高中生物 521 细胞分化细胞的全能性同步导学案 苏教版必修1.docx
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高中生物521细胞分化细胞的全能性同步导学案苏教版必修1
2014--2015学年生物(苏教版)必修一同步导学案
5.2.1细胞分化、细胞的全能性
一、目标导航
1.学习目标
⑴通过细胞分化的概念及实例来说明细胞分化的过程、原因、特点及意义;
⑵ 能解释细胞具有全能性的原因;
2.学习重点
(1)能举例说明细胞的分化,理解细胞分化的实质;
(2)举例说明细胞的全能性;
3.学习难点
(1)细胞全能性的概念及实例。
二、知识网络
人体生命活动调节
三、导学过程
“导”—自主预习
一.细胞分化
1.概念:
由的细胞经细胞分裂后,逐渐在形态、结构和生理功能上形成,产生不同的细胞类群的过程。
2.时间:
发生于个体发育中,在达到最大程度。
3.结果:
形成种类的细胞和组织、器官。
4.特点:
具有稳定性、、不可逆性。
5.实质:
基因的结果。
6.意义:
(1)细胞分化是生物的基础。
(2)细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向,有利于提高 各种生理功能的效率。
7.细胞的全能性
⑴含义:
高度分化的细胞仍然具有发育成的潜能。
⑵原因:
细胞含有本物种全套的。
⑶植物组织培养:
(如胡萝卜韧皮部细胞一植株)所利用的生物学原理是植物细胞的,在培养基中加入植物激素、无机盐和糖类等物质,结果,这些细胞进行分裂和分化,形成一个细胞团,再分化出根、茎、叶→。
⑷植物组织培养的意义:
①花卉和蔬菜;②拯救物种; ③与基因工程相结合培育作物。
⑸干细胞:
动物和人体内保留着的少量具有和分化能力的细胞。
植物细胞的全能性:
植物体中单个已经分化的细胞具有发育成的全部遗传物质,在适宜条件下,仍然具有能够发育成完整新植株的潜能。
“学”—互动探究
探究一细胞分化及全能性的相关内容整合
阅读课本P86~P89相关内容,思考并小组讨论下列问题:
1.现实中,生物体中的细胞却形态各异功能不同的,为什么会导致细胞产生如此差异呢?
提示:
由一个受精卵发育而来的多细胞有机体,是由不同类型的细胞组成的.在个体发育过程中,一方面,通过细胞分裂,细胞数量越来越多;另一方面,细胞在形态,结构和功能上发生特异性的变化。
这样我们必须要接触到一个细胞分化的概念。
2.下列事实分别说明了细胞分化的哪一特征?
⑴细胞分化发生在整个生命进程中。
⑵黑色素细胞在体外培养30多代后仍能合成黑色素;离体培养的上皮细胞,始终保持为上皮细胞,而不会变成其他类型的细胞。
⑶造血干细胞→原红细胞→早幼红细胞→中幼红细胞→晚幼红细胞→成熟红细胞→死亡。
提示:
持久性稳定性不可逆性
3.细胞形态功能发生变化是否就属于细胞的分化?
请说明原因。
提示:
否。
由相同形态功能的细胞发育成形态和功能不同的细胞叫细胞分化。
衰老的细胞其细胞形态和功能也会发生变化,但不叫细胞分化。
细胞分化图解
4.细胞分化对个体发育有什么意义?
细胞分化是不是人类所特有的呢?
细胞分化的结果是什么?
提示:
细胞分化是个体发育的基础;是生物界中普遍存在的生命现象;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.红细胞和肌细胞等体细胞的遗传信息相同吗?
为什么最终的表现不同?
提示:
相同。
分析如下:
结论:
细胞分化是不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致(基因的选择性表达)。
6.蜜蜂的未受精的卵细胞发育成雄蜂能否证明了动物细胞具有全能性?
提示:
蜜蜂的卵细胞是高度分化的细胞,其不受精直接发育成雄蜂,符合细胞全能性的概念。
7.为什么已经分化的细胞具有全能性呢?
提示:
高度分化的细胞含有保持物种发育所需要的全套基因。
【经典回眸】下图中A、B、C是某一人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态(图中糖酵解表示细胞呼吸的第一阶段)。
据图得出下列结论中错误的是()
A.三种人体细胞有各自不同的形态,根本原因是基因选择性表达的结果
B.这三种细胞不可能是红细胞,细胞C可能是神经细胞,细胞A肯定是胰岛B细胞
C.三种细胞都可以将葡萄糖分解为丙酮酸
D.三种细胞的细胞核具有该生物的全套遗传物质,所以此三种细胞均具有全能性
【解析】据图分析知,这三种细胞都可以将葡萄糖分解为丙酮酸,因为其糖酵解酶的基因均能表达;由于图中细胞均不表达血红蛋白基因,因此这三种细胞不可能是红细胞,细胞C可能是神经细胞,由于细胞A的胰岛素基因表达,因此可以确定其是胰岛B细胞。
尽管三种细胞的细胞核具有该生物的全套遗传物质,但由于基因的选择性表达使此三种细胞均不能表现全能性。
【答案】D
【变式训练】
1.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列叙述不正确的是()
A.分化发生在生物体的整个生命进程中
B.细胞分化的原因
是在个体发育过程中,不同细胞中遗传信息的执行情况是不同的
C.未离体的体细胞不会表现出全能性
D.分化过程中遗传物质发生了改变
2.下列有关细胞全能性的叙述,正确的是( )
A.组织培养繁育花卉所利用的原理是细胞具有全能性
B.克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性
C.用花粉培育成的植株往往高度不育,说明花粉细胞不具有全能性
D.愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性
四、达标检测
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.DNA解旋酶基因D.核糖体蛋白基因
2.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,一旦细胞沿一定方向分化,便不会再脱分化到原先的状态
②细胞分化后,细胞中mRNA不同,tRNA相同
③分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能
④一般不会出现细胞核遗传物质的改变
⑤细胞分化的实质是基因的选择性表达
A.②③④⑤ B.①②④⑤C.①②③⑤D.①②③④⑤
3.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( )
A.壁虎断尾后重新长出尾部
B.蜜蜂未受精卵细胞发育成雄蜂
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
4.细胞分化
过程中,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.细胞核遗传物质的改变
5.有关细胞全能性的叙述,不正确的是()
A.受精卵在自然条件下能形成完整个体,因此全能性最高
B.生物体内由于细胞分化,全能性不能表达
C.卵细胞与受精卵一样,细胞未分化,全能性最高
D.植物细胞在一定的条件下离体培养能表现出全能性
1.A
2.【解析】细胞分化一般来说是不可逆的,且具有普遍性和持久性。
细胞分化的实质是基因的选择性表达,表达的基因不同,转录生成的mRNA不同,但tRNA都相同。
细胞分化的结果是形成不同形态、结构和功能的细胞。
细胞分化不会改变遗传物质。
答案:
D
3.【解析】细胞的全能性是指已经分化的细胞有发育成一个新的个体的潜能。
只有蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂符合细胞的全能性的概念要点。
答案:
B
4.D5.C
6.
(1)减少 不一定 种子成熟过程中水分减少,但细胞没有出现衰老
(2)变大 内折 不一定 因为人成熟的红细胞没有细胞核 (3)醋酸洋红或龙胆紫 衰老的肝细胞细胞核染色较深 (4)多 强 旺盛 (5)缩短
五、依据考点,归纳总结
【例1】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.分泌抗体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和淋巴细胞,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
【温馨提示】细胞分化的相关知识
(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。
(2)特点:
①持久性:
细胞分化贯穿于生物体整个生命过程中,但在胚胎期达到最大。
②不可逆性:
一般情况下,分化的细胞将不会再演变成原始的细胞。
③普遍性:
细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。
④细胞分化过程中遗传物质不发生改变。
(3)原因:
细胞分化是基因在时间和空间上选择性表达的结果。
(4)结果:
细胞种类增多,产生不同的细胞和组织。
(5)意义:
①细胞分化是生物个体发育的基础;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。
【例2】以下能说明细胞具有全能性的实验是( )
A.胚胎干细胞形成神经细胞
B.用矮秆抗病小麦种子培育出小麦植株
C.给去核蛙卵植入体细胞核后又发育成正常的蝌蚪
D.将转入抗虫基因的棉花细胞培育成棉花植株
【解析】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。
A选项体现的是细胞分化。
B选项是正常的有性生殖现象。
C选项是动物克隆,只能体现细胞核的全能性。
D选项转入了抗虫基因的棉花细胞发育成完整植株,体现了细胞的全能性。
【答案】D
易错警示:
有关细胞全能性的3个易错点
(1)植物种子发育成植株不叫全能性。
(2)胚胎干细胞发育成各种组织器官(未形成个体——体现全能性的终点)不叫全能性。
(3)动物细胞因具有该物种全套的遗传物质,尽管没有实验成功,但理论上具有全能性;而动物克隆只体现细胞核的全能性,二者并不矛盾。
六、布置作业
一.选择题
1.如图表示干细胞的三个发育途径,下列有关说法不正确的是( )
A.由甲细胞形成的乙细胞仍然保持着分裂能力,所以乙细胞能无限增殖
B.若丁细胞是胰腺细胞,则结构⑦所起的作用是对蛋白质进行加工、分类和包装
C.一般情况下,甲、乙、丙、丁等细胞的细胞核中的DNA相同
D.甲细胞分化成丁细胞的根本原因是基因的选择性表达
2.以下能说明细胞具有全能性的实验是( )
A.胚胎干细胞形成神经细胞
B.用矮秆抗病小麦种子培育出小麦植株
C.给去核蛙卵植入体细胞核后又发育成正常的蝌蚪
D.将转入抗虫基因的棉花细胞培育成棉花植株
3.干细胞的研究一直是科技热点之一。
干细胞是指在个体发育过程中能自我复制,并在一定条件下能分化的原始细胞。
下列有关造血干细胞的说法正确的是( )
A造血干细胞比受精卵分化程度低
B造血干细胞分化出各类血细胞,表现了细胞的全能性
C在生物体内,造血干细胞分化形成红细胞的过程是不可逆的
D造血干细胞分化过程中遗传物质发生了改变
4.关于细胞分化的叙述,下列哪一项是错误的( )
A.细胞分化是一种持久性的变化,它发生在生物体的整个生命进程中
B.细胞分化在胚胎时期达到最大限度
C.随着细胞分化的进行,细胞中遗传物质种类会发生改变
D.高度分化的动物细胞的细胞核仍保持着全能性
5.细胞分化过程中不会出现的是( )
A.细胞表面结构改变
B.细胞器种类和数量改变
C.蛋白质种类和数量的改变
D.细胞核遗传物质的改变
6.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。
对下图的相关叙述,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
二.非选择题
7.高度分化的动物细胞分化潜能降低,它的全能性受到限制,但它的细胞核仍具有全能性。
请利用性成熟的青蛙作实验材料,设计一个实验方案证明上述说法。
(1)实验的大体思路是:
先把完整的体细胞单独培养,证明_____________________,再将____________________导入________________,看能否表现出全能性。
(2)根据上述思路设计的实验步骤是:
第一步:
取正常的雄性青蛙的体细胞直接进行细胞培养,观察其能否形成一个完整的青蛙。
第二步:
准备若干个正常雄性青蛙的体细胞和雌性青蛙的卵细胞。
第三步:
________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
第四步:
将第三步形成的重组细胞进行细胞培养克隆,观察能否形成完整的青蛙。
(3)实验结果:
__________________________________________________________
________________________________________________________________________
(4)结论_________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(5)有人推测,卵细胞质中的物质X是促进体细胞核全能性发挥的物质,若要证明这一推断,请写出简单的设计思路:
__________________________________________________
_________________________________________________________________________。
参考答案与解析
1.A【解析】由甲干细胞形成的乙干细胞虽然保持着分裂能力,但其分裂的次数是有限的,故A错误;⑦为高尔基体,其作用主要是对蛋白质进行加工、分类和包装,故B正确;由于甲、乙、丙、丁是由同一细胞通过有丝分裂形成的,其细胞核内的DNA相同,故C正确;细胞分化的根本原因是基因的选择性表达,故D正确。
2.D【解析】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。
A选项体现的是细胞分化。
B选项是正常的有性生殖现象。
C选项是动物克隆,只能体现细胞核的全能性。
D选项转入了抗虫基因的棉花细胞发育成完整植株,体现了细胞的全能性。
3.C【解析】受精卵分化程度最低,全能性最高;造血干细胞分化出的各类血细胞没有发育成个体,因此不能说明其表现出了细胞的全能性;在生物体内,分化是不可逆的;造血干细胞分化形成血细胞的过程中,遗传物质没有发生改变。
4.C 【解析】细胞分化的实质是细胞中基因的选择性表达,细胞中遗传物质的种类和数量并未发生改变,仍保持其全能性。
5.D 【解析】细胞分化指相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
细胞的差异性体现在细胞器种类、数量不同、细胞表面结构不同及蛋白质的种类、数量不同。
同一生物体的所有体细胞都来源于受精卵的有丝分裂,故含有该生物的全部遗传信息,核遗传物质都是相同的。
6.D 【解析】干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。
b、c代表细胞分化的过程,分化的细胞首先组成组织,由不同的组织构成器官。
7.C 【解析】组织培养技术依据的原理是细胞的全能性:
生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因,具有形成完整个体的潜能。
组织培养的细胞首先脱分化,再经过细胞分裂,形成愈伤组织。
愈伤组织是一种没有分化的细胞,然后愈伤组织再分化出各种组织器官,进一步发育成试管苗。
七、课后反思
同学们,通过这节课学习,你有哪些收获和体会,存在哪些疑问,请把它填在下面的表格中,以便及时总结、弥补知识缺漏。
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