.細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)發(fā)生改變解析細(xì)胞分化是指在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程，由于同一個(gè)生物體內(nèi)不同的細(xì)胞都來自于同一個(gè)受精卵，所以不同細(xì)胞中遺傳物質(zhì)相同，但是不同的細(xì)胞表達(dá)的基因不同，所以不同的細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能不同，即這是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。答案

C聯(lián)想質(zhì)疑★細(xì)胞分化的結(jié)果是形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同的細(xì)胞。管家基因和奢侈基因管家基因——指所有細(xì)胞均要表達(dá)的一類基因，其產(chǎn)物是維持細(xì)胞基本生命活動(dòng)所必需的，如呼吸酶基因。奢侈基因——指不同類型細(xì)胞特異性表達(dá)的基因，其產(chǎn)物賦予細(xì)胞特異的生理功能，如血紅蛋白基因、胰島素基因。★細(xì)胞分化的機(jī)理判斷細(xì)胞發(fā)生分化的方法(1)細(xì)胞形態(tài)的改變：變?yōu)樗笮蔚募〖?xì)胞、圓餅狀的紅細(xì)胞、突起狀的神經(jīng)細(xì)胞等。(2)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化：形成不同種類的細(xì)胞(尤其是細(xì)胞器種類和數(shù)量有較大差異)。(3)細(xì)胞功能的特化：運(yùn)動(dòng)功能、運(yùn)輸功能、儲(chǔ)存功能、反射功能、免疫功能等。(4)特殊分子的合成：合成了唾液淀粉酶、抗體、胰島素、血紅蛋白、肌動(dòng)蛋白等。同一個(gè)體的不同體細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同的直接原因及根本原因是什么？提示：直接原因是所含的蛋白質(zhì)種類有所不同，根本原因是不同的細(xì)胞表達(dá)的基因不同。分化細(xì)胞的全能性———————————————知識(shí)梳理———————————————1.概念指細(xì)胞經(jīng)分裂和_______后，仍具有產(chǎn)生_____________或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。完整有機(jī)體2.實(shí)例(1)植物細(xì)胞的全能性：細(xì)胞實(shí)現(xiàn)全能性的前提是具備“細(xì)胞核”，故無核的細(xì)胞(如哺乳動(dòng)物成熟紅細(xì)胞)不能實(shí)現(xiàn)全能性。a.胡蘿卜經(jīng)組織培養(yǎng)產(chǎn)生完整植株的過程如圖①～⑥表示操作順序：①____________________

②____________________③____________________

④____________⑤________________

⑥_______b.結(jié)論：高度分化的植物細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力，即：細(xì)胞的________。取胡蘿卜韌皮部組織培養(yǎng)液中的韌皮部組織細(xì)胞分裂形成細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞分化根莖葉的形成移栽全能性(2)動(dòng)物細(xì)胞核的全能性a.非洲爪蟾的核移植過程①_______

②_______

③________結(jié)論：高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的________仍具有全能性。去核核移植8細(xì)胞胚細(xì)胞核3.干細(xì)胞(1)特點(diǎn)：①具有_______和_______能力。②在動(dòng)物和人體內(nèi)，數(shù)量_______。(2)舉例：人的骨髓中有許多造血干細(xì)胞，它們能通過___________，不斷產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板。造血干細(xì)胞是血液組織中的成體干細(xì)胞，具有長(zhǎng)期自我更新的能力和分化成各類成熟血細(xì)胞的潛能，是體內(nèi)各種血細(xì)胞的唯一來源，它主要存在于骨髓、外周血、臍帶血、胎盤組織中。在臨床治療中，骨髓移植就是利用造血干細(xì)胞的替換來治療血液方面的疾病。分裂分化很少增殖和分化———————————————素養(yǎng)提升———————————————生命觀念——細(xì)胞的全能性與“干細(xì)胞”1.細(xì)胞具有全能性的基礎(chǔ)是什么？如何確認(rèn)實(shí)現(xiàn)了全能性？提示細(xì)胞具有全能性的基礎(chǔ)是細(xì)胞擁有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全部遺傳信息(全套基因)；確認(rèn)全能性實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)一是看起點(diǎn)，二是看終點(diǎn)，起點(diǎn)是“離體的細(xì)胞”，終點(diǎn)是發(fā)育成了“完整有機(jī)體”或分化成其他各種細(xì)胞。2.人的成熟紅細(xì)胞是否具有全能性？為什么？提示不具有，因?yàn)槿说某墒旒t細(xì)胞無細(xì)胞核，不具備發(fā)育成完整個(gè)體的遺傳物質(zhì)。3.判斷細(xì)胞的全能性探討下列實(shí)例是否體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性，并說明理由。(1)種子萌發(fā)形成植株。判斷：____(填“是”或“否”)。理由：_____________________________________________________________________________________________________________。否種子萌發(fā)形成植株屬于自然生長(zhǎng)過程，是種子中胚芽、胚軸、胚根等進(jìn)一步分裂、分化的結(jié)果，不能體現(xiàn)細(xì)胞的全能性(2)誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞發(fā)育成特定的組織或器官。判斷：____(填“是”或“否”)。理由：________________________________________________。(3)在蜂群中，未受精的卵發(fā)育成雄蜂。判斷：____(填“是”或“否”)。理由：____________________________________________。否只形成了特定細(xì)胞未形成完整有機(jī)體或其他各種細(xì)胞是未受精的卵是高度分化的細(xì)胞，且形成了新個(gè)體[典例2]

下列有關(guān)細(xì)胞全能性的理解，正確的是(

)A.從理論上講，生物體的體細(xì)胞都具有全能性B.未脫離植株的幼葉，在