人教版生物必修一同步学案第6章第2节 细胞的分化Word文档下载推荐.docx
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1.细胞分化的概念和过程
(1)据图归纳细胞分化的概念:
(2)细胞分化的过程:
复杂生物体所有体细胞都是由一个受精卵经过有丝分裂形成的,因此细胞分化形成的各种细胞的细胞核内遗传物质没有发生变化。
2.细胞分化的特点
(1)将蛙的原肠胚时期将来发育成后肢的部分细胞移植到将来发育成背部的细胞中,这部分细胞不会随着周围细胞发育成背部,而是继续沿着原有的分化方向发育成一条后肢。
这种现象说明细胞分化具有稳定性(不可逆性)。
(2)细胞分化发生在生物体的整个生命进程中,在胚胎时期达到最大限度,说明细胞分化具有持久性。
(3)细胞分化在生物界中普遍存在,是生物个体发育的基础,说明细胞分化具有普遍性。
3.细胞分化的实质(原因)
据图,A、B基因中,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。
因此,细胞分化的实质是基因的选择性表达。
4.细胞分化的意义
(1)多细胞生物只有通过细胞分化才能形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官,所以说细胞分化是个体发育的基础。
(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。
5.阅读教材P117~P118,观察图6-8、6-9、6-10,回答下列问题:
(1)从细胞水平和分子水平上分析:
同种生物的不同细胞其结构和功能不同的原因?
提示:
细胞水平:
细胞分化的结果。
分子水平:
基因选择性表达的结果。
(2)由同一细胞增殖产生、经过细胞分化形成的各种细胞内,细胞器数目、细胞质基质成分相同吗?
不同。
因为分化形成的各种细胞的功能不同,所以细胞内的细胞器数目、细胞质基质成分不同。
(3)细胞分化后,其内的遗传信息没有发生改变,因为生物体的不同细胞均来自受精卵的有丝分裂,由于有丝分裂中遗传信息几乎不发生变化,因而同一生物体内不同细胞含有几乎相同的遗传信息。
[总结升华]
1.细胞分化的机制
(1)不同细胞中基因“执行情况”不同,即基因“选择性表达”,如胰岛细胞中胰岛素基因表达,抗体基因关闭,而浆细胞则与之相反。
(2)由于基因的选择性表达,导致含遗传信息相同的细胞中mRNA和蛋白质“各不相同”,从而导致出现细胞形态、结构或生理功能的“与众不同”(即分化)。
2.对细胞分化过程的理解
(1)从细胞水平分析:
细胞的形态、结构和功能发生改变。
(2)从亚显微结构水平分析:
细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。
(3)从分子水平分析:
①蛋白质角度:
蛋白质种类、数量、功能发生改变。
②基因角度:
基因选择性表达,即遗传信息的执行情况不同,这是细胞分化的根本原因。
3.细胞分裂、细胞分化与个体发育的关系
(1)图示:
(2)联系:
个体发育是细胞分裂、细胞分化的结果。
大多数多细胞生物是由受精卵发育而来的,在细胞分裂的基础上,通过细胞分化逐渐发育为成体,其中,细胞分化是生物个体发育的主要过程。
【归纳拓展】 管家基因与奢侈基因
(1)相关概念
①管家基因:
所有细胞中均表达的一类基因,其产物(蛋白质)是维持细胞基本生命活动所必需的。
如呼吸酶基因、ATP合成酶基因等。
②奢侈基因:
不同类型细胞中特异性表达的基因,其产物蛋白质赋予各种类型细胞特异的形态结构特征与功能。
如抗体基因、胰岛素基因等。
(2)示例分析
受精卵分化产生肌细胞和胰岛B细胞,两种细胞所含的遗传信息相同。
但是肌细胞中编码肌动蛋白和肌球蛋白的遗传信息得到执行,编码胰岛素的遗传信息没有执行;
而在胰岛B细胞中编码胰岛素的遗传信息得到执行,编码肌动蛋白和肌球蛋白的基因没有执行。
[对点演练]
1.判断正误
(1)细胞分化是个体发育的基础。
( )
(2)单细胞生物的细胞分化现象更加明显。
(3)细胞分裂是细胞分化的基础。
(4)细胞分化过程中细胞内的遗传物质种类发生了变化。
(5)细胞分化的方向在胚胎早期已经决定,一般不能逆转。
(6)生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果。
(7)细胞分化导致细胞的数目增加。
答案:
(1)√
(2)×
(3)√ (4)×
(5)√ (6)√ (7)×
2.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
解析:
选B 题中甲、乙、丙是同一受精卵经过增殖、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选择性表达,即遗传信息的表达情况不同。
高度分化的细胞,只要给予适当的条件,仍然可发育成一个完整的个体,这种潜能就是细胞的全能性。
请结合下列材料,探究细胞全能性的原理和应用。
1.植物细胞全能性(以胡萝卜的组织培养为例)
(1)根据图示回答下列问题:
①一个高度分化的植物细胞经过细胞分裂和细胞分化,最终形成了完整的植物体,这说明植物细胞整体具有全能性。
②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器官,这说明植物细胞全能性的表达需要在离体条件下进行。
③图中试管内的培养液应该含有植物激素、无机盐和糖类等物质。
(2)细胞全能性表达的条件
①离体(必要条件)。
②一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)。
③适宜的条件(适宜的温度、pH等)。
(3)植物细胞全能性的应用:
可以利用植物组织培养技术,对花卉和蔬菜等作物进行快速繁殖,还可以和基因工程结合培育作物新类型。
2.动物细胞全能性(以克隆羊的培育过程为例)
根据上图回答下列问题:
(1)如果直接用B羊的乳腺细胞进行培养,不能发育成完整个体,说明动物分化的体细胞全能性受到限制,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B羊一致。
3.细胞的全能性
(1)分化的细胞仍具有全能性的原因:
已分化的细胞一般都有一套和受精卵相同的遗传物质,因此,分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。
(2)断尾的小壁虎再次长出新的尾巴不属于细胞的全能性。
(3)全能性的比较
一般来说,分化程度越高,细胞表达潜能越弱,全能性越低;
但是生殖细胞分化程度高,全能性也较高。
据此比较下列细胞全能性的大小(填“>”或“<”):
①植物细胞>动物细胞。
②受精卵>生殖细胞>体细胞。
③叶肉细胞<形成层细胞。
1.干细胞
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
按分化潜能的大小,干细胞基本上可分为3种类型:
①全能干细胞:
具有形成所有组织器官的潜能,如胚胎干细胞;
②多能干细胞:
具有分化出多种组织细胞的潜能,如造血干细胞;
③专能干细胞:
只能分化成某一类型细胞,如神经干细胞。
2.细胞全能性表达的类型
3.细胞分化与细胞的全能性
细胞分化
细胞的全能性
原因
细胞内基因选择性表达
含有本物种全套遗传物质
特点
持久性、稳定性、不可逆性、普遍性
①分化程度的高低与全能性大小呈负相关
②全能性比较:
受精卵>配子>体细胞
结果
形成形态、结构、生理功能不同的细胞群
形成新的个体
【易错警示】
(1)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物种遗传特性所需要的全套遗传物质,因而理论上都具有全能性。
(2)一般来说,细胞分化程度越高,如叶肉细胞,全能性越难表达;
细胞分化程度越低,如分生区细胞、动物干细胞等,全能性就越高。
(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。
(4)确认是否体现全能性,必须参照“起点”与“终点”,即起点为“离体的细胞组织或器官”,终点为“完整个体”,不能达到“完整个体”的,不可称作实现了全能性。
故全能性表达的标志:
已分化的细胞能形成完整的个体。
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,一定能表现出全能性
选A 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.下列有关植物细胞全能性的叙述,正确的是( )
A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因
B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C.植物细胞的全能性是植物体细胞杂交技术的理论基础
D.植物体内某些体细胞没有表现全能性其原因是所含基因不同
选B 植物体的体细胞和生殖细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因,A错误;
植物细胞表现全能性的前提条件是离体,B正确;
植物细胞的全能性是植物组织培养技术的理论基础,C错误;
同一植物体内所有的体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的,都具有相同的基因,D错误。
1.细胞分化的实质是( )
A.基因组的改变
B.基因的选择性表达
C.细胞器数量和种类的变化
D.细胞亚显微结构的变化
选B 细胞分化的实质是基因的选择性表达,从而导致细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异。
2.以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是( )
A.从一粒菜豆种子长成一棵植株
B.用植物激素培育无子果实
C.用一小片土豆叶片,培养成一株完整的植株
D.杂交育种
选C 已分化的离体的细胞、组织或器官发育成完整的个体可体现细胞的全能性。
3.植物细胞表现出全能性的必要条件是( )
A.给予适宜的营养和外界条件
B.导入其他植物细胞的基因
C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件
D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内
选C 离体的植物细胞、组织、器官,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下,可以表现出全能性,发育成完整的植株。
4.如图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程,请据图回答:
(1)区分细胞①与植物细胞最主要的依据是________,细胞②不能无限长大的原因有________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
(2)c过程是__________,该过程中遗传物质________。
(3)在制备细胞膜的时候选取的实验材料是________________________,原因是________________________________________________________________________
(4)a、b过程是__________,参与a、b过程的无膜细胞器有________________________________________________________________________。
(1)有无细胞壁 细胞核中的DNA不会随细胞增大而增加 细胞的表面积与体积的比例关系限制了细胞的长大
(2)细胞分化 不变 (3)哺乳动物成熟的红细胞 无细胞壁的保护且无核膜和各种细胞器膜 (4)细胞的生长和分裂 核糖体、中心体
【基础题组】
1.细胞分化过程中,一般不会出现的是( )
A.细胞表面结构的改变
B.细胞器种类和数量的改变
C.蛋白质种类和数量的改变
D.细胞核中遗传物质的改变
选D 细胞分化的过程即基因选择性表达的过程,细胞核中遗传物质并未发生改变。
2.关于细胞全能性的理解不正确的是( )
A.动物细胞培养获得大量骨髓瘤细胞,证明了动物体细胞也具有全能性
B.细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在因素
C.经植物组织培养得到的试管苗,是植物细胞在一定条件下表现全能性的结果
D.大量的科学事实证明,高度分化的植物体细胞仍具有全能性
选A 细胞的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。
通过细胞培养获得大量骨髓瘤细胞是利用了细胞增殖的原理,不能说明动物体细胞具有全能性。
3.由细胞形态判断,下列细胞中最可能具有细胞周期的是( )
选B 由图可知,A是精子、C是肌细胞、D是神经细胞,均是已分化的细胞,丧失了分裂能力。
而B所示的细胞从形态上看,仍处于原始状态,没有分化,可连续分裂,具有细胞周期。
4.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。
下列对图的描述错误的是( )
A.a过程表示干细胞能自我更新
B.b、c过程表示干细胞具有分化能力
C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同
D.b过程形成的细胞直接组成器官,可供器官移植使用
选D 细胞分化形成不同的细胞和组织,不同组织组成器官,而不是细胞直接组成器官。
5.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.①② B.①③
C.②③D.①②③
选B 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都是由已分化的细胞经过培养形成可育的植株,体现了细胞的全能性。
用植物的种子繁殖后代是有性生殖,不能体现细胞的全能性。
6.胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞,可以进一步分裂、分化成各种组织干细胞,再进一步分化成各种不同的组织。
下列叙述不正确的是( )
A.各种组织干细胞分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果
B.胚胎干细胞有细胞周期,神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期
C.造血干细胞分化形成红细胞、白细胞的过程是不可逆的
D.肝脏干细胞分化成肝脏细胞的过程体现了细胞的全能性
选D 肝脏干细胞分化成肝脏细胞的过程未体现细胞的全能性,因为全能性必须形成完整的个体。
7.细胞的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。
有关说法正确的是( )
①胡萝卜韧皮部细胞经组织培养产生了完整植株,证明植物细胞具有全能性 ②将乳腺细胞的细胞核移植到去核卵细胞中培育而成的克隆羊多利,证明动物细胞具有全能性 ③骨髓中的造血干细胞能分化出各种血细胞,证明造血干细胞具有全能性 ④通过植物组织培养的方法快速繁殖花卉是利用了植物细胞的全能性
A.①④B.①②③
C.①②④D.①②③④
选A ②将乳腺细胞的细胞核移植到去核卵细胞中培育而成的克隆羊多利,证明动物细胞的细胞核具有全能性。
③骨髓中的造血干细胞能分化出各种血细胞,但不能培养出个体,不能证明造血干细胞具有全能性。
8.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,而趁机逃跑,约50天后,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.再生体现了细胞的全能性
选D 上述现象是细胞分裂、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,如果适应环境则保留下来,不适应环境则被淘汰。
因为没有形成新个体,所以没有体现细胞的全能性,只是单纯的再生现象。
【能力题组】
9.下表为环腺苷酸(AMP)和环鸟苷酸(GMP)浓度(M1、M2、M3、M4表示浓度,且M1<
M2<
M3<
M4)对细胞分化的影响情况(“+”表示促进分化,“-”表示抑制分化),下列叙述正确的是( )
浓度
M1
M2
M3
M4
AMP
-
+
++
+++
GMP
--
A.AMP和GMP的浓度对细胞分化具有调控作用
B.AMP浓度增加时,则促进细胞分裂
C.GMP浓度增高时,则促进细胞分化
D.AMP和GMP对细胞分裂没有影响
选A 从表中分析可知,GMP的浓度增高时,抑制细胞的分化;
而AMP的浓度增高时,促进细胞分化。
所以两种物质的浓度高低对细胞分化具有调控作用。
10.高等动物成熟个体体内绝大多数处于分化终端的细胞( )
A.具有相同的遗传物质
B.具有细胞周期和发生癌变的可能
C.具有相同的形态和功能
D.细胞膜上的蛋白质种类相同
选A 高等动物成熟个体体内绝大多数处于分化终端的细胞(即高度分化的细胞)都来自受精卵的有丝分裂,正常情况下这些细胞都有相同的遗传物质,A项正确。
高度分化的细胞不再进行分裂,不具有细胞周期,B项错误。
细胞分化是基因选择性表达的结果,不同的细胞表达的基因有所不同,故形态和功能不尽相同,C项错误。
不同细胞的形态、结构和功能不同,细胞膜上的蛋白质种类也不尽相同,D项错误。
11.分析以下事实:
①某植物韧皮部细胞通过培养能发育成完整植株;
②某动物乳腺细胞核移入去核卵细胞中,能发育成有生殖能力的绵羊。
基于以上事实,下列选项错误的是( )
A.高度分化的动物细胞都具有全能性
B.高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性
C.分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中,并未消失
D.高度分化的植物细胞具有全能性
选A 事实①可证明植物细胞的全能性,事实②只能证明动物细胞的细胞核具有全能性。
细胞具有全能性的原因是生物体的每个细胞中都含有该物种的全套遗传物质,都有发育成完整个体所必需的全部基因。
12.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.DNA解旋酶基因D.核糖体蛋白基因
选A 只有在红细胞中,控制血红蛋白合成的基因才能选择性地表达。
而ATP合成酶基因、DNA解旋酶基因、核糖体蛋白基因几乎在每一个具有生命活动的细胞中都要表达,而且分别合成ATP合成酶、DNA解旋酶、核糖体蛋白。
13.根据如图回答下列问题。
(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细胞的________、________、________不同,因此它属于不同的________。
(5)①~⑤所示各细胞群中,具有分裂能力的是标号________所示细胞群。
从①→②、①→④的过程中,细胞在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异,这种变化叫做细胞分化。
①→③细胞数目增多,这是细胞增殖。
③→⑤细胞的体积由小变大,这是细胞生长。
①③⑤三个细胞群的细胞具有分裂增殖能力。
(1)细胞分化
(2)细胞增殖 (3)细胞生长
(4)形态 结构 生理功能 组织 (5)①③⑤
14.根据下面的图示,完成下列问题。
(1)图中①②分别表示多细胞生物细胞分裂和________过程,是多细胞生物生长、发育、繁殖、遗传和变异的基础。
(2)若细胞C是成熟的红细胞,那么细胞A是________,主要分布在________,对于白血病人来说,医学上常采用________________的方法,使患者正常的造血及免疫功能得以重建。
(3)成熟红细胞中无核、无________(细胞器),所以红细胞中呼吸作用的方式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(填反应式)。
原核细胞的无核与成熟红细胞的无核相比,原核细胞具有________。
成熟红细胞具有运输氧气的能力与细胞内含有________有关。
(1)经过②过程后,细胞形态发生了改变,故②为细胞分化过程。
(2)红细胞是由造血干细胞分化而来的,故A是造血干细胞。
目前,白血病患者常通过骨髓移植,植入正常人的造血干细胞,使患者正常造血及重
建免疫功能。
(3)成熟红细胞中无各种细胞器,故呼吸方式只能是无氧呼吸。
原核细胞与真核细胞相比,原核细胞具有拟核。
(1)细胞分化
(2)造血干细胞 骨髓 骨髓移植(造血干细胞移植) (3)线粒体 C6H12O6
2C3H6O3+少量能量 拟核 血红蛋白
15.美国科学家将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养,由单个细胞发育成完整的新植株(如图所示)。
分析回答:
(1)所用的技术是________。
(2)分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过______分裂完成的。
(3)细胞团中的相同的细胞在发育成胚状体和植株的过程中,形态、结构和生理功能逐渐向不同的方向发生了变化,这种现象叫做细胞的________。
(4)本实验说明高度分化的植物细胞仍有发育成完整植株的能力,也就是说________。
(5)大量的科学实验证明,高度分化的动物细胞,它的________仍然保持着________性,这是因为它含有保持本物种遗传特性所需要的全套________。
本题图中,从单个植物细胞到培育出试管植物,采用了植物组织培养技术,单个植物细胞经历了细胞的分裂、分化才发育成植株,体现了植物细胞的全能性。
动物细胞的全能性受到限制,但细胞核的全能性在一定条件下可以实现。
(1)植物组织培养
(2)有丝 (3)分化 (4)植物细胞具有全能性 (5)细胞核 全能 遗传信息
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