1、第二节第二节 细胞分化细胞分化、衰老和凋亡衰老和凋亡 第第 1 课时课时 细胞分化和全能性细胞分化和全能性 学习目标 1.说出细胞分化的概念。2.理解细胞分化的特点、实质及意义。3.举例说明细胞 的全能性。 一一、细胞分化的概念及特点细胞分化的概念及特点 1.概念 2.举例：造血干细胞分化为红细胞、血小板、白细胞等。 3.特点 (1)细胞分化是一种持久性的变化。 (2)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象。 4.结果：能够增加细胞的类型，不同类型的细胞构成了生物体的组织和器官，执行不同的生 理功能。 5.意义：细胞分化是生物个体发育的基础。 6.实质：细胞分化与基因选择性的表达有关。 下图是细
2、胞分化的示意图，请分析： 1.A、B 基因中，细胞甲、乙含有的基因和表达的基因分别是哪种？ 答案 细胞甲含有的是 A 和 B 基因，表达的是 A 基因；细胞乙含有的是 A 和 B 基因，表达 的是 B 基因。 2.细胞甲、乙都要进行呼吸作用，都要合成相关的酶，据此推断细胞甲、乙中 DNA 和蛋白质 的种类是否相同？ 答案 DNA 相同，蛋白质不完全相同。 3.通过以上推理可知，细胞分化的实质是基因的选择性表达(程序性表达)。 4.细胞分裂和细胞分化与个体的生长发育有什么关系？ 答案 细胞分裂使细胞数量增多，是个体生长的基础；细胞分化使细胞种类增多，是个体发 育的基础。个体生长发育是细胞分裂和细
3、胞分化共同作用的结果。 关键点拨 细胞分化的实质是基因的选择性表达， 也就是在不同的细胞中表达的基因不完全 相同，但是细胞分化过程中遗传物质 DNA 是不变的。细胞分化使细胞种类增多，是个体发 育的基础。 1.图中甲、乙、丙分别表示某人体内的几种细胞，它们的形态、结构和功能各不相同的根本 原因是( ) A.DNA 的结构不同 B.遗传信息的表达情况不同 C.遗传物质不同 D.线粒体结构不同 答案 B 解析 题中甲、 乙、 丙是由同一个受精卵经过增殖、 分化形成的， 它们的遗传物质相同， DNA 的结构相同，线粒体的结构也相同，只是含量不同而已。它们的形态、结构和功能各不相同 的根本原因是基因的
4、选择性表达，即遗传信息的表达情况不同。 2.下列关于细胞分裂和细胞分化的叙述，错误的是( ) A.生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果 B.生物体通过细胞分化，细胞之间逐渐发生了稳定性的差异 C.细胞分裂是细胞分化的基础 D.细胞分化过程中细胞内的遗传物质发生了变化 答案 D 解析 个体发育首先是细胞经有丝分裂使细胞数目增多，在此基础上，不同细胞选择表达不 同的基因，从而实现细胞分化，但分化的细胞内含有相同的遗传物质；细胞分裂是细胞分化 的基础，细胞分化是基因选择性表达的结果。 深化拓展 从不同的水平分析细胞分化 (1)从细胞水平分析：是细胞形态结构和生理功能改变的结果。 (2)从亚显微
5、结构水平分析：是细胞器的数目及细胞质基质成分和功能改变的结果。 (3)从分子水平分析 蛋白质角度：是蛋白质种类、数量、功能改变的结果。 基因角度：基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因。 二二、细胞的全能性细胞的全能性 1.概念：已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。 2.斯图尔德实验 (1)过程： 胡萝卜根韧皮部的组织块 离体 诱导 愈伤组织 扩大培养 试管苗 移栽大田 胡萝卜植株。 (2)结论：离体的植物细胞能够发育成完整的植株。 3.植物组织培养技术 (1)原理：植物细胞的全能性。 (2)过程：将离体的植物组织或细胞在适宜的条件下培养成完整植株。 (3)意义：在较短的时间内繁
6、殖大量的苗木，产生较好的经济价值。 1.下图是胡萝卜的组织培养过程，请分析： (1)植物体上的细胞没有表现出全能性，而是分化成了不同的组织和器官，这说明植物细胞全 能性的表达需要什么条件？ 答案 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)图中试管里的培养液应该含有哪些物质？ 答案 植物激素、无机盐和糖类等物质。 (3)植物细胞具有全能性的根本原因是什么？ 答案 已分化的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个体所需要 的全部遗传信息。 2.下图是克隆羊的培育过程，请分析： (1)如果直接用 B 羊的乳腺细胞进行培养，能不能形成完整的个体？和植物细胞相比
7、，有什么 不同？ 答案 不能发育成完整个体。 这说明和植物细胞相比， 动物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)得到的克隆羊的性别等绝大部分的性状应该和哪只羊相同？ 答案 和 B 羊相同。 关键点拨 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， 其中植物激素 起着重要的作用；克隆动物的大部分性状和提供细胞核的个体相同。 3.下列关于细胞全能性的理解，正确的是( ) A.从理论上讲，生物体的每一个细胞都具有全能性 B.未脱离植株的幼叶，在适当的情况下能表现出全能性 C.在个体发育的不同时期，由于细胞内的基因发生变化，细胞不能表现出全能性 D.脱离了植株的芽
8、，一定能表现出全能性 答案 A 解析 生物体的每一个细胞都与受精卵具有相同的遗传物质，从理论上来说都具有全能性； 离体的植物组织在适宜条件下才能表现出全能性；在个体发育的不同时期，由于基因的选择 性表达，导致细胞不能表现出全能性而形成不同的组织、器官。 4.下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是( ) 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.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株 D.胡萝卜韧皮部细胞经组织培养发育成完整植株 答案 D 解析 A 项，“细胞全能性”是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，选项 A 所述内容是玉米的胚后发育过程；B
9、项，“全能性”的结果是得到完整新个体，而不是得到 细胞；C 项，由于题干中要求体现的是“体细胞全能性”，花粉属于生殖细胞；D 项，胡萝 卜韧皮部细胞是已分化的体细胞，经组织培养后得到了完整的新植株，故 D 正确。 易混辨析 “具有”全能性与“体现”全能性 (1)理论上活细胞都具有全能性。 (2)只有由细胞发育为完整个体，才能“体现”或“实现”细胞的全能性。 (3)胚胎干细胞经培育后形成心脏、肝脏等器官不是全能性的体现，原因是并没有形成完整的 新个体。 1.下列叙述，正确的打“”，错误的打“”。 (1)细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率( ) (2)一般，同一个体不同分化细胞的遗
10、传信息相同( ) (3)同一个体骨髓干细胞与胰岛细胞的遗传信息不同，遗传信息的执行情况也不同( ) (4)同一植物体的叶肉细胞和贮藏细胞来自一群彼此相似的早期胚胎细胞( ) (5)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) 2.(2018 云南民族大学附属中学月考)在下列自然现象或科学研究成果中，能为“动物细胞具 有全能性”观点提供直接证据的是( ) A.壁虎断尾后重新长出尾部 B.蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂 C.用体外培养的皮肤治疗烧伤病人 D.小鼠腺细胞的自我复制 答案 B 解析 根据细胞全能性的概念判断，壁虎断尾后重新
11、长出尾部，用体外培养的皮肤治疗烧伤 病人，小鼠腺细胞的自我复制都是通过细胞的有丝分裂进行增殖的，均未发育成一个新的个 体，A、C、D 不符合题意；只有蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂符合细胞全能性的概念，B 符合题意。 3.(2019 牡丹江高一检测)下列关于细胞分裂和分化的描述，错误的是( ) A.细胞分裂产生的新细胞都可以分裂 B.已分化的细胞内蛋白质的种类和数量往往不完全相同 C.发生分化后的细胞一般不能进行细胞分裂 D.细胞分化前后细胞数目不变 答案 A 解析 细胞分化的实质是基因的选择性表达， 使细胞内蛋白质的种类和数量往往不完全相同， B 正确； 发生分化后的细胞， 一般不能进行细胞分
12、裂， C 正确； 细胞分化会改变细胞的种类， 但不会改变细胞的数目，D 正确。 4.下列四幅图表示人体细胞的生命现象，其中一定属于细胞分化的是( ) 答案 D 解析 在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的后代，在形态、结构和生理功能 上逐渐发生稳定性差异的过程叫细胞分化， 其结果是细胞的种类增加。 图中A属于细胞生长， B 属于细胞分裂，C 属于受精作用，D 属于细胞分化。 5.如图是某细胞增殖和分化的概念图，据图回答下列有关问题： (1)A 表示的是_过程，B 表示的是_过程。 (2)b、c、d、e 具有相同的_。 (3)若 e 能合成血红蛋白，则 b、c、d 都_(填“不能”或“能
13、”)合成，其主要原因是 _。 (4)若 a 为植物细胞，而 d 能在体外条件下培养成一个植物体，则说明 d 具有_性。 (5)a、b、c、d、e 这五个细胞相比，哪一个细胞的全能性是最高的？_。 (6)由相同的 b 或相同的 c 共同组成的结构层次叫_，由 b、c、d、e 共同组成的结构层次 叫_。 答案 (1)细胞增殖 细胞分化 (2)遗传信息(或染色体、遗传物质) (3)不能 控制合成血红蛋白的有关基因处于关闭状态 (4)全能 (5)a (6)组织 器官 解析 (1)A 过程是一个细胞分裂成多个细胞的过程，是细胞增殖过程；B 过程是分裂后的细 胞形成各种不同形态、结构和生理功能的细胞的过程，是细胞分化过程。(2)细胞分化不会导 致遗传物质改变， 已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传信息， 所以 b、 c、d、e 具有相同的遗传信息(或染色体、遗传物质)。(3)细胞分化是基因在特定时间和空间条 件下选择性表达的结果，e 能合成血红蛋白，其他种类的细胞内控制合成血红蛋白的基因自 然关闭。(4)植物细胞的全能性较高，可以在体外条件下培养成一个植物体。(5)一般分裂能力 越强的细胞，全能性越高。a 细胞的分裂能力最强，所以全能性最高。(6)形态相似，结构、 功能相同的细胞联合在一起构成组织，不同的组织按照一定的次序结合在一起构成器官。