2022年秋高中生物 第六章 細(xì)胞的生命歷程第2節(jié) 細(xì)胞的分化學(xué)案 新人教版必修1
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1、2022年秋高中生物 第六章 細(xì)胞的生命歷程 第2節(jié) 細(xì)胞的分化學(xué)案 新人教版必修1 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.說出細(xì)胞分化的概念及特點(diǎn)。(重點(diǎn)) 2.闡述細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)。 3.舉例說明細(xì)胞的全能性。(難點(diǎn)) 核心概念 細(xì)胞分化 細(xì)胞的全能性 干細(xì)胞 一、細(xì)胞分化及其意義 二、細(xì)胞的全能性 1.概念: (1)前提: 已經(jīng)分化 的細(xì)胞。 (2)本質(zhì):具有發(fā)育成 完整個(gè)體 的潛能。 2.基礎(chǔ):細(xì)胞中含有發(fā)育成完整個(gè)體所需要的 全部遺傳信息 。 3.植物細(xì)胞的全能性: (1)實(shí)驗(yàn)過程: 韌皮部 細(xì)胞 +
2、 完整的植株 含有 植物激素 、無機(jī)鹽和糖類等的培養(yǎng)液 (2)實(shí)驗(yàn)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。 4.動物細(xì)胞核的全能性: (1)實(shí)驗(yàn)過程: 乳腺細(xì)胞的 細(xì)胞核 + 去核 的卵細(xì)胞克隆動物 (2)結(jié)論:已分化的動物體細(xì)胞的 細(xì)胞核 仍具有全能性。 5.干細(xì)胞: (1)概念:是指動物和人體內(nèi)仍保留著少數(shù)具有 分裂 和 分化 能力的細(xì)胞。 (2)舉例:如人骨髓中的 造血 干細(xì)胞。 ?思考 1.人
3、是由受精卵發(fā)育而來的,有的細(xì)胞構(gòu)成了頭,有的細(xì)胞構(gòu)成了手,受精卵怎么會有這么多功能,你知道原因嗎? 提示:受精卵在進(jìn)行增殖的過程中,產(chǎn)生了細(xì)胞的分化。 2.同一受精卵分化的不同細(xì)胞內(nèi)核DNA的數(shù)目及結(jié)構(gòu)“完全”相同嗎? 提示:核DNA的數(shù)目及結(jié)構(gòu)相同,只是不同細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的情況不同。 3.全能性最強(qiáng)的細(xì)胞是什么細(xì)胞?動物細(xì)胞有沒有全能性? 提示:受精卵;動物細(xì)胞核具有全能性。 4.同一個(gè)體的神經(jīng)細(xì)胞和肌細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)相同嗎?產(chǎn)生不同細(xì)胞的原因是什么? 提示:相同。都是由受精卵經(jīng)有絲分裂發(fā)育而來的,產(chǎn)生不同的細(xì)胞是細(xì)胞分化的結(jié)果。 H 判斷題 1.細(xì)胞分化使細(xì)胞趨向?qū)iT化
4、,提高了機(jī)體生理功能的效率。( √ ) 2.不同分化細(xì)胞的遺傳信息相同。( √ ) 3.玉米種子萌發(fā)長成新植株體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。( × ) 4.骨髓干細(xì)胞與胰島細(xì)胞的遺傳信息不同,遺傳信息的執(zhí)行情況也不同。( × ) 5.同一植物體的葉肉細(xì)胞和貯藏細(xì)胞來自一群彼此相似的早期胚胎細(xì)胞。( √ ) 6.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)。 ( √ ) 7.干細(xì)胞是指動物和人體內(nèi)無分裂、有分化能力的細(xì)胞。( × ) 知識點(diǎn)1 細(xì)胞分化的過程及實(shí)質(zhì) Z 1.細(xì)胞分化的過程 (1)圖解 (2)分析 ①從細(xì)胞水平分析:細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)
5、生改變。 ②從亞顯微結(jié)構(gòu)水平分析: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從分子水平分析 a.蛋白質(zhì)角度:蛋白質(zhì)種類、數(shù)量、功能發(fā)生改變。 b.基因角度:基因選擇性表達(dá),即遺傳信息的執(zhí)行情況不同,這是細(xì)胞分化的根本原因。 2.實(shí)質(zhì)——基因的選擇性表達(dá) 同一個(gè)體各種細(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(基因的選擇性表達(dá)),如圖所示: 3.細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的比較 (1)細(xì)胞分裂與細(xì)胞分化的區(qū)別和聯(lián)系: 項(xiàng)目 細(xì)胞分裂 細(xì)胞分化 細(xì)胞變化 細(xì)胞數(shù)量增多 細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生穩(wěn)定性差異,細(xì)胞種類增多 發(fā)生時(shí)間 從受精卵開
6、始 發(fā)生在整個(gè)生命過程中 意義 保持了親子代細(xì)胞間遺傳性狀的穩(wěn)定性 保證了生物體正常發(fā)育 聯(lián)系 (1)細(xì)胞分裂是細(xì)胞分化的基礎(chǔ),兩者往往是相伴相隨的; (2)分化程度大,分裂能力則逐漸下降 知識貼士 ①在細(xì)胞分化的過程中遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變。 ②細(xì)胞分化是伴隨整個(gè)生命過程的,但在胚胎時(shí)期達(dá)到了最大程度。 D 典例1 關(guān)于細(xì)胞分化的說法正確的是( D ) ①分化是穩(wěn)定的,而且一般是不可逆的,一旦細(xì)胞沿一定的方向分化,便不會再回到原來的狀態(tài) ②細(xì)胞分化后,細(xì)胞中合成的蛋白質(zhì)不同 ③分化的結(jié)果是賦予不同種類的細(xì)胞特異的結(jié)構(gòu)和功能 ④一般不會出現(xiàn)細(xì)胞核遺傳物質(zhì)的
7、改變 ⑤細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá) A.②③④⑤ B.①②④⑤ C.①②③⑤ D.①②③④⑤ [解析] 細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,形成的蛋白質(zhì)不同,從而導(dǎo)致細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能不同,細(xì)胞分化具有穩(wěn)定性和持久性以及不可逆性,在分化時(shí)遺傳物質(zhì)一般不會出現(xiàn)變化。 〔變式訓(xùn)練1〕 關(guān)于細(xì)胞分化的敘述,下列說法錯(cuò)誤的是( C ) A.細(xì)胞分化與生物發(fā)育有密切關(guān)系 B.細(xì)胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象 C.細(xì)胞分化僅發(fā)生在胚胎時(shí)期 D.細(xì)胞分化是細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生穩(wěn)定差異的過程 [解析] 細(xì)胞分化是一種持久性的變化,它不僅發(fā)生在胚胎時(shí)期,也發(fā)生在生物
8、體的其他生命過程中,但在胚胎時(shí)期分化程度達(dá)到最大。 知識點(diǎn)2 細(xì)胞的全能性與干細(xì)胞 Z 1.細(xì)胞的全能性 (1)概念 細(xì)胞的全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。 (2)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞全能性的三個(gè)條件 ①離體:細(xì)胞脫離原來的母體,單獨(dú)培養(yǎng)。 ②一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素。 ③適宜的環(huán)境條件。 (3)細(xì)胞全能性與細(xì)胞分化的比較 項(xiàng)目 細(xì)胞分化 細(xì)胞全能性 原理 細(xì)胞內(nèi)基因的選擇性表達(dá) 含有本物種全套遺傳物質(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 大小 比較 細(xì)胞分化程度有高低之分:體細(xì)胞>生殖細(xì)胞>受精卵 細(xì)胞全能性有大小之
9、分:受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞(植物細(xì)胞>動物細(xì)胞) 關(guān)系 ①細(xì)胞分化不會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變,已分化的細(xì)胞仍具有全能性; ②一般說來,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 Y 細(xì)胞全能性的三點(diǎn)提示 (1)細(xì)胞全能性以產(chǎn)生完整個(gè)體為標(biāo)志,若無完整個(gè)體產(chǎn)生,則不能體現(xiàn)全能性。胚胎干細(xì)胞發(fā)育成各種組織、器官不能體現(xiàn)全能性。 (2)植物種子發(fā)育成植株不能體現(xiàn)全能性。 (3)動物細(xì)胞因具有該物種全套的遺傳物質(zhì);盡管沒有實(shí)驗(yàn)成功,但理論上具有全能性;而動物克隆只體現(xiàn)細(xì)胞核的全能性,二者并不矛盾。 2.干細(xì)胞 (1)概念:動物和人體內(nèi)仍保留少數(shù)具有分裂和分
10、化能力的細(xì)胞,這些細(xì)胞叫做干細(xì)胞。 (2)種類: ①根據(jù)干細(xì)胞的分化能力可分為: 全能干細(xì)胞:可以發(fā)育成完整的個(gè)體,如受精卵。 多能干細(xì)胞:可發(fā)育成多種組織和器官,如造血干細(xì)胞。 專能干細(xì)胞:可發(fā)育成專門的組織和器官,如神經(jīng)干細(xì)胞。 ②根據(jù)干細(xì)胞的來源可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞兩類。 知識貼士 證明細(xì)胞具有全能性實(shí)例的判斷 ——已分化的細(xì)胞 ——離體(體外培養(yǎng)) ——形成完整個(gè)體 D 典例2 下列哪種細(xì)胞的全能性最容易表達(dá)出來( B ) A.青蛙的上皮細(xì)胞 B.胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞 C.大白鼠的肝臟細(xì)胞 D.人的皮膚生發(fā)層細(xì)胞 [解析] 細(xì)胞全能
11、性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。從理論上講,每一個(gè)分化的細(xì)胞中都含有一整套控制該生物個(gè)體形成的遺傳物質(zhì)(基因),在合適的條件下,它們都有可能重新被激活并開始表達(dá),即重新分裂和分化。就目前的研究成果看,受精卵的全能性最高,其次是生殖細(xì)胞,再次是體細(xì)胞;動物細(xì)胞的全能性受到限制,不如植物細(xì)胞的全能性容易表達(dá)出來。 方法點(diǎn)撥:細(xì)胞全能性的比較 植物細(xì)胞>動物細(xì)胞; 受精卵>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞; 分裂能力強(qiáng)的細(xì)胞>分裂能力弱的細(xì)胞; 體細(xì)胞:分化程度低的體細(xì)胞>分化程度高的體細(xì)胞。 〔變式訓(xùn)練2〕 下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述錯(cuò)誤的是( A ) A.克隆綿羊“多利”的誕生證
12、明了動物細(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 [解析] 克隆綿羊“多利”的誕生僅表明了生物細(xì)胞核的全能性,不能說明整個(gè)動物細(xì)胞具有全能性。植物細(xì)胞具有全能性,分化程度越高,全能性也就越低。細(xì)胞具有全能性的根本原因是細(xì)胞核內(nèi)有本物種發(fā)育的全套遺傳信息。 細(xì)胞增殖、細(xì)胞生長及細(xì)胞分化的判斷 1.根據(jù)結(jié)果進(jìn)行判斷 細(xì)胞增殖的結(jié)果是細(xì)胞數(shù)目增加,細(xì)胞生長引起細(xì)胞體積增大,而細(xì)胞分化的結(jié)果是引起細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能三個(gè)方面的改變。 2.根據(jù)
13、圖解進(jìn)行判斷 細(xì)胞增殖和細(xì)胞分化在題目中往往會以圖解的形式表示,如圖所示。 (1)在過程①和③中,細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生了穩(wěn)定性差異,這種變化叫作細(xì)胞分化。細(xì)胞分化的結(jié)果是產(chǎn)生了不同的組織。 (2)過程②表示一個(gè)細(xì)胞分成兩個(gè)細(xì)胞,這是細(xì)胞的分裂。過程④表示細(xì)胞的體積由小變大,這是細(xì)胞的生長。 典例3 如圖表示人體骨髓造血干細(xì)胞的生命歷程。下列敘述中,錯(cuò)誤的是( A ) A.a(chǎn)過程表示細(xì)胞生長,該過程中細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的效率逐漸提高 B.b過程是細(xì)胞增殖,該過程是c過程的基礎(chǔ) C.c過程是細(xì)胞分化,該過程中基因進(jìn)行了選擇性表達(dá) D.三種血細(xì)胞一般不會再
14、變成細(xì)胞③或④ [解析] 細(xì)胞經(jīng)a過程后體積變大,所以該過程為細(xì)胞生長,細(xì)胞體積變大后,細(xì)胞表面積與體積的比值變小,細(xì)胞與外界環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換的效率降低,A項(xiàng)錯(cuò)誤。b、c過程分別是細(xì)胞增殖與細(xì)胞分化,細(xì)胞增殖是細(xì)胞分化的基礎(chǔ),細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果,B、C兩項(xiàng)正確。細(xì)胞分化一般是不可逆的,所以三種血細(xì)胞不會再變成細(xì)胞③或④,D項(xiàng)正確。 典例4動物和人體內(nèi)具有分裂和分化能力的細(xì)胞稱為干細(xì)胞。下列針對圖的敘述中,錯(cuò)誤的是( D ) 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
15、器官,可供器官移植使用 [解析] a過程表示干細(xì)胞通過分裂生成干細(xì)胞,即干細(xì)胞的自我更新;干細(xì)胞通過b、c過程形成了不同形態(tài)、結(jié)構(gòu)的細(xì)胞,故b、c過程為細(xì)胞的分化過程;細(xì)胞分化的原因是遺傳物質(zhì)(基因)的選擇性表達(dá),故三條途徑遺傳信息的表達(dá)是不同的;細(xì)胞分化形成的是各種細(xì)胞,各種細(xì)胞構(gòu)成多種組織,由不同組織再構(gòu)成器官。 1.細(xì)胞的分化 (1)概念:在個(gè)體發(fā)育過程中,相同細(xì)胞的后代,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)實(shí)質(zhì):不同細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生變化。(3)特點(diǎn):持久性,不可逆性。 (4)意義:細(xì)胞分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)iT化,有利于提高各種生理功能的效率。 2.細(xì)胞全能性 (1)概念:已經(jīng)分化的細(xì)胞,仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。 (2)體細(xì)胞具有全能性的原因:由于體細(xì)胞一般是通過有絲分裂增殖而來的,一般已分化的細(xì)胞都有一整套和受精卵相同的遺傳物質(zhì),因此,分化的細(xì)胞具有發(fā)育成完整新個(gè)體的潛能。 (3)動物細(xì)胞全能性:高度特化的動物細(xì)胞,從整個(gè)細(xì)胞來說,全能性受到限制。但是,細(xì)胞核仍然保持著全能性。 (4)植物細(xì)胞全能性:高度分化的植物細(xì)胞仍然具有全能性。 細(xì)胞的 分化
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