版高中生物必修1学案521 细胞分化和细胞的全.docx
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版高中生物必修1学案521细胞分化和细胞的全
细胞分化、衰老和凋亡
第一课时 细胞分化和细胞的全能性
学习目标
1．概述细胞分化的概念、特点和实质（重难点）。
2.概述细胞全能性的概念。
|基础知识|
一、细胞分化
1．个体的发育
（1）通过细胞分裂，细胞数量越来越多；
（2）细胞在形态、结构和功能上发生特异性的变化。
2．细胞分化
（1）概念：
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。
（2）实质：
基因选择性表达的结果。
（3）结果：
有序的细胞分化能够增加细胞的类型，进而由不同类型的细胞构成生物体的组织和器官，执行不同的生理功能。
3．实例：
骨髓干细胞的分化
骨髓干细胞
二、细胞的全能性
1．植物细胞的全能性
（1）概念：
植物体中单个已经分化的细胞具有发育成完整个体的全部遗传物质，在适宜的条件下，仍然具有发育成完整个体的潜能。
（2）实现的条件：
离体的植物组织或细胞。
2．植物组织培养
（1）原理：
植物细胞的全能性。
（2）含义：
将离体的植物组织或细胞培育成正常植株的技术。
（3）基本过程：
离体细胞
愈伤组织
胚状体
试管苗―→新植株
（4）意义
①研究离体组织或细胞在不受植物体其他部分干扰条件下的生长和分化规律。
②人们可以通过改变其培养条件来影响它们的生长和分化。
3．应用
（1）将离体的植物组织或细胞培育成正常植株的技术，如花药离体培养技术、茎尖分生组织无病毒植株培养技术等。
（2）研究植物器官、组织和细胞的生长、分化和发育规律，解决植物形态建成中的一些理论问题。
|自查自纠|
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）细胞分化后遗传物质会发生一定改变。
（ ）
（4）细胞全能性是指已分化的细胞，仍具有发育成完整个体的潜能。
（ ）
（5）植物组织培养说明高度分化的植物细胞具有全能性。
（ ）
（6）种子萌发成植株体现了细胞的全能性。
（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）× （4）√ （5）√ （6）×
|图解图说|
细胞分化形成不同形态、结构和功能的细胞
★细胞具有全能性与细胞全能性的表达不是一个概念，全能性表达的终点是形成新个体。
想一想
壁虎断尾后一段时间尾巴能重新长出，这一过程是否体现出细胞的全能性？
提示：
未体现出细胞的全能性，未发育成一个完整的个体。
探究点一 细胞分化
1．下表表示鸡的细胞所含有的基因和表达情况，其中“＋”代表“有”，“－”代表“没有”。
项目
类型
卵清蛋
白基因
β珠蛋
白基因
胰岛素
基因
卵清
蛋白
β珠
蛋白
胰岛素
输卵管细胞
＋
＋
＋
＋
－
－
成红细胞
＋
＋
＋
－
＋
－
胰岛素细胞
＋
＋
＋
－
－
＋
读上表可知：
细胞分化是基因选择性表达的结果。
2．由同一受精卵发育来的叶肉细胞、表皮细胞、储藏细胞为什么形态、结构、功能各不相同？
上述细胞的DNA数目有何关系？
提示：
（1）是细胞分化的结果，由于基因的选择性表达，导致细胞在形态、结构、功能上出现差异。
（2）上述细胞由同一受精卵发育而来，因此细胞的DNA数目相同。
3．细胞分化发生在生物体的什么时期？
提示：
生物体的整个生命进程中。
4．人体血液中每时每刻都有血细胞在死亡，但是血液中各种血细胞的数量却基本保持不变，为什么？
提示：
骨髓造血干细胞不断增殖产生新细胞，并分化成相应的血细胞，维持了血细胞总量基本不变。
5．细胞分化与细胞分裂有何联系？
提示：
（1）细胞的分裂与分化往往是相伴相随的，常常表现出边分裂边分化的现象；
（2）随着细胞分化程度的增进，细胞的分裂能力逐渐下降，最后高度分化的细胞同时失去了分裂能力，这种现象从另一个侧面也反映出两者之间的伴随关系；
（3）细胞的分化并不是单个细胞或少数细胞的孤立变化，而必须以细胞增殖生成的一定数量的细胞作基础。
【总结归纳】
1．细胞的分化
（1）细胞分化的过程：
在细胞外观尚未出现明显变化之前，细胞分化的前途就由遗传信息的执行情况决定了。
分化的细胞内首先出现化学物质的变化，如结构蛋白和催化化学反应的酶不同，进而出现细胞形态、结构和生理功能上的不同。
细胞分化过程如下图所示：
（2）细胞分化的原因：
①在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况是不同的，例如在红细胞中，与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态，与肌动蛋白合成有关的基因则处于关闭状态，而在肌细胞中则相反。
②正是由于不同细胞表达出来的基因不同，转录、翻译成不同的蛋白质，从而引起细胞形态和功能的不同，因而细胞之间就出现了差异。
如下图所示：
（3）细胞分化的特点：
①持久性：
细胞分化贯穿于整个生命进程中，即在生物的一生中时刻都在发生着细胞的分化。
②稳定性和不可逆性：
一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
③普遍性：
细胞分化在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础。
④不变性：
分化后细胞内的遗传物质并未发生变化。
例如同一生物体内肝脏细胞和神经细胞内的遗传物质是相同的。
（4）细胞分化的结果：
经过细胞分化，在多细胞生物体内就会形成不同的细胞或组织。
（5）细胞分化的意义：
①细胞分化是生物个体发育的基础，多细胞生物只有经过细胞分化才能形成具有特定结构、功能的组织和器官。
②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
2．细胞分裂、分化与个体发育的关系
【例1】 细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。
下列属于奢侈基因的是
（ ）
A．血红蛋白基因B．ATP合成酶基因
C．呼吸酶基因D．核糖体蛋白基因
尝试解答
解析 奢侈基因既然是选择性表达，说明它只在特定细胞内表达。
血红蛋白基因只在红细胞内表达，因此血红蛋白基因是奢侈基因。
而ATP合成酶、呼吸酶、核糖体蛋白广泛存在于多种细胞中，其基因的表达不具有选择性，因此这些基因不是奢侈基因。
答案 A
【跟踪训练】
1．在人体内细胞正常分化过程中，不会出现的是
（ ）
A．细胞形态发生改变
B．细胞器数量发生改变
C．细胞的功能发生改变
D．细胞内遗传物质发生改变
解析 细胞分化的结果是形态、结构及功能发生稳定性的差异，细胞分化的实质是细胞中基因选择性表达，遗传物质没有发生改变。
答案 D
探究点二 细胞的全能性
1．结合教材P103图5－9思考：
该实验能证明植物细胞具有生长发育的全能性吗？
为什么？
提示：
能。
该实验取胡萝卜根韧皮部的组织块经培养形成了完整的胡萝卜植株，证明了植物细胞具有发育的全能性。
2．为什么已分化的细胞仍具有全能性？
提示：
已分化的细胞都由受精卵经有丝分裂而来，都具有和受精卵相同的全套遗传物质。
3．细胞的全能性指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，这里为什么强调“潜能”二字？
提示：
分化后的细胞尽管在形态、结构、功能上发生了变化，但仍保留着保持本物种遗传特性的全套基因，基因并未因分化而丢失或改变，所以高度分化的细胞仍然具有发育成完整个体的能力，要真正实现全能性的表达，往往需要给予一定的条件，这种潜在的能力才可以实现表达。
4．根据植物细胞全能性的有关内容，你认为人体成熟的红细胞具有全能性吗？
提示：
不具有。
细胞具有全能性的前提是细胞核中拥有发育成完整个体所必需的全部基因，由于人的成熟的红细胞没有细胞核，故已丧失全能性。
5．干细胞具有一定的分裂和分化能力，随着医学技术的发展，人们有望通过诱导干细胞发育成特定的组织或器官，此技术将会给需要器官移植的患者带来福音。
根据以上材料，思考下列问题：
（1）诱导干细胞发育成特定的组织或器官是否体现了细胞的全能性？
提示：
不能体现出全能性。
因为只是发育形成组织或器官，而没有发育成完整个体。
（2）总结判断体现细胞全能性的条件。
提示：
判断体现全能性需满足以下两个条件：
①发育的起点是高度分化的组织或细胞。
②发育的终点是完整的生物个体。
1．体细胞具有全能性的原因
由于体细胞一般是通过有丝分裂增殖而来的，一般已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质。
因此，已分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能。
在适宜的条件下，有些已分化的细胞具有恢复分裂、重新分化发育成完整新个体的能力。
2．细胞在生物体内没有表现全能性的原因
在生物体内细胞不表现全能性，而是分化为不同的组织、器官，其原因在于基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。
3．实现植物细胞全能性的条件
离体（必要条件）、一定的营养物质（水、无机盐、维生素、氨基酸等）、激素（细胞分裂素、生长素）、适宜的条件（适宜的温度、pH）。
4．细胞分化与细胞的全能性
细胞分化
细胞全能性
原理
细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传物质
特点
①持久性：
细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中；
②稳定和不可逆性：
一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡；
③普遍性：
生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础
①高度分化的植物体细胞具有全能性（植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下，才能表现其全能性）；
②动物已分化的体细胞全能性受到限制，但细胞核仍具有全能性
结果
形成形态、结构和功能不同的细胞
形成新的个体
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
关系
①两者的遗传物质都不发生改变；
②细胞分化程度越高，具有的全能性越小
【例2】 下列实例中能体现细胞全能性的是
（ ）
①用胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株
②植物用种子繁殖后代
③用烟草某种组织培养出了可育的完整植株
A．①②B．①③
C．②③D．①②③
尝试解答
解析 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。
其中①和③都是属于由分化的细胞或组织经过培养形成可育的植株，体现了细胞的全能性。
植物用种子繁殖后代，实际上就是由一个受精卵，通过细胞的增殖和分化发育成的新个体，所以是由未经分化的细胞（受精卵）发育成新个体的过程，因此不能体现细胞的全能性。
答案 B
【跟踪训练】
2．下列关于细胞全能性的理解，正确的是
（ ）
A．从理论上讲，生物体的每一个体细胞都具有全能性
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，一定能表现出全能性
解析 生物体的每一个体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。
答案 A
知识脉络
要点晨背
1.受精卵经过细胞分裂、生长和分化，形成了形态、结构和功能各不相同的细胞，并进一步构成组织和器官。
2.细胞分化是由同一种类型的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态结构和生理功能上形成稳定性的差异，产生不同的细胞类群的过程，是基因选择性表达的结果。
3.植物细胞的全能性是指植物体中单个已经分化的细胞具有发育成完整个体的全部遗传物质，在适宜的条件下，仍然具有能够发育成完整植株的潜能。
1．下列与生物体正常生长发育密切相关的生理过程是
（ ）
A．细胞分裂B．细胞分化
C．细胞生长D．A、B、C均是
解析 生物体的生长与细胞分裂和细胞生长有直接关系；在细胞分裂的基础上通过细胞分化形成各种细胞，完成个体发育。
答案 D
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
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，不同细胞选择性表达不同的基因，从而实现细胞分化，但分化的细胞内含有相同的遗传物质。
分裂是分化的基础，分化是基因选择性表达的结果。
答案 D
3．在上海世博会上，荷兰馆展出该国的国花郁金香，鲜艳夺目，它是用名贵的郁金香品种的茎尖细胞人工培育而成的。
这一培育技术反映了
（ ）
A．细胞具有增殖的功能
B．细胞具有分化的功能
C．分化的细胞具有全能性
D．生物体具有顽强的生命力
解析 植物组织培养体现了细胞的全能性。
答案 C
4．骨髓移植是治疗白血病常用的有效方法之一，最主要的原因是移植骨髓中的造血干细胞可在患者体内
（ ）
A．正常生长B．增殖并分化成多种细胞
C．杀死癌细胞D．杀死各种病原菌
解析 白血病又称血癌，病人产生大量的异常白细胞，而正常的白细胞、红细胞和血小板产生量减少。
移植骨髓中的造血干细胞可以增殖分化形成各种血细胞，因此骨髓移植是目前治疗白血病的一种比较有效的方法。
答案 B
5．据下图回答问题：
（1）①→②、①→④的过程叫做。
（2）①→③的过程叫做。
（3）③→⑤的过程叫做。
（4）组成②③④的细胞的、和不同，因此它们属于不同的。
（5）①～⑤所示各细胞群中，具有分裂能力的是标号为的细胞群。
解析 分析图可以得出。
细胞群②③④均是来自细胞群①，②③④三个细胞群的细胞形态不同，结构基本相同（都有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核）。
依据形态结构与其功能相适应的原理，②③④细胞的功能不同，它们分别属于不同的组织。
①→②、①→④的过程中，细胞在形态、结构和生理功能上产生了稳定性差异，这种变化叫细胞分化，①→③过程中，一个细胞分裂成两个细胞，这是细胞分裂，③→⑤过程中，细胞的体积由小变大，这是细胞的生长。
①③⑤细胞群的细胞均具有分裂能力。
答案
（1）细胞分化
（2）细胞分裂
（3）细胞生长
（4）形态 结构 生理功能 组织 （5）①③⑤
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