思考：受精卵發(fā)育的過程中，細(xì)胞都發(fā)生了哪些變化？
針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察并提出問題，體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。
說明在個(gè)體發(fā)育過程中，細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能方面發(fā)生特異性的分化，形成了復(fù)雜的多細(xì)胞生物體
1.結(jié)合動(dòng)物胚胎發(fā)育過程中紅細(xì)胞、心肌細(xì)胞的實(shí)例，理解細(xì)胞分化的過程、特點(diǎn)及意義。（生命觀念）2.通過觀察胡蘿卜的組織培養(yǎng)，體會(huì)植物細(xì)胞的全能性。（生命觀念）3.結(jié)合實(shí)例，理解動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。（生命觀念）4.通過搜集資料，分析干細(xì)胞研究進(jìn)展與人類健康的關(guān)系。（社會(huì)責(zé)任）
來自一群相似的胚胎細(xì)胞
1.概念：在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。
分化了的細(xì)胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。
【思考】①②分別是什么生命現(xiàn)象？?jī)烧哂泻螀^(qū)別和聯(lián)系呢？
先分裂，后分化，細(xì)胞分裂是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)，共同完成生物個(gè)體發(fā)育過程
2.細(xì)胞分化與細(xì)胞分裂的區(qū)別和聯(lián)系
⑵造血干細(xì)胞 原紅細(xì)胞 早幼紅細(xì)胞中幼紅細(xì)胞 晚幼紅細(xì)胞 成熟紅細(xì)胞 死亡
下列事實(shí)分別說明了細(xì)胞分化的哪一特點(diǎn)？
⑴離體培養(yǎng)的上皮細(xì)胞，始終保持為上皮細(xì)胞，而不會(huì)變成其他類型的細(xì)胞。
⑶細(xì)胞分化發(fā)生在整個(gè)生命進(jìn)程中。
(4)細(xì)胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。
同一個(gè)體內(nèi)各種細(xì)胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)，但不同的細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同(即基因的選擇性表達(dá))
組織 器官 系統(tǒng) 個(gè)體
（1）是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。
（2）使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨于專門化,有利于提高各種生理功能的效率。
細(xì)胞分化對(duì)個(gè)體發(fā)育有什么意義？
從不同水平理解細(xì)胞分化1.細(xì)胞水平細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變。2.亞顯微水平細(xì)胞器的數(shù)目、種類及細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)成分等發(fā)生改變。3.從分子水平看（1）蛋白質(zhì)角度：蛋白質(zhì)種類、數(shù)量發(fā)生改變。（2）基因角度：基因選擇性表達(dá)，RNA的種類和數(shù)量發(fā)生改變。總之，細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)一般不改變。同一個(gè)體不同類型細(xì)胞的RNA和蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量不完全相同。細(xì)胞分化不改變細(xì)胞數(shù)目，但改變細(xì)胞種類。一般來說，細(xì)胞分化是不可逆的，但在離體狀態(tài)、人工培養(yǎng)等條件下，某些高度分化的細(xì)胞也能恢復(fù)分裂能力。
【例1】一個(gè)受精卵能發(fā)育成一個(gè)多細(xì)胞的生物體，這主要是通過下列哪兩種生命現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)的(　　)A．細(xì)胞分裂和細(xì)胞生長(zhǎng)B．細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞分化C．細(xì)胞分裂和細(xì)胞分化D．細(xì)胞的無絲分裂和有絲分裂
細(xì)胞分裂導(dǎo)致細(xì)胞數(shù)目增多，使生物體的體積增大，生長(zhǎng)加快。細(xì)胞分化形成不同的組織和器官。兩者共同作用完成了生物體的生長(zhǎng)發(fā)育過程。
↑某種植物激素各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
1958年，美國(guó)科學(xué)家斯圖爾德
說明了高度分化的植物細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力。
1.概念： 細(xì)胞全能性是指細(xì)胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。 沒有分化的細(xì)胞，如受精卵、動(dòng)物和人體的早期胚胎細(xì)胞、植物體的分生組織細(xì)胞也具有全能性。
2.細(xì)胞全能性表現(xiàn)的必要條件：　
(1)離體(必要條件)；
(2)一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(無機(jī)鹽、維生素、氨基酸等)和植物激素；
(3)適宜的外界條件(適宜的溫度、pH等)、無菌無毒的環(huán)境。
由胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整的胡蘿卜植株充分說明高度分化的植物組織細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整植株的能力，即具有全能性。
（1）高度分化的植物體細(xì)胞具有全能性
（2）植物組織培養(yǎng)技術(shù)
原理：植物細(xì)胞具有全能性
與基因工程結(jié)合培育新型作物
1.植物細(xì)胞具有全能性，那動(dòng)物細(xì)胞呢？
事實(shí)：到目前為止，人們還沒有成功地將單個(gè)已分化的動(dòng)物體細(xì)胞培養(yǎng)成新的個(gè)體！
已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了什么？
3.細(xì)胞全能性的理論基礎(chǔ)是什么？
每個(gè)細(xì)胞內(nèi)含有該物種的全部遺傳信息。
克隆鼠（2002年 美國(guó)）
克隆豬(2000年 美國(guó)）
克隆牛(1998年 日本）
體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”（2018年中國(guó)）
1.沒有分化的細(xì)胞，如受精卵、動(dòng)物和人的早期胚胎細(xì)胞、植物的分生組織細(xì)胞也具有全能性。受精卵的全能性最高。2.分化程度較高的細(xì)胞全能性不一定低，生殖細(xì)胞由性原細(xì)胞分化而來，屬于高度分化的細(xì)胞，但全能性依然較高。幾種細(xì)胞全能性的比較：受精卵>配子>體細(xì)胞。其分化程度和全能性高低呈負(fù)相關(guān)。
對(duì)細(xì)胞的全能性進(jìn)行拓展延伸，體現(xiàn)了科學(xué)思維的核心素養(yǎng)。
【例2】細(xì)胞的全能性是指(　　)A．已經(jīng)分化的細(xì)胞全部能進(jìn)一步分化B．已經(jīng)分化的細(xì)胞仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能C．細(xì)胞既能分化，也能恢復(fù)到分化前的狀態(tài)D．細(xì)胞具有全面的生理功能
細(xì)胞表現(xiàn)全能性的結(jié)果應(yīng)該是發(fā)育成為一個(gè)完整有機(jī)體或分化成其他各種細(xì)胞的潛能和特性。故選B。
（1）概念：動(dòng)物和人體內(nèi)保留的少數(shù)具有分裂和分化能力的細(xì)胞，即未分化的細(xì)胞。
例如.人骨髓的造血干細(xì)胞
干細(xì)胞的種類 ①根據(jù)干細(xì)胞的分化能力可分為：全能干細(xì)胞：具有無限分化潛能，能分化成各種組織器官。如胚胎干細(xì)胞。多能干細(xì)胞：具有分化出多種組織細(xì)胞的潛能。如多能骨髓干細(xì)胞。專能干細(xì)胞：由多能干細(xì)胞分化而來，只能向單一方向分化，產(chǎn)生一種類型的細(xì)胞。如神經(jīng)干細(xì)胞。②根據(jù)干細(xì)胞的來源可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞兩類。 但是，并非所有的干細(xì)胞都要發(fā)生分化。
（2）研究用途有哪些？
干細(xì)胞移植治療白血病
在體外培養(yǎng)出組織和器官,并最終通過組織和器官移植實(shí)現(xiàn)對(duì)臨床疾病的治療
針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，進(jìn)行觀察、并提出問題，體現(xiàn)了科學(xué)探究的核心素養(yǎng)。
【例3】中國(guó)科學(xué)家倡導(dǎo)的以臍帶血作存儲(chǔ)的“生命銀行”，是利用臍帶血中的（ ）A.血紅蛋白 B.營(yíng)養(yǎng)豐富 C.遺傳基因 D.干細(xì)胞
臍帶血中含有干細(xì)胞，干細(xì)胞具有全能性，可以分化得到不同種類的細(xì)胞。
高度分化的植物細(xì)胞具有全能性
動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性
1.細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是（ ）A.基因組的改變B.基因的選擇性表達(dá) C.細(xì)胞器數(shù)量和種類的變化D.細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)的變化
細(xì)胞分化的過程中細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是相同的，只是不同細(xì)胞的基因表達(dá)不同，導(dǎo)致形成的蛋白質(zhì)不同，進(jìn)而使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、形態(tài)及生理功能不同。
2.下列有關(guān)細(xì)胞分化的敘述不正確的是(　　)A．細(xì)胞分化不使細(xì)胞數(shù)目增加B．分化的細(xì)胞所呈現(xiàn)出的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能的變化，源于細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)的改變C．細(xì)胞分化的前途在胚胎發(fā)育的早期就已決定，不能逆轉(zhuǎn)D．動(dòng)物不具有發(fā)育成完整新個(gè)體的潛能的體細(xì)胞
細(xì)胞分化是在遺傳物質(zhì)不發(fā)生改變的情況下，由于細(xì)胞內(nèi)主要蛋白質(zhì)的種類發(fā)生變化而使細(xì)胞呈現(xiàn)出不同的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能，細(xì)胞的數(shù)目并不增加；細(xì)胞分化的前途在胚胎發(fā)育的早期就已決定，不可逆轉(zhuǎn)；高等動(dòng)物的體細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整新個(gè)體的潛能，只是其全能性受到限制。
3.下列有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述中，不正確的是(　　)A．克隆羊的誕生證明了已分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性B．生物體內(nèi)細(xì)胞由于分化，全能性不能表達(dá)C．卵細(xì)胞與受精卵一樣，細(xì)胞未分化，全能性很高D．植物細(xì)胞離體培養(yǎng)在一定條件下能表現(xiàn)出全能性
克隆羊的誕生證明了已分化的動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性；多細(xì)胞生物體內(nèi)的每一個(gè)體細(xì)胞都是經(jīng)過有絲分裂形成的，都含有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套遺傳物質(zhì)，都具有全能性，但在個(gè)體發(fā)育過程中，不同的細(xì)胞中遺傳信息的執(zhí)行情況是不同的，即基因的選擇性表達(dá)，因此沒有實(shí)現(xiàn)全能性；卵細(xì)胞是已分化的細(xì)胞；植物細(xì)胞在離體和一定營(yíng)養(yǎng)條件下可表現(xiàn)出全能性。
4.如圖所示干細(xì)胞的特征——具有分化能力和分裂能力，據(jù)圖分析正確的是(　　)A．如果該干細(xì)胞存在于正常人體骨髓中， 那么其分化形成的細(xì)胞中染色體都是23對(duì)B．干細(xì)胞的具有分裂、分化的能力稱為細(xì)胞的全能性C．如果是胚胎干細(xì)胞，則其分裂形成的細(xì)胞不會(huì)發(fā)生突變D．細(xì)胞分化是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果
人體骨髓中干細(xì)胞分化形成的成熟紅細(xì)胞中細(xì)胞核退化，不存在染色體；細(xì)胞全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能；基因突變具有隨機(jī)性，在任何細(xì)胞的任何時(shí)期都有可能發(fā)生突變。
5. 請(qǐng)據(jù)圖回答：（1）①→②、①→④的過程叫做_____________。（2）①→③的過程叫做__________________。（3）③→⑤的過程叫做_______________。（4）①～⑤所示的各細(xì)胞群中，具有分裂能力的是標(biāo)號(hào)________所示的細(xì)胞群。（5）若從②中取一個(gè)細(xì)胞，在適宜條件下培養(yǎng)，結(jié)果產(chǎn)生了一個(gè)新個(gè)體，這體現(xiàn)了_____________。（6）組成②③④的細(xì)胞在_____、_____和_________上是不同的，因此它們屬于不同的_____________。
分析圖可以得出細(xì)胞群②、③、④均是來自細(xì)胞群①經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞，②、③、④三個(gè)細(xì)胞群細(xì)胞的形態(tài)不同，結(jié)構(gòu)基本相同(都有細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核)，但發(fā)生了特化，如②的細(xì)胞壁增厚，④的液泡較大。依據(jù)形態(tài)、結(jié)構(gòu)與其功能相適應(yīng)的原理，②、③、④的細(xì)胞功能不同，它們分屬于不同的組織。從①→②和①→④過程中，細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上產(chǎn)生了穩(wěn)定性差異，這種變化叫細(xì)胞的分化。①→③一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)細(xì)胞，這是細(xì)胞的分裂，③→⑤細(xì)胞的體積由小變大這是細(xì)胞的生長(zhǎng)。③、⑤細(xì)胞和①細(xì)胞群的細(xì)胞均有壁薄、質(zhì)濃、核大、液泡小或無的特點(diǎn)，均具有分裂能力。
形態(tài) 結(jié)構(gòu) 生理功能
6.1958年，美國(guó)科學(xué)家斯圖爾德將分離得到的成熟胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成完整的新植株(如圖)。請(qǐng)分析：(1)科學(xué)家所用的生物技術(shù)稱為 。(2)分離出來的胡蘿卜根細(xì)胞成為細(xì)胞團(tuán)是通過 分裂來完成的。(3)細(xì)胞團(tuán)中的相同的細(xì)胞在發(fā)育成胚狀體和植株過程中，形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能逐漸向不同方向發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象叫做細(xì)胞的 。(4)本實(shí)驗(yàn)說明植物細(xì)胞具有 。(5)在整個(gè)過程中，細(xì)胞必須從培養(yǎng)基中獲得 和小分子有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。
圖中將分離得到的成熟胡蘿卜根的韌皮部細(xì)胞在一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(水、無機(jī)鹽和小分子有機(jī)物等)、激素和其他外界條件的培養(yǎng)下，由單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成完整的新植株，這種生物技術(shù)稱為植物組織培養(yǎng)。分離出來的胡蘿卜根細(xì)胞通過有絲分裂，使細(xì)胞數(shù)目增多成為細(xì)胞團(tuán)。在發(fā)育成胚狀體和植株過程中，通過細(xì)胞分化，細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生不同的變化，形成不同的細(xì)胞和組織。

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第2節(jié) 細(xì)胞的分化

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修1《分子與細(xì)胞》

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