第6章細(xì)胞的生命歷程高中生物必修1分子與細(xì)胞第2節(jié)細(xì)胞的分化一、細(xì)胞分化1.概念2.特點(diǎn)(1)細(xì)胞分化是一種持久性的變化。(2)一般來說,分化的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。(3)細(xì)胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象。3.意義(1)是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。(2)使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化,有利于提高生物體各種生理功能的效率。4.實(shí)質(zhì)細(xì)胞分化是細(xì)胞中的基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,即在個(gè)體發(fā)育過程中,不同種類的細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同。微思考

細(xì)胞分化過程中細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)會(huì)發(fā)生變化嗎?提示:不會(huì),細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變。微判斷1基于細(xì)胞分化及其意義,判斷下列表述是否正確。1.細(xì)胞分化使細(xì)胞趨向?qū)ｉT化,提高了機(jī)體生理功能的效率。()2.同一個(gè)體不同分化細(xì)胞的遺傳信息一般相同。()3.已分化的細(xì)胞都能進(jìn)一步分化成其他細(xì)胞。(

)4.同一植物體的葉肉細(xì)胞和儲(chǔ)藏細(xì)胞來自一群彼此相似的早期胚細(xì)胞。()5.細(xì)胞分化是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象,是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。()√√×√√6.細(xì)胞分化過程中細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)種類發(fā)生了變化。(

)7.細(xì)胞分化的方向在胚胎早期已經(jīng)決定,一般不能逆轉(zhuǎn)。(

)×√微訓(xùn)練1下列能說明某細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生分化的是(

)A.進(jìn)行ATP的合成 B.進(jìn)行蛋白質(zhì)的合成C.存在血紅蛋白 D.存在呼吸酶答案:C解析:特異性蛋白合成的實(shí)質(zhì)在于基因的選擇性表達(dá),因此,判斷某細(xì)胞是否已發(fā)生分化,關(guān)鍵看細(xì)胞是否合成了特異性蛋白。血紅蛋白是紅細(xì)胞的特異性蛋白,具有運(yùn)輸氧的作用,某細(xì)胞中存在血紅蛋白說明該細(xì)胞已發(fā)生分化。二、細(xì)胞的全能性1.概念細(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.植物細(xì)胞的全能性(1)植物組織培養(yǎng)過程:(2)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。3.動(dòng)物細(xì)胞核的全能性(1)非洲爪蟾的核移植實(shí)驗(yàn):(2)克隆猴“中中”“華華”的培育:將體細(xì)胞移植到去核的卵細(xì)胞中。(3)結(jié)論:已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核是具有全能性的。4.干細(xì)胞(1)特點(diǎn):①具有分裂和分化能力。②在動(dòng)物和人體內(nèi),數(shù)量很少。(2)舉例:人骨髓中的許多造血干細(xì)胞能夠通過增殖和分化,不斷產(chǎn)生紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板,補(bǔ)充到血液中去。微判斷2基于對(duì)細(xì)胞的全能性的認(rèn)識(shí),判斷下列表述是否正確。1.玉米種子萌發(fā)長(zhǎng)成新植株體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。()2.細(xì)胞的全能性是指細(xì)胞具有全面的生理功能。()3.受精卵能在自然狀態(tài)下發(fā)育成個(gè)體,因此其全能性最高。()××√微訓(xùn)練2(2024·廣東學(xué)業(yè)水平考試)下列實(shí)驗(yàn)或現(xiàn)象中,不能體現(xiàn)細(xì)胞全能性的是(

)A.胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成新植株B.壁虎斷尾后長(zhǎng)出新尾巴C.水稻花藥離體培養(yǎng)得到單倍體植株D.落地生根(一種植物)葉緣長(zhǎng)出新植株答案:B一

細(xì)胞分化問題探究人的受精卵通過細(xì)胞分裂、分化,最終會(huì)形成不同的組織細(xì)胞,請(qǐng)回答下列問題。(1)受精卵經(jīng)過什么過程產(chǎn)生眾多不同的組織細(xì)胞?提示:細(xì)胞分裂和分化。(2)從細(xì)胞水平分析,細(xì)胞分化發(fā)生了哪些變化?從分子水平分析,細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是什么?提示:細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生改變。實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。(3)人體中已分化的細(xì)胞都源自受精卵。這些已分化的細(xì)胞還能恢復(fù)成受精卵細(xì)胞嗎?這體現(xiàn)了細(xì)胞分化的什么特點(diǎn)?提示:不能,一般來說,分化的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。持久性。(4)人體在發(fā)育過程中分化形成不同的組織細(xì)胞,執(zhí)行特定的生理功能,維持人體的生理穩(wěn)態(tài)。由此你認(rèn)為細(xì)胞分化有什么意義?提示:細(xì)胞分化是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ),使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化,有利于提高生物體各種生理功能的效率。歸納總結(jié)1.細(xì)胞分化過程圖解2.對(duì)細(xì)胞分化過程的理解(1)從細(xì)胞水平上分析:細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生改變。(2)從亞顯微結(jié)構(gòu)水平上分析:細(xì)胞器的數(shù)目及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)成分和功能發(fā)生改變。(3)從分子水平上分析:①蛋白質(zhì)角度:蛋白質(zhì)的種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變。②基因角度:基因選擇性表達(dá),即遺傳信息的表達(dá)情況不同,這是細(xì)胞分化的根本原因。(4)細(xì)胞數(shù)目和細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)不因細(xì)胞分化而改變。3.實(shí)質(zhì)各種細(xì)胞具有完全相同的遺傳物質(zhì),但不同的細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同(基因的選擇性表達(dá)),如下圖所示。4.特點(diǎn)(1)持久性、穩(wěn)定性:細(xì)胞分化是一種持久性的變化,一般來說,分化的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài),直到死亡。(2)遺傳物質(zhì)不改變:細(xì)胞分化不改變細(xì)胞的遺傳物質(zhì)。(3)普遍性:細(xì)胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象。5.細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的區(qū)別和聯(lián)系

比較項(xiàng)目細(xì)胞分裂細(xì)胞分化區(qū)別時(shí)間從受精卵開始。有些細(xì)胞終生保持分裂能力,有的發(fā)育到一定時(shí)期停止整個(gè)生命歷程中,胚胎時(shí)期達(dá)到最大限度特點(diǎn)①局部性(有的不分裂);②周期性①持久性;②穩(wěn)定性(不可逆性);③普遍性;④遺傳物質(zhì)不改變比較項(xiàng)目細(xì)胞分裂細(xì)胞分化區(qū)別結(jié)果增加細(xì)胞數(shù)目增加細(xì)胞種類意義在細(xì)胞的親代和子代之間保持了遺傳的穩(wěn)定性是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ),使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT化,有利于提高生物體各種生理功能的效率聯(lián)系

知識(shí)拓展管家基因和奢侈基因(1)管家基因:所有細(xì)胞均表達(dá)的一類基因,如呼吸酶基因、ATP水解酶基因。(2)奢侈基因:不同類型的細(xì)胞特定表達(dá)的一類基因,其產(chǎn)物賦予不同細(xì)胞特定的生理功能,如血紅蛋白基因、胰島素基因等。典例剖析【例1】有人取同種生物的不同細(xì)胞,檢測(cè)其基因的表達(dá)情況,結(jié)果如下圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是(

)A.若基因1~8中有一個(gè)是控制合成細(xì)胞呼吸酶的基因,則最可能是基因2B.不同的細(xì)胞功能越相近,表達(dá)的相同基因越多C.功能最為近似和差異最大的細(xì)胞分別是1與6、5與7D.細(xì)胞分化使不同細(xì)胞中的蛋白質(zhì)完全不同,導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)和功能各不相同

D解析:細(xì)胞分化使不同細(xì)胞中的蛋白質(zhì)不完全相同。學(xué)以致用1.將自體骨髓干細(xì)胞植入胰腺組織后可分化出“胰島樣”細(xì)胞,以代替損傷的胰島B細(xì)胞,達(dá)到治療糖尿病的目的。下列敘述正確的是(

)A.自體骨髓干細(xì)胞和“胰島樣”細(xì)胞的分化程度相同B.自體骨髓干細(xì)胞和“胰島樣”細(xì)胞的RNA種類相同C.自體骨髓干細(xì)胞和“胰島樣”細(xì)胞的核基因相同D.自體骨髓干細(xì)胞和“胰島樣”細(xì)胞的蛋白質(zhì)種類和數(shù)量相同C二

細(xì)胞的全能性問題探究下圖是克隆羊的培育過程。請(qǐng)分析并回答下列問題。(1)雖然培育過程中,使用的是乳腺細(xì)胞,但實(shí)際發(fā)揮作用的是細(xì)胞核。如果直接用B羊的乳腺細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),能不能形成完整的個(gè)體?在全能性方面,與植物細(xì)胞相比,動(dòng)物細(xì)胞有什么不同?提示:不能形成完整的個(gè)體。與植物細(xì)胞相比,高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制,但是其細(xì)胞核仍具有全能性。(2)得到的克隆羊的性別等絕大部分性狀應(yīng)該與哪只羊相同?提示:得到的克隆羊的絕大部分性狀與B羊相同。(3)為什么已經(jīng)分化的乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性?提示:已經(jīng)分化的乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核中含有發(fā)育成該種羊幾乎全套的遺傳物質(zhì)(少數(shù)遺傳物質(zhì)存在于線粒體的DNA中)。歸納總結(jié)1.細(xì)胞具有全能性的物質(zhì)基礎(chǔ)細(xì)胞中有發(fā)育成生物體或其他各種細(xì)胞所需要的全套遺傳信息。2.細(xì)胞具有全能性的原因體細(xì)胞一般都是由受精卵通過有絲分裂增殖而來的,一般已分化的細(xì)胞都有一套和受精卵相同的染色體,攜帶有相同的DNA分子。因此,已分化的細(xì)胞仍具有產(chǎn)生完整個(gè)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。3.細(xì)胞全能性的表達(dá)(1)細(xì)胞全能性表達(dá)的條件:①離體狀態(tài)。②需要適宜的水分、無機(jī)鹽、有機(jī)營(yíng)養(yǎng)和激素等。③適宜的溫度等外界條件。(2)不同細(xì)胞全能性的大小:①植物細(xì)胞的全能性易于表達(dá),動(dòng)物細(xì)胞的全能性受到極大限制,但動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核的全能性仍可以表達(dá)。②同種生物不同細(xì)胞全能性的大小:受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞。③隨著細(xì)胞分化程度的不斷提高,細(xì)胞全能性逐漸變低。④與細(xì)胞的分裂能力呈正相關(guān),即分裂能力越強(qiáng),全能性越高。4.細(xì)胞分化與細(xì)胞全能性的比較

比較項(xiàng)目細(xì)胞分化細(xì)胞全能性原因不同細(xì)胞中遺傳信息的表達(dá)情況不同含有本物種的全套遺傳物質(zhì)結(jié)果形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理功能不同的細(xì)胞形成新的個(gè)體或分化成其他各種細(xì)胞關(guān)系①兩者發(fā)生過程中遺傳物質(zhì)都不發(fā)生改變②一般情況下,細(xì)胞分化程度越高,全能性越低典例剖析【例2】

下列有關(guān)細(xì)胞全能性的說法,錯(cuò)誤的是(

)A.植物組織培養(yǎng)的成功表明高度分化的植物細(xì)胞具有全能性B.動(dòng)物克隆的成功表明高度分化的動(dòng)物細(xì)胞具有全能性C.細(xì)胞具有全能性是因?yàn)榧?xì)胞中具有該生物的全套遺傳物質(zhì)D.全能性的大小為受精卵>生殖細(xì)胞,植物體細(xì)胞>動(dòng)物體細(xì)胞B解析:動(dòng)物克隆的成功表明已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。學(xué)以致用2.臍血移植能治療白血病,主要原因是移植臍血中的造血干細(xì)胞可在患者體內(nèi)(

)A.運(yùn)輸氧B.吞噬病菌C.分化成各種血細(xì)胞D.止血和加速凝血答案:C1.下列關(guān)于細(xì)胞分裂和分化的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.細(xì)胞分裂產(chǎn)生的新細(xì)胞都可以繼續(xù)進(jìn)行分裂B.已分化的細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量往往不完全相同C.發(fā)生分化的細(xì)胞的遺傳物質(zhì)不變D.細(xì)胞分化前后細(xì)胞數(shù)目不變答案:A解析:細(xì)胞分裂產(chǎn)生的新細(xì)胞,有的可以繼續(xù)進(jìn)行分裂,有的不能再進(jìn)行分裂。2.由細(xì)胞形態(tài)判斷,下列細(xì)胞中最可能具有細(xì)胞周期的是(

)答案:B解析:由題圖可知,A是精子,是成熟的生殖細(xì)胞;C是肌細(xì)胞,D是神經(jīng)細(xì)胞,它們是高度分化的細(xì)胞,三者皆喪失了分裂能力。而B所示細(xì)胞從形態(tài)上看,仍處于原始狀態(tài),最可能具有細(xì)胞周期。3.下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、戊為各個(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過程是細(xì)胞分化②乙和丙的染色體組成不同③丁與戊因遺傳物質(zhì)不同而發(fā)生分化④甲、乙、戊中的蛋白質(zhì)不完全相同A.②③④

B.①②

C.①④

D.③④答案:C解析:由題圖可知,a過程為有絲分裂,b過程為細(xì)胞分化;