2021学年第2节 细胞的分化导学案及答案

这是一份2021学年第2节 细胞的分化导学案及答案，共10页。学案主要包含了细胞分化及其意义，细胞的全能性等内容，欢迎下载使用。

必备知识·夯实双基
一、细胞分化及其意义
1．概念：
2．特征：具有普遍性、！！！ 持久性 ###、遗传物质不变性、稳定性和不可逆性。
3．原因：不同种类的细胞中！！！ 遗传信息的表达情况 ###不同。
4．意义：
(1)生物！！！ 个体发育 ###的基础。
(2)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。
二、细胞的全能性
1．概念：
(1)前提：！！！ 已经分化 ###的细胞。
(2)本质：具有！！！ 产生完整有机体或分化成其他各种细胞 ###的潜能和特性。
2．基础：细胞中含有发育成完整生物体所需要的！！！ 全部遗传信息 ###。
3．植物细胞的全能性：
(1)实验过程：
eq \x(\a\al(胡萝卜！！！ 韧皮部 ###细胞, ＋,植物激素、无机盐和,糖类等的培养液))eq \(――→,\s\up7(培养发育))完整的植株
(2)结论：高度分化的植物细胞仍然具有！！！ 发育成完整植株 ###的能力。
4．动物细胞核的全能性：
(1)实验过程：
eq \x(\a\al(非洲爪蟾的蝌蚪的肠,上皮细胞的！！！ 细胞核 ###, ＋,！！！ 去核 ###的卵细胞))eq \(――→,\s\up7(培养发育))新的个体
(2)结论：已分化的动物体细胞的！！！ 细胞核 ###是具有全能性的。
5．干细胞：
(1)特点：
①动物和人体内，数量少。
②具有！！！ 分裂和分化能力 ###。
(2)举例：人的骨髓中有许多！！！ 造血干细胞 ###能通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板。
┃┃活学巧练 ■
(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)细胞分化使生物体内细胞种类、数量增多。(＋＋＋＋ × －－－－)
(4)细胞分化在生物界普遍存在，是个体发育的基础。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(5)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。(＋＋＋＋ × －－－－)
(6)克隆猴“中中”“华华”的培育体现了动物细胞具有全能性。(＋＋＋＋ × －－－－)
(7)人的骨髓中的造血干细胞通过分裂、分化成各种血细胞体现了全能性。(＋＋＋＋ × －－－－)
(8)捐献造血干细胞可刺激骨髓加速造血，不会影响身体健康。(＋＋＋＋ √ －－－－)
(9)已分化的细胞都能进一步分化成其他细胞。(＋＋＋＋ × －－－－)
(10)同一个体的小肠上皮细胞和平滑肌细胞所含遗传信息不同。(＋＋＋＋ × －－－－)
思考：
1．人是由受精卵发育而来的，有的细胞构成了头，有的细胞构成了手，受精卵怎么会有这么多功能，你知道原因吗？
提示：受精卵在进行增殖的过程中，发生了细胞的分化。
2．同一受精卵分化的不同细胞内核DNA的数目及结构“完全”相同吗？
提示：核DNA的数目及结构相同，只是不同细胞内基因表达的情况不同。
3．全能性最强的细胞是什么细胞？有没有实验证明动物细胞有全能性？
提示：受精卵；只有实验证明动物细胞核具有全能性。
4．同一个体的不同体细胞的形态、结构和生理功能不同的直接原因及根本原因是什么？
提示：直接原因是所含的蛋白质种类有所不同，根本原因是不同的细胞表达的基因不同。
5．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？
提示：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。
课内探究·名师点睛
细胞分化及其意义
知识点
1．细胞分化的过程
(1)图解
(2)分析
①从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。
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
a．蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。
b．基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的表达情况不同，这是细胞分化的根本原因。
2．实质——基因的选择性表达
同一个体各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同的细胞中遗传信息的表达情况不同(基因的选择性表达)，如图所示：
拓展
(1)管家基因：在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。
(2)奢侈基因：只在特定细胞中选择性表达的基因，如胰岛素基因、血红蛋白基因。
3．细胞分裂与细胞分化的比较
细胞分裂与细胞分化的区别和联系：
知识贴士
(1)在细胞分化的过程中遗传物质并没有发生改变。
(2)细胞分化是伴随整个生命进程的，但在胚胎时期达到了最大程度。
┃┃典例剖析 ■
典例1 下列有关细胞分化的叙述，正确的是(＋＋＋＋ D －－－－)
A．高等动物细胞的分化只发生在胚胎发育过程中
B．细胞分化过程中遗传物质发生了改变
C．细胞分化使细胞数目和种类增多
D．经细胞分化后，细胞的形态结构和生理功能发生改变
解析：细胞分化是细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，是基因在时间和空间上选择性表达的结果；细胞分化发生在整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度；经分化后，细胞的种类增多，数目不变，全能性降低。
┃┃变式训练 ■
1．(2021·河北省承德市高一月考)下列关于细胞分化的叙述，不正确的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．是一种持久性的变化
B．遗传物质发生改变导致细胞分化
C．结果是使细胞趋向专门化
D．发生在生物体的整个生命进程中
解析：分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡，可见细胞分化是一种持久性的变化，A正确；细胞分化是基因选择性表达过程，分化过程中遗传物质没有发生改变，B错误；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，C正确；细胞分化发生在生物体的整个生命进程中，D正确。
细胞的全能性与干细胞
知识点
1．细胞的全能性
(1)实现细胞全能性的三个条件
①离体：细胞脱离原来的母体，单独培养。
②一定的营养物质和激素。
③适宜的环境条件。
(2)细胞全能性与细胞分化的比较
特别提醒：细胞全能性的三点提示
(1)细胞全能性以产生完整个体或其他各种细胞为标志。胚胎干细胞发育成各种组织、器官不能体现全能性。
(2)植物种子发育成植株不能体现全能性。
(3)动物细胞也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。
知识贴士
证明细胞具有全能性实例的判断
eq \x(起点条件)——已分化的细胞
eq \x(中间条件)——离体(体外培养)
eq \x(终点条件)——形成完整个体或其他各种细胞
2．干细胞的种类
(1)根据干细胞的分化能力可分为：
全能干细胞：可以发育成完整的个体，如受精卵。
多能干细胞：可发育成多种组织和器官，如造血干细胞。
专能干细胞：可发育成专门的组织和器官，如神经干细胞。
(2)根据干细胞的来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。
┃┃典例剖析 ■
典例2 (2020·黑龙江哈师大附中期末改编)下列实例未能体现细胞全能性的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．用胡萝卜单个细胞培养成了植株
B．玉米种子萌发长成新植株
C．人体手术后伤口愈合
D．利用植物的花粉培育成完整植株
解析：用胡萝卜单个细胞培养成了植株，体现了细胞全能性，A不符合题意；玉米种子萌发长成新植株属于自然生长的过程，没有体现细胞全能性，B符合题意；伤口愈合过程涉及细胞增殖和分化，体现了细胞全能性，C不符合题意；利用植物的花粉培育成完整植株，体现了细胞全能性，D不符合题意。
┃┃变式训练 ■
2．下列有关细胞全能性的叙述，正确的是(＋＋＋＋ C －－－－)
A．植物体只有高度分化的体细胞才具有全能性
B．人体成熟红细胞在一定条件下可以体现出全能性
C．植物细胞的全能性是指由一个细胞发育成完整个体或分化成其他细胞的潜能和特性
D．克隆猴“中中”和“华华”的成功培育证明了高度分化的动物细胞具有全能性
解析：植物体内几乎所有的体细胞都具有全能性，A错误；人体成熟红细胞没有细胞核和众多细胞器，不具有遗传物质，因此没有全能性，B错误；克隆猴“中中”和“华华”的成功培育证明了高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性，D错误。
指点迷津·拨云见日
细胞增殖、细胞生长及细胞分化的判断
1．根据结果进行判断
细胞增殖的结果是细胞数目增加，细胞生长引起细胞体积增大，而细胞分化的结果是引起细胞在形态、结构和生理功能三个方面的改变。
2．根据图解进行判断
细胞增殖和细胞分化在题目中往往会以图解的形式表示，如图所示。
(1)在过程①和③中，细胞在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异，这种变化叫作细胞分化。细胞分化的结果是产生了不同的组织。
(2)过程②表示一个细胞分成两个细胞，这是细胞的分裂。过程④表示细胞的体积由小变大，这是细胞的生长。
典例3 根据下图，回答问题：
(1)①→②、①→④的过程叫作！！！ 细胞的分化 ###。
(2)①→③的过程叫作！！！ 细胞的分裂 ###。
(3)③→⑤的过程叫作！！！ 细胞的生长 ###。
(4)组成②、③、④细胞的！！！ 形态 ###、！！！ 结构 ###、！！！ 生理功能 ###不同，因此它们属于不同的！！！ 组织 ###。
(5)①～⑤所示各细胞群中，具有分裂能力的是标号
！！！ ①③⑤ ###所示细胞群。
解析：分析题图，可以得出细胞群②、③、④均是来自细胞群①经有丝分裂产生的子细胞，②、③、④三个细胞群的细胞形态不同，它们分属于不同的组织。从①→②、①→④过程中，细胞在形态、结构和生理功能上产生了稳定性差异，这种变化叫细胞的分化。①→③一个细胞分裂成两个细胞，这是细胞的分裂，③→⑤细胞的体积由小变大这是细胞的生长。③、⑤细胞和①细胞群的细胞均有壁薄、质浓、核大、液泡小或无的特点，均具有分裂能力。
解疑答惑
问题探讨⇨P118
1．提示：健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。
2．提示：骨髓中的造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同类型的血细胞。
思考·讨论⇨P118
1．提示：
2．提示：不能；不会。因为细胞分化具有不可逆性。
思考·讨论⇨P120
1．提示：由资料1可知，在适宜的条件下，植物细胞可以发育成完整的植物体。
2．提示：理论上也是可以的，但高度分化的细胞表现出全能性难度较大。
3．提示：不能。由资料2可知，已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
练习与应用⇨P122
一、概念检测
1．(1)× 提示：受精卵具有全能性。
(2)√ 2.D 3.D
二、拓展应用
1．提示：通过植物组织培养技术繁殖花卉，保证花木的优良品质不变，并且繁殖得快。
2．提示：干细胞移植治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞或组织，从而达到治愈的目的。
训练巩固·课堂达标
1．将胡萝卜韧皮部细胞诱导分化为根、茎、叶的过程中，不会发生的是(＋＋＋＋ C －－－－)
A．合成叶绿素
B．细胞生理功能的改变
C．DNA的种类发生改变
D．细胞器的种类和数量发生改变
解析：将胡萝卜韧皮部细胞诱导分化为根、茎、叶的过程中，韧皮部细胞经过脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成具有根、茎、叶的幼苗。其中愈伤组织再分化阶段需要光照，在此过程中细胞内会合成叶绿素，A不符合题意；在胡萝卜韧皮部细胞诱导分化为根、茎、叶的过程中，经历了细胞分裂与细胞分化，其中细胞分化使细胞生理功能发生改变，B不符合题意；细胞分化过程中，遗传物质DNA的种类不会发生改变，C符合题意；在细胞分化过程中，细胞器的种类与数量也会发生改变，D不符合题意。
2．在细胞的生命历程中，会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是(＋＋＋＋ B －－－－)
A．细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献
B．哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞
C．细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果
D．通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株
解析：哺乳动物的受精卵是未经分化的细胞，而哺乳动物的造血干细胞属于已分化的细胞，只是分化程度不高，仍保留分裂和分化能力，B项错误。
3．下图为人体细胞生命历程示意图，图中①～⑥为各个时期的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程。据图分析回答问题。
(1)与①相比，细胞②的表面积与体积的比值较！！！ 小 ###，因此与外界环境进行物质交换的能力较！！！ 弱 ###。
(2)c过程称作！！！ 细胞分化 ###，上皮细胞和骨骼肌细胞在形态、结构和生理功能上具有显著差异的根本原因是！！！ 基因的选择性表达 ###。
(3)正常的骨骼肌常呈现红色，是因为骨骼肌细胞中含有肌红蛋白。请推测上皮细胞中！！！ 不能 ###(填“能”或“不能”)合成肌红蛋白，！！！ 含有 ###(填“含有”或“不含有”)肌红蛋白基因。
解析：(1)与①相比，细胞②的体积较大，表面积与体积的比值即相对表面积较小，与外界环境进行物质交换的能力较弱。
(2)c过程是细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，从而造成上皮细胞和骨骼肌细胞的形态、结构和生理功能具有显著差异。
(3)正常的骨骼肌常呈现红色，是因为骨骼肌细胞中含有肌红蛋白。因为基因的选择性表达，故上皮细胞中不能合成肌红蛋白，但含有肌红蛋白基因。
课标要求
核心素养
1．说明细胞分化形成各种组织。
2．举例说明细胞的全能性。
1．生命观念——明确细胞的生命历程，形成科学的自然观。
2．科学思维——归纳与概括：对比分析细胞分化、细胞全能性，明确相互关系。
3．社会责任——了解干细胞移植，关注健康的生活方式。
知识导图
学霸记忆
1．细胞的分化
(1)概念：在个体发育过程中，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。
(2)实质：不同细胞中遗传信息的表达情况不同。遗传物质没有发生变化。
(3)特点：持久性，不可逆性、遗传物质不变性和普遍性。
(4)意义：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．细胞全能性
(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体或其他各种细胞的潜能和特性。
(2)体细胞具有全能性的原因：由于体细胞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，分化的细胞具有发育成完整新个体或其他各种细胞的潜能。
(3)动物细胞全能性：高度分化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制。但是，细胞核仍然保持着全能性。
(4)植物细胞全能性：高度分化的植物细胞仍然具有全能性。
项目
细胞分裂
细胞分化
细胞变化
细胞数量增多
细胞形态、结构和生理功能发生稳定性差异。细胞种类增多
发生时间
从受精卵开始
发生在整个生命过程中
意义
保持了亲子代细胞间遗传性状的稳定性
保证了生物体正常发育
联系
(1)细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的；
(2)分化程度大，分裂能力则逐渐下降
项目
细胞分化
细胞全能性
原理
细胞内基因的选择性表达
含有本物种全套遗传物质
结果
形成形态、结构、生理功能不同的细胞
形成新的个体或其他各种细胞
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(植物细胞>动物细胞)
关系
①细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞仍具有全能性；
②一般说来，细胞分化程度越高，全能性越难以实现，细胞分化程度越低，全能性就越高
细胞
形态、结构
功能
上皮细胞
排列紧密、细胞间质少
保护、吸收、分泌、排泄等
骨骼肌细胞
梭形、多核
进行收缩、舒张，产生运动
软骨细胞
体积小，椭圆形
合成和分泌基质与纤维
神经细胞
由细胞体和突起构成
接受刺激、传导冲动