《细胞的分化》课件

第2节细胞的分化第6章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.通过比较不同细胞在形态、结构和功能方面发生的特异性变化,归纳细胞分化的概念,阐明细胞分化是基因选择性表达的结果。2.通过分析植物组织培养和动物体细胞核移植等方面的事例,阐明细胞的全能性。3.通过了解干细胞的特点,关注干细胞在医学上的应用,提升社会责任意识。课前篇自主预习一、细胞分化及其意义1.概念:在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程,叫作细胞分化。2.特点:(1)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)细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。(3)分化后的细胞内遗传物质不发生改变3.原因: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。4.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,有利于提高各种生理功能的效率。预习反馈1.判断正误。(1)细胞分化是一种持久性的变化,一般分化后的细胞将一直保持分化后的状态。(√)(2)细胞分化只发生于个体发育的胚胎时期。(

×

)(3)细胞分化使生物体内细胞种类、数量增多。(

×

)(4)细胞分化在生物界普遍存在,是个体发育的基础。(√)2.下图所示的细胞类型转换过程为(

)A.细胞分裂

B.细胞生长C.细胞分化

D.细胞融合答案

C解析

题干图示细胞形态发生稳定性差异,为细胞分化。3.下列关于细胞分化的说法,正确的是(

)①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会出现细胞核遗传物质的改变

④细胞分化的实质是基因的选择性表达A.①②③

B.①②④C.②③④

D.①③④答案

B解析

细胞分化有不可逆性;因为基因的选择性表达,分化后的细胞中的蛋白质不完全相同;细胞分化不会引起遗传物质的改变;细胞分化的实质是基因的选择性表达。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.植物细胞的全能性植物组织培养:胡萝卜韧皮部细胞→放入特定培养基→形成细胞团块

根、茎、叶→植株。3.动物细胞核的全能性(1)非洲爪蟾的核移植实验:将肠上皮细胞的核移植到去核的卵细胞中,结果获得了新个体。(2)体细胞克隆猴“中中”“华华”的培育及克隆羊“多莉”的培育:将体细胞移植到去核的卵细胞中。(3)干细胞的全能性骨髓造血干细胞分化出红细胞、白细胞及血小板。预习反馈1.判断正误。(1)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。(

×

)(2)克隆猴“中中”“华华”的培育体现了动物细胞具有全能性。(

×

)(3)人的骨髓中的造血干细胞通过分裂、分化成各种血细胞体现了全能性。(√)(4)捐献造血干细胞可刺激骨髓加速造血,不会影响身体健康。(√)(5)受精卵没有分化,所以没有全能性。(

×

)(6)细胞的分化程度越高,表现出来的全能性就越弱。(√)2.连线。

课堂篇探究学习探究点一细胞分化英国伦敦大学国王学院2011年12月6日宣布,该校研究人员培育出没有受动物原料污染的纯度极高的人类胚胎干细胞,并已交付给英国干细胞库,有需求者可直接从库中取用。这是培育出的首批供公共用途的高纯度胚胎干细胞。胚胎干细胞在体外可以分化成各种细胞,包括神经细胞、血细胞、心肌细胞等(见下图)。1.图中各种细胞,如小肠上皮细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞等,都源于胚胎干细胞,但是它们的形态、结构明显不同,请分析原因。答案

图中各种细胞形态、结构不同是细胞分化的结果,直接原因是不同细胞中的蛋白质种类不同;根本原因是基因的选择性表达。2.生物体内的小肠上皮细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞等能否恢复到分化前的状态?答案

不能。细胞分化是一种持久性的变化,一般来说,分化的细胞在生物体内将一直保持分化后的状态,直到死亡。3.细胞分化具有什么重要意义?答案

细胞分化是生物个体发育的基础,通过细胞分化,使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高生物体各种生理功能的效率。【归纳提升】1.细胞分化的过程2.细胞分化的原因(实质)细胞分化的原因(实质)是基因的选择性表达。就一个个体来说,各种体细胞一般具有完全相同的遗传物质,但不同细胞中遗传信息的表达情况不同,控制合成的蛋白质不完全相同。3.细胞分化的结果形成具有特定形态、结构和生理功能的组织或器官。4.细胞分裂与细胞分化的区别和联系

项目细胞分裂细胞分化细胞变化细胞数目增多细胞形态、结构和生理功能发生稳定性差异,细胞种类增多发生时间从受精卵开始,有些细胞保持分裂的能力,有的细胞发育到一定时期停止分裂发生在整个生命过程中,胚胎时期达到最大程度意义保持了亲子代间遗传性状的稳定性保证了生物体正常发育特性周期性持久性、不可逆性、普遍性等联系细胞分裂是细胞分化的基础,两者往往是相伴相随的,分化程度越大,分裂能力越低【探究应用】1.下列有关细胞分化的叙述,错误的是(

)A.细胞分化具有持久性、不可逆性和遗传物质多变性等特点B.细胞分化增加了细胞的种类C.细胞分化有利于提高机体生理功能的效率D.细胞分化的原因是不同细胞中遗传信息的表达情况不同答案

A解析

细胞分化具有持久性、不可逆性,但细胞分化过程中遗传物质不会发生改变;细胞分化增加了细胞的种类;细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高机体各种生理功能的效率;细胞分化的原因是不同细胞中遗传信息的表达情况不同,即基因的选择性表达。2.在人体内细胞正常分化过程中,不会出现的是(

)A.细胞形态发生变化B.细胞器数量发生改变C.细胞膜上的蛋白质种类发生改变D.细胞核遗传物质发生改变答案

D解析

细胞分化是基因选择性表达的结果,细胞核内的遗传物质均相同,不会发生改变。3.下图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程。下列相关叙述错误的是(

)A.a过程细胞与外界环境不进行物质交换B.c过程细胞发生分化,基因选择性表达C.④细胞可能继续进行细胞分裂和分化D.图中三种血细胞一般不会再变成细胞③答案

A解析

a表示细胞生长,该过程细胞与外界进行物质交换,A项错误;c表示细胞分化,其根本原因是基因的选择性表达,B项正确;④细胞为造血干细胞,可继续进行细胞分裂和分化,C项正确;自然情况下,细胞分化具有不可逆性,因此图中三种血细胞一般不会再变成细胞③,D项正确。探究点二细胞的全能性科学家基于体细胞核移植技术成功克隆出的猕猴“中中”和“华华”入选“2018年度中国科学十大进展”。这次克隆猴所用的核供体细胞来自一只成年的猴子。这个成果标志着我国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代,实现了我国在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变,“意义重大”。1.通过美国科学家斯图尔德的胡萝卜培养实验可以得出什么结论?如果将胡萝卜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?答案

通过胡萝卜培养实验可以说明,已经分化的细胞在离体培养条件下能够形成完整的植物体。在适宜的条件下,其他已高度分化的植物细胞也能形成新的植株。2.克隆猴“中中”和“华华”是通过体细胞核移植技术获得的。请根据非洲爪蟾的核移植示意图,归纳克隆猴的培育流程。答案

体细胞+去核卵母细胞→重组细胞→早期胚胎→胚胎移植→克隆猴3.白血病是一种由骨髓造血干细胞恶性增殖引起的疾病,因此可以通过骨髓移植治疗。骨髓移植实质上移植的是什么结构?该事例说明什么问题?答案

骨髓移植实质上移植的是造血干细胞。骨髓中造血干细胞分化出各种血细胞,说明造血干细胞具有全能性。【归纳提升】1.细胞全能性的含义(1)产生完整有机体,即由一个细胞发育成一个个体,胡萝卜韧皮部细胞培养成胡萝卜植株。(2)形成各种类型的细胞,如造血干细胞分化成各种血细胞。2.细胞全能性与细胞分化的比较

项目细胞分化细胞全能性原理细胞内基因的选择性表达含有本物种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不同类型的细胞大小比较细胞分化程度有高低之分:体细胞>生殖细胞>受精卵细胞全能性有大小之分:受精卵>生殖细胞>体细胞(植物细胞>动物细胞)关系①细胞分化不会导致遗传物质改变,已分化的细胞仍具有全能性②一般说来,细胞分化程度越高,全能性越难以实现;细胞分化程度越低,全能性就越容易实现【探究应用】1.下列有关细胞全能性的叙述,错误的是(

)A.克隆猴“中中”和“华华”的诞生证明了动物细胞具有全能性B.细胞全能性产生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.斯图尔德的植物组织培养实验的成功表明植物细胞具有全能性D.一般来说,细胞分化程度越高,它的全能性就越低答案

A解析

克隆猴“中中”和“华华”的诞生仅表明了动物体细胞的细胞核具有全能性,不能说明整个动物细胞具有全能性;细胞的分化程度越高,全能性就越低;细胞具有全能性的根本原因是细胞核内含有该种生物的全套遗传信息;植物组织培养成功表明植物细胞具有全能性。2.下列生物学过程不能体现全能性的是(

)A.玉米种子萌发长成新植株B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞C.克隆羊“多莉”的培育D.胡萝卜韧皮部细胞经组织培养发育成完整植株答案

A解析

玉米植株由种子中的胚发育而来,不能体现细胞的全能性;造血干细胞形成各种血细胞,能体现细胞的全能性;克隆羊“多莉”的培育体现的是动物体细胞的细胞核有全能性;胡萝卜韧皮部细胞为已分化的体细胞,经组织培养发育成完整植株,能体现细胞的全能性。3.许多动物具有再生能力,例如,壁虎被天敌追赶紧迫时,能断尾而逃,一段时间后,又重新长出一条尾巴;海参遇到敌害时,将内脏抛出,以转移敌害的注意力,而趁机逃之夭夭,约50d后,可再生出一副新的内脏。下列关于再生的叙述,错误的是(

)A.再生是细胞分裂、分化的结果 B.再生是基因选择性表达的结果C.再生是自然选择的结果 D.再生与细胞的全能性无关答案

D解析

再生是细胞分裂、分化的结果,由于基因的选择性表达,形成了不同的组织和器官,体现了细胞的全能性。如果适应环境则保留下来,不适应环境则被淘汰。12345678910111213A组必备知识基础练1.(河北唐山高一期末)下图表示某个体的四种细胞,它们的形态、结构和功能各不相同的根本原因是(

)A.遗传信息的表达不同

B.含有的蛋白质不同C.所处的位置不同

D.DNA的结构不同A解析图中四种细胞均由人体内的受精卵发育而来,但它们的形态、结构和功能各不相同,其根本原因是基因的选择性表达。123456789101112132.(北京石景山高一期末)下列生命过程中,没有发生细胞分化的是(

)A.种子萌发长成植株B.胚胎发育过程中神经元数量减少C.造血干细胞形成多种血细胞D.胡萝卜根韧皮部细胞体外培养为植株B解析种子萌发长成新植株过程中发生了细胞增殖和细胞分化,A项不符合题意;胚胎发育过程中神经元数量减少是细胞死亡过程,没有涉及细胞分化,B项符合题意;造血干细胞通过细胞分化形成多种血细胞,C项不符合题意;胡萝卜根韧皮部细胞体外培养为植株的过程涉及细胞的分裂和分化,D项不符合题意。123456789101112133.(河北石家庄高一期末)下列有关细胞正常分化的叙述,错误的是(

)A.该图能表示细胞分化的实质B.细胞分化过程中,细胞内的A、B、C、D、E等遗传信息没有改变C.神经细胞和唾液腺细胞中细胞器的种类和数量都相同D.不同细胞中蛋白质的种类有差异C12345678910111213解析细胞分化的实质是基因的选择性表达,而细胞的遗传信息不会改变,故细胞分化过程中,细胞内的A、B、C、D、E等遗传信息没有改变,A、B两项正确;神经细胞和唾液腺细胞是高度分化的细胞,细胞器的种类相同,但数量会有差异,C项错误;不同细胞表达的遗传信息不同,合成的蛋白质有差异,D项正确。123456789101112134.[教材第120页“思考·讨论”]下列有关细胞全能性的叙述,正确的是(

)A.紫色糯性玉米种子发育成植株,说明种子具有全能性B.植物体内某些体细胞没有表现出全能性,是因为所含基因发生了变化C.植物体只有幼嫩的细胞才具有发育成完整个体所需要的全套基因D.非洲爪蟾的核移植实验说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性D解析紫色糯性玉米种子发育成植株,该过程是植物生长的过程,不能说明植物种子具有全能性,A项错误;高度分化的植物细胞只有处于离体状态且有适宜条件时才有可能表现出全能性,细胞中所含基因未发生变化,B项错误;植物体中,体细胞都具有发育成完整个体所必需的全套基因,并非只有幼嫩的细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因,C项错误;非洲爪蟾的核移植实验说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性,D项正确。123456789101112135.绵羊的乳腺细胞是高度分化的细胞,但用乳腺细胞的细胞核与卵细胞的细胞质融合成一个细胞后,这个细胞核仍然保持着全能性,这主要是因为(

)A.细胞核内含有本物种生长发育所需要的全套遗传物质B.卵细胞的细胞质内含有物种发育所需要的全套遗传信息C.卵细胞的细胞质为细胞核提供营养物质D.细胞核与细胞质是相互依存的关系A解析动物细胞的细胞核之所以保持着全能性,是因为其中含有本物种生长发育所需要的全套遗传物质。123456789101112136.对来自同一人体的肌细胞、神经细胞、白细胞的比较,下列叙述正确的是(

)A.虽然各细胞的生理功能有所不同,但细胞膜的基本支架相同B.因为各种体细胞细胞核中的遗传信息不同,所以形态、功能不同C.虽然各细胞形态大小不同,但细胞中含量最多的都是蛋白质D.因为来自同一人体,所以各种细胞中的线粒体含量相同A12345678910111213解析虽然各细胞的生理功能有所不同,但都是由磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架,A项正确;肌细胞、神经细胞、白细胞来自同一人体,细胞核中的遗传信息是相同的,但不同细胞选择表达的基因不同,所以细胞的形态、功能不同,B项错误;细胞中含量最多的是水,C项错误;来自同一人体的细胞是经有丝分裂和分化形成的,有丝分裂过程中线粒体是随机分配的,分化过程不改变细胞中线粒体数量,所以各细胞中线粒体含量不一定相同,D项错误。123456789101112137.神经干细胞分裂后,产生两种“命运”不同的子细胞,一种将继续分裂,其细胞中线粒体发生融合;一种将分化成神经细胞,其细胞中线粒体发生裂变。下列叙述不正确的是(

)A.细胞中遗传物质不同决定了子细胞“命运”不同B.线粒体发生裂变有利于子细胞的功能趋向于专门化C.“命运”不同的两种子细胞中蛋白质的种类不完全相同D.人体内神经干细胞分化为神经细胞的过程不可逆A12345678910111213解析同一个体中不同细胞的遗传物质相同,决定子细胞“命运”不同的是基因选择性表达,A项错误;线粒体发生裂变使细胞内线粒体数量增加,可提供更多的能量,有利于子细胞的功能趋向于专门化,B项正确;由于基因选择性表达,“命运”不同的两种子细胞中蛋白质的种类不完全相同,C项正确;自然状态下,细胞分化是不可逆的,因此人体内神经干细胞分化成神经细胞的过程不可逆,D项正确。123456789101112138.(多选)高度分化的体细胞可被诱导成类似胚胎干细胞的iPS细胞。科学家培养iPS细胞获得角膜组织,将其移植给患者,患者术后视力恢复到可阅读书籍的程度。下列叙述正确的是(

)A.iPS细胞的全能性高于高度分化的体细胞B.获取iPS细胞过程中细胞的遗传物质发生改变C.获得角膜组织是基因选择性表达的过程D.iPS细胞有望解决器官移植供体短缺等问题ACD12345678910111213解析iPS细胞类似胚胎干细胞,其全能性高于高度分化的体细胞,A项正确;获取iPS细胞过程中细胞的遗传物质没有发生改变,B项错误;iPS细胞类似胚胎干细胞,能诱导分化形成不同的组织器官,获得角膜组织是基因选择性表达的过程,C项正确;iPS细胞类似胚胎干细胞,能诱导分化形成不同的组织器官,有望解决器官移植供体短缺等问题,D项正确。123456789101112139.(北京海淀高一期末)人的骨髓中有许多造血干细胞,这些造血干细胞(

)A.能分化形成人体所有类型的细胞B.与受精卵具有相同的DNA信息C.分化形成的细胞形态结构没有差异D.分化形成的细胞遗传信息完全不同B解析造血干细胞不能分化形成人体所有类型的细胞,只能分化成血细胞和免疫细胞;分化过程不改变细胞的遗传物质,因此造血干细胞和受精卵具有相同的DNA信息;分化形成的细胞形态结构、功能都有差异。1234567891011121310.下图是与细胞增殖和分化有关的图解,据图回答下列问题。

(1)图中A表示的是__________________________过程,B表示的是________________过程。

(2)图中e能合成血红蛋白,则b、c、d都________(填“能”或“不能”)合成血红蛋白。

(3)若a为植物细胞,而d能在体外条件下培养成一个植物体,说明d具有________性。

(4)图中的a、b、c、d、e五个细胞中,哪一个细胞的全能性最大?________。细胞增殖(或有丝分裂)细胞分化

不能

全能

a12345678910111213解析

(1)图中A、B分别表示细胞数目增多和形态改变,说明分别是细胞分裂和细胞分化。(2)不同细胞功能不同的根本原因是基因的选择性表达,因此,除e外都不能合成血红蛋白。(3)植物细胞能在体外条件下培养成一个植物体,说明植物细胞具有全能性。(4)细胞的分化程度越低,细胞的全能性越大。12345678910111213B组能力素养提升练11.同一植株的不同细胞,如叶肉细胞、表皮细胞、储藏细胞等,都由胚中相应细胞发育而来。下列叙述错误的是(

)A.胚中的细胞形成不同组织细胞的过程的实质是基因选择性表达B.同一植株的叶肉细胞和表皮细胞具有相同的遗传信息C.在同一植株的叶肉细胞和表皮细胞中,基因的表达情况完全相同D.在叶肉细胞和储藏细胞中都存在处于活动状态的基因C12345678910111213解析胚中的细胞形成不同组织细胞的过程属于细胞分化,细胞分化的实质是基因选择性表达,A项正确;由于同一植株的叶肉细胞和表皮细胞都由同一个受精卵发育而来,因此具有相同的遗传信息,B项正确;同一植株形成叶肉细胞和表皮细胞属于细胞分化,而细胞分化的实质是基因的选择性表达,即不同的细胞内表达的基因不完全相同,C项错误;叶肉细胞和储藏细胞属于分化后形成的细胞,细胞内选择性表达奢侈基因,因此二者都存在处于活动状态的基因,D项正确。1234567891011121312.(多选)脐带血中有多种类型的干细胞,能够产生不同种类的体细胞,如骨细胞、神经细胞、肝细胞、内皮细胞和成纤维细胞等。关于脐带血干细胞,下列说法错误的是(

)A.脐带血干细胞能分化成不同种类的体细胞,这是基因选择性表达的结果B.脐带血中的造血干细胞可以分化成各种血细胞,体现了细胞的全能性C.细胞分化使得细胞中的蛋白质、RNA、遗传物质都发生了稳定性变化D.动物体细胞的细胞核具有全能性,是因为细胞核含有该动物几乎全部的遗传物质BC12345678910111213解析脐带血干细胞具有分裂和分化能力,能分化成不同种类的体细胞,这是基因选择性表达的结果,A项