x细胞通过分化产生不同类型的细胞公开课教学设计课件资料

XXX细胞通过分化产生不同类型的细胞

课程内容标准说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异

性的分化，形成了复杂的多细胞生物体。

-----♦自主梳理♦-----

知识点1细胞能产生特异性变化

1.细胞分化的概念、特征、根本原因与意义

同—细胞在形态、结构和功能上发小持久

图一的、差异性变化的过程

不可细胞一旦沿着一定方向分化.

逆性便不会返WI原来的状态

t遗传物质不变性n分化步向洞胞内的茂

T传物,发不发生在受

细T

胞基国囱外性表达

分细胞中有些遗传物质是维持

化细胞生存所必需的.在各类

根遗传物

本细胞中都处于活动状态

原

择地发

因•^^*^w<^z**^**细胞中有些遗传物质在不

，挥作用

同组织细胞中表现不同的

活动状态

生物的个体发行是通过细胞的金化过

程来实现的

<生物体的正常发育,是细胞分化受到

高度精妙调控的结果

2.干细胞的概念、特点与类型

r-a是一类可以分化成为各种细胞的未分

国幻化细胞

干俄9不同干细胞的分化潜能是丕显的

细

胞

全能干细胞:如I受精卵

'—'多能干细胞:如来源于早期胚胎㈣些

胎干细咆和来源于骨髓的迪虬工硬

可发用为徐</可分化瓜各外攵<•・/

部分舲米以外的伸胞及jt他海胞

竹有氐冰俎织

知识点2细胞具有全能性

玲倬胞倭分裂数分化方，仍上为产生克融洵

机体或分化应禀他各种㈣i包的涔能”势技

ffl受精卵具有分化出各种细胞的潜能J这

检「种潜能是细胞全能性的表现

、，■**w*'w*XX^X*w**w**w**w*,SX*.

胡萝卜根细胞经组织培养

能产生完整植株

植物t

细胞

高度分化的组织细胞仍具

的全

扁TT发行成完移植株的能力.

能性

具有全能性

结

.胞

论

全高度分化的植物组织具有

实

能例发育成完整植株的潜能.

保持着发育的全能性

动物

匡迥卜克隆隼“多莉”的诞生

细胞

■**w**w*X^X

核的

*^W^K*1*^**份汇高度分化的动物体细胞的

金®即细胞核仍然H•有全能性

性

动物佃胞HL务分化俚友的隹禹，M

"＞胞分化泮能越来越人，不表现力全

能性，原国美攵御约〃包内沙京的限制

［应用卜植物组织培养和克隆动物技术

国自查自纠

(1)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因不同。(X)

提示：同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含基因相同。

(2)蛙的红细胞和人的红细胞形态不同的原因是遗传物质有选择地发挥作用的结

果。(X)

提示：同一个体不同细胞形态不同的原因是遗传物质有选择地发挥作用的结果。

(3)种子发育成完整个体不能体现细胞全能性。(V)

(4)高度分化的细胞已经丧失了发育成完整个体的能力。(X)

提示：高度分化的细胞仍然具有发育成完整个体的能力。

(5)动、植物体细胞均具有全能性。(X)

提示：哺乳动物成熟的红细胞和高等植物成熟的筛管细胞由于没有细胞核，因此

没有全能性。

♦合作探究♦-

一、细胞能产生特异性变化

【情境探疑】

1.(科学实验和探究情境)生物体内的蛋白质是在相关基因控制下合成的，下表显示

某一人体内两种细胞中相关基因及蛋白质的分布情况。

比较项目肌细胞胰岛P细胞

胰岛素基因++

细胞中

肌动蛋白基因++

的基因

呼吸氧化酶基因++

胰岛素—+

细胞中

肌动蛋白+—

的蛋白质

呼吸氧化酶+4-

请分析回答下列问题：

(1)肌细胞中的遗传物质哪些处于活动状态？哪些处于非活动状态？胰岛P细胞

呢？

提示：肌细胞中，肌动蛋白基因和呼吸氧化酶基因处于活动状态，而胰岛素基因

处于非活动状态；胰岛P细胞中，胰岛素基因和呼吸氧化酶基因处于活动状态,

而肌动蛋白基因处于非活动状态。

(2)细胞分化过程中遗传物质有没有改变？

提示：不变。

(3)根据上表所示结果可以看出，细胞分化的根本原因是什么？

提示：细胞内遗传物质有选择性地发挥作用。

2.(生活、学习和实践情境)白血病是一种造血系统恶性疾病，俗称“血癌”，致病

原因是造血细胞增殖失控、分化障碍等，临床症状为不同程度的贫血、出血、骨

骼疼痛等。目前治疗白血病最有效的方法是进行骨髓移植，即从配型成功的正常

人骨髓中采集造血细胞输入患者体内，这种造血细胞称为造血干细胞。

(1)从细胞增殖和细胞分化的角度分析，白血病的发病机理是怎样的？

提示：细胞分裂失控，细胞分化障碍。

(2)造血干细胞好比人体造血器官的“种子”，正常干细胞被输入患者体内会发生

哪些变化？

提示：发生细胞分裂和分化，产生成熟的血细胞。

（3）各类血细胞中遗传物质、RNA和蛋白质都相同吗？

提示：遗传物质相同（成熟红细胞除外），RNA和蛋白质不完全相同。

（4）各类血细胞在体内能否再形成造血干细胞？为什么？

提示：不能，细胞分化是不可逆性。

使归纳提升

1.从不同的角度理解细胞分化

［细胞L细胞在形态、结构和功能上发生

|水平「持久的、差异性变化的过程•一.”，

细।细胞器L细胞器的数目及细胞溶胶成分j

胞I泳车厂发生改变州能分化的结友

分

化蛋白质L蛋白质种类、数量、功能发生

分子汞平「改岑7细胞分化的立珏及国

核酸

一遗传物质有选择地发挥作用

分子水平

‘、》佃月包分化的根本原国

2.细胞分裂与细胞分化的比较

4维胞分裂美佃,

:垂蔡算:;商胞今化;

胞分化的基油

V

①细胞表面积和体积

发展不平衡；②细胞，商事I细胞内遗传物质有

核与细胞质发展不平”国四选择地发挥作用

街；③增殖的需要

形成相同的细胞，增.形成不同的细胞，

加了细胞的数目(¥5.增加了细胞的种类

保持了亲代细胞和子I生物的个体发育就

代细胞之间遗传性状♦［意义）♦是通过细胞的分化

的稳定性过程来实现的

①局部性（不是所有|①持久性；②稳定性

细胞都进行）；②周期《cryi.和不可逆性；③普遍

性（进行有丝分裂的匚3性；④遗传物质不

细胞具有细胞周期）变性

【典例应用】

［例1］美国纽约伦斯勒的神经干细胞研究所的研究人员发现“人视网膜色素上皮

组织也存在神经干细胞”，关于下图的叙述错误的是（）

色素上皮组

织细胞

视网膜色素/^一神经细胞

上T人工

•富含脂肪的细胞

&两种骨细胞

A.a过程中只有部分基因得到表达

B.b过程中核酸的种类和含量会发生变化

C.c过程形成富含脂肪的细胞时核DNA含量减少

D.f过程所形成的子细胞中部分具有细胞周期

答案C

解析据图分析可知，a过程中只有部分基因得到了表达，形成了具有特定形态、

结构和功能的细胞，A正确；b过程细胞中部分特定的基因得到了表达形成神经

细胞，RNA的种类和含量会发生改变，B正确；c过程形成富含脂肪的细胞时，

核DNA含量一般是不变的，C错误；f过程是细胞通过有丝分裂增殖的过程，其

所形成的子细胞中部分仍可进行有丝分裂，具有细胞周期，D正确。

［例2］下列对于细胞分化不同水平的解析中，错误的是（）

A.从细胞水平解析，细胞分化是由于细胞形态、结构和功能改变的结果

B.从细胞亚显微结构水平解析，细胞分化是由于细胞器的数目、形态结构功能及

细胞溶胶成分和功能改变的结果

C.从蛋白质分子角度解析，细胞分化是由于蛋白质种类、数量、功能改变的结果，

这是细胞分化的根本原因

D.从核酸分子的角度解析，细胞分化是由于细胞中遗传物质有选择地发挥作用

答案C

解析从细胞水平解析，细胞分化是细胞的形态、结构和功能发生持久的、差异

性变化的过程，A正确；从细胞亚显微结构水平解析，细胞分化是由于细胞器的

数目、形态结构功能及细胞溶胶成分和功能改变的结果，B正确；从蛋白质角度

解析，细胞分化是由于蛋白质的种类、数量、功能改变的结果，这是细胞分化的

直接原因，细胞分化的根本原因是细胞中遗传物质有选择地发挥作用，C错误；

从核酸分子的角度解析，细胞分化的实质是细胞中遗传物质有选择地发挥作用，

D正确c

二、细胞具有全能性

【情境探疑】

1.（生命科学史情境”958年，美国科学家斯图尔德应用植物组织培养技术，将胡

萝卜根韧皮部的一些细胞进行离体培养，最终发育成完整的新植株。

%

一

单

个细

多个细

的

分

胡萝

裂

胞

分试野植株长成的

根

卜胞分化

个

成

单个

多（长在培胡萝卜

细胞

细成胚状

胞养基中）植株

请分析回答下列问题：

（1）植物体上的细胞没有表现出全能性，面是分化成了不同的组织器官，这说明植

物细胞全能性的表达需要什么条件？

提示：植物细胞全能性的表达需要在离体条件下并需要一定的外界条件。

（2）图示的细胞遗传物质相同吗？为什么？

提示：相同；因为细胞分化并非遗传物质丢失造戌的，它与遗传物质有选择性地

发挥作用有关。

⑶植物细胞具有仝能性的根本原因是什么？

提示：已分化的植物细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质，具有发育成一个

完整有机体所需要的全部遗传信息。

2.（科学实验和探究情境）2017年，中国科学家成功突破了克隆灵长类动物的世界

难题，首次利用体细胞核移植技术培育出两只克隆猴——“中中”和“华华”。

这项工作不仅因突破动物克隆的技术局限而广受关注，更重要的意义在于促进人

类疾病治疗新方案的开发，推动中国率先发展出基于非灵长类疾病动物模型的全

新医药研发产业链。

从.尚克隆胚胎受体动物

体细胞.幽

体细胞核珞植

体细胞一O

核供体

注射

融合

卵时细胞卵母就普

供体细胞母细胞••中中”“华华”

(1)如果直接用A猴的体细胞进行培养，能不能发育成完整的个体？和植物细胞相

比，有什么不同？

提示：不能发育成完整个体；和植物细胞相比，动物高度分化的体细胞的全能性

受到限制，但是细胞核仍具有全能性。

(2)“中中”“华华”的性别等绝大部分的性状应该和哪只猴相同？

提示：和A猴相同Q

(3)“中中”“华华”的遗传物质都来源于A猴吗？

提示：细胞质DNA来源于B猴。

国归纳提升

细胞分化与细胞全能性的比较

①两为的点传物京和不发生次变

合己分化的佃肥〈渺粉便胞株)仍以上百金柒性

③一枚情况下，分化徂及越高，全触枚福他

:细胞分化•»"",•­•｝细胞全能性，

V

①高度分化的植物体

①挣久怪；②稳定

细胞具有全能性；②动

祗和不可逆性：

物已分亿的体细的全

③普遍性；④遗♦

能性受限制，但细胞

样物质不变性

核仍具有全能性

彩成册态、”构|

.彩成完整有机体或分

和功能不同的细*[^|»化成其他各件细胞

胞养

细胞分化程度有细胞全例性表达的难

态低之分，如体,易趣度又同，全能性

细胞〉生俄细胞・南’大小不同，如受精卵〉

＞受精卵生殖细胞〉体细袍

【典例应用】

[例3](2023•人大附中高一期末)下列生物学过程中，能够体现细胞全能性的是

()

A.玉米种子萌发长成新植株

B.小鼠的造血干细胞形成各种血细胞

C.壁虎断尾后再生出新尾

D.胡萝卜根韧皮部细胞培育成新植株

答案D

解析玉米种子是一个器官而非一个细胞，其萌发长成新植株的过程不能体现细

胞的全能性,A错误；小鼠的造血干细胞只能分化形成血细胞等少数种类的细胞，

而非各种细胞，因而未能体现全能性，B错误；壁虎断尾后再生也没有形成各种

细胞，同样也不能体现出细胞全能性，C错误。

[例4]（2023・人大附中高一期末）2019年7月，科学家从一位几乎失明的女性体内

获取高度分化的体细胞，将其诱导为iPS细胞（类似胚胎干细胞），然后继续培养

iPS细胞获得角膜组织，移植到这位女性的左眼上，患者术后视力恢复到可阅读

书籍的程度C下列叙述错误的是（）

A.iPS细胞的分裂、分化能力高于高度分化的体细胞

B.iPS细胞与角膜组织中表达的基因完全不同

C.培养iPS细胞获得角摸组织经过了细胞分化过程

D.iPS细胞有望解决器官移植供体短缺等问题

答案B

解析iPS细胞类似胚胎干细胞，分裂能力高，分化程度较低，A正确；iPS细胞

与角膜组织表达的基因不完全相同，B错误；iPS细胞类似胚胎干细胞，角膜细

胞具有特定的形态、结构和功能，培养iPS细胞获得角膜组织经过了细胞分化过

程，C正确；iPS细胞可培养出所需的器官，有望解决器官移植供体短缺等问题，

D正确。

-♦课堂小结♦-

感悟真题

1.（2022•浙江1月学考，6）多细胞动物受精卵经多次分裂，产生了形态、结构和功

能不同的后代细胞。发生这种差异的过程称为（）

A.细胞分化B.细胞癌变

C.细胞衰老D.细胞凋亡

答案A

2.（2022.湖南省学考，14）中华骨髓库成立于2001年，志愿者入库数据达数百万人

份，很多人捐献了骨髓。将正常人的骨髓植入白血病患者体内治疗白血病，起治

疗作用的是骨髓中的（）

A.造血干细胞B.白细胞

C.红细胞D.血小板

答案A

3.（2019•山东合格考，13）医学上常采用骨髓移植的方法治疗白血病，移植成功的

骨髓造血干细胞在患者体内增殖分化产生多种血细胞。下列叙述正确的是（）

A.造血干细胞分化为白细胞的过程是可逆的

B.造血干细胞与其分化产生的白细胞遗传物质相同

C.分化产生的白细胞与红细胞遗传信息的表达情况相同

D.分化产生多种血细胞的过程体现了细胞的仝能性

答案B

解析细胞分化一般是不可逆的，A错误；细胞分化过程中遗传物质具有不变性，

B正确；分化产生的白细胞与红细胞遗传信息的表达情况有差异，C错误；造血

干细胞只是分化形成了多种血细胞，而非各种细胞或完整生物个体，因此未能体

现细胞全能性，D错误。

课时精练

（时间:30分钟）

【基础对点】

知识点1细胞能产生特异性变化

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.进行蛋臼质的合成

C.存在血红蛋白D.进行细胞呼吸

答案C

解析ATP是直接能源物质，所有细胞都进行ATP的合成，与细胞是否发生分化

无关，A错误；所有细胞都能进行蛋白质的合成，与细胞是否发生分化无关，B

错误；所有细胞都要进行细胞呼吸，与细胞是否发生分化无关，D错误。

2.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。下列相关叙述，错误的

是（）

B.b、c过程表示干细胞具有分化能力

C.a、b、c过程中，细胞中遗传信息的执行情况不同

D.b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用

答案D

解析a过程表示干细胞分裂形成干细胞，即干细胞的自我更新，A正确；干细

胞通过b、c过程形成了不同形态、结构的细胞，故b、c过程为细胞的分化过程，

B正确；细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用，故a、b、c过程中遗传

信息的执行情况不同，C正确；细胞分化形成的是各种细胞，各种细胞先构成不

同组织，再由不同组织构成器官，D错误。

3.取自同一生物的不同类型的正常细胞，检测其基因表达，结果如图。下列关于

此图说法错误的是（）

口表达匚］未表达

A.若基因1-8中只有一个是控制核糖体蛋白质合成的基因，则该基因最有可能是

基因2

B.图中7种细胞的遗传物质是相同的

C.图中7种细胞中细胞器的种类和数量相同

D.此图可用于说明遗传物质有选择地发挥作用

答案C

解析不论细胞如何分化，其内都含有核糖体，所以基因1〜8中只有一个是控制

核糖体蛋白质合成的基因，则该基因最有可能是基因2,A正确；由于7种细胞

是取自同一生物不同类型的正常体细胞，由同一个受精卵分裂分化而来，它们的

遗传物质是相同的，B正确；图中7种细胞中所表达的蛋白质不同，说明这7种

细胞功能不同，故细胞器的种类和数量不同，C错误。

4.细胞分化的根本原因是（）

A.细胞核中基因发生突变

B.细胞中细胞器的种类发生改变

C.细胞中遗传物质有选择地发挥作用

D.细胞中合成的蛋白质发生改变

答案C

解析细胞分化是指细胞在形态、结构和功能上发生持久的、差异性变化的过程，

由于同一个生物体内不同的细胞都来自同一个受精卵，所以不同细胞中遗传物质

相同，但是不同的细胞中遗传物质有选择地发挥作用导致细胞分化。

5.下列关于细胞分化的说法，正确的是（）

①细胞分化是稳定的，而且一般是不可逆的②细胞分化后，细胞中的蛋白质不

完全相同③分化的结果是赋予相同种类的细胞特异的结构和功能④一般不会

出现细胞核遗传物质的改变⑤细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用

A.②③④⑤B.①②④⑤

C.①②③⑤D.①②③④⑤

答案B

解析细胞分化有不可逆性，①正确；因为遗传物质有选择地发挥作用，分化后

的细胞中的蛋白质不完全相同，②正确；细胞分化的结果是赋予不同种类的细胞

特异的结构和功能，③错误；细胞分化一般不会引起遗传物质的改变，④正确；

细胞分化的实质是遗传物质有选择地发挥作用，⑤正确。

6.（2023・朝阳区高一期末）研究人员发现自体骨髓干细胞能迁徙到受损的肝组织，

分化为肝细胞，从而增强肝脏修复功能。下列叙述正确的是（）

A.骨髓干细胞与肝脏细胞基因组成相同，基因表达情况不同

B.骨髓干细胞与肝脏细胞基因组成不同，基因表达情况相同

C.骨髓干细胞与肝脏细胞基因组成相同，基因表达情况相同

D.骨髓干细胞与肝脏细胞基因组成不同，基因表达情况不同

答案A

解析分析题意可知，自体骨髓干细胞能迁徙到受损的肝组织，分化为肝细胞，

两者是同一个体的不同类型细胞，核基因组成相同，存在基因的选择性表达，表

达情况不同。

7.（2022.金华高一期末）下图为发生在人体内的某一过程0下列叙述错误的是（）

红细胞

一力、血小板

、③淋巴细胞

吞噬细胞

A.该过程属于细胞分化

B.该过程具有一定的方向性，且通常是可逆的

C.该过程与遗传物质选择性的发挥作用有关

D.图中各类细胞的遗传物质基本相同

答案B

解析由图分析可知，该过程表示细胞分化，A正确；发生在人体内的细胞分化

是不可逆的，B错误；细胞分化不改变细胞的遗传信息，因此图中各类细胞的遗

传物质基本相同，D正确。

知识点2细胞全能性

8.（2023・朝阳区高一期末）细胞的全能性是指（）

A.细胞具有各项生理功能

B.已分化的细胞全部能再进一步分化

C.己分化的细胞能恢复到分化前的状态

D.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

答案D

9.（2023•海淀区高一期末）2017年中国科学院的科研人员利用体细胞核移植技术，

将核供体猴A的体细胞核导入去核的卵母细胞（来自供体猴B）中，最终得到2只

克隆猴——“中中”和“华华”。下列相关叙述，正确的是（）

A.克隆猴的获得证实了动物体细胞具有全能性

B.该过程证明细胞核发挥功能时，不需要细胞质的协助

C.克隆猴不同组织的发育依赖于基因的选择性表达

D.“中中”和“华华”的全部遗传信息来自供体猴A

答案C

解析克隆猴的获得证实了动物体细胞的细胞核具有全能性，A错误；该过程将

动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，其证明细胞核

发挥功能时，需要细胞质的协助，R错误；克隆猴发育过程中通过细胞分化形成

不同组织，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，C正确；“中中”和“华华”

的细胞核遗传信息来自供体猴A,而细胞质遗传信息来自供体椎B,D错误。

10.（2023•西城区高一期末）2022年，《Nature》在线报道了北京大学的研究成果——

用小分子化学物质诱导人成体细胞转变为多潜能干细胞（CiPSC）。用CiPSC制备

的胰岛细胞能安全有效地降低糖尿病猴的血糖，凸显CiPSC在治疗疾病上的广阔

前景。下列叙述错误的是（）

A.CiPSC具有正常的细胞周期

B.CiPSC的分化程度低于胰岛细胞

C.小分子化学物质通过改变体细胞的遗传物质获得了CiPSC

D.与体内已高度分化的体细胞相比，CiPSC的全能性更高

答案C

解析细胞是先分裂再分化的，用CiPSC能制备胰岛细胞，故CiPSC能分裂，具

有正常的细胞周期，A正确；CiPSC的分化程度低于胰岛细胞，B正确；由人成

体细胞转变为多潜能干细胞的过程中遗传物质没有改变，C错误；与体内已高度

分化的体细胞相比，CiPSC能分化为胰岛细胞，所以CiPSC的全能性更高，D正

确。

11.（2022•宁波高一期末）将蝌蚪肠细胞的细胞核移植到去核的蛙卵中，形成重建的

“合子”。有些“合子”发育成正常的蝌蚪，而单独培养肠细胞却不能发育成蝌

蚪。下列叙述错误的是（）

A.“合子”第一次分裂后形成的细胞已失去全能性

B.肠细胞不能表达全能性可能是受某些物质的限制

C.“合子”发育成正常蝌蚪的过程中伴随着细胞分化

D.细胞核具有全能性是因为其含有该物种的全套基因

答案A

解析“合子”第一次分裂后形成的细胞仍具有全能性，A错误；动物细胞经过

多次分裂后，细胞质的成分已经发生改变，原本能激发细胞全能性的物质已经消

失，故肠细胞不能表达全能性可能是受到了细胞内物质的限制，B正确；“合子”

发育成正常蝌蚪个体的过程中，需要通过细胞分裂增加细胞的数量，通过细胞分

化增加细胞的种类，「正确；虽然细胞经过多次分裂失去了激发全能性的物质，

但细胞核仍含有该物种的全套基因，故动物细胞核具有全能性，D正确。

12.下列有关细胞的全能性的说法，错误的是（）

A.植物组织培养成功表明高度分化的植物细胞具有全能性

B.动物克隆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具有该生物的全套遗传物质

D.仝能性的大小依次为：受精卵'生殖细胞,体细胞

答案B

解析动物克隆成功表明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，因为该过程

中处理的是动物细胞核。

【综合提升】

13.（2022•温州高