【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
（一）知識(shí)與技能
1.知道細(xì)胞分化的概念、特點(diǎn)及意義。
2.知道細(xì)胞全能性概念及應(yīng)用。
（二）過(guò)程與方法
1.關(guān)注人的胚胎發(fā)育過(guò)程，了解從受精卵發(fā)育成為個(gè)體過(guò)程中所發(fā)生的細(xì)胞分化現(xiàn)象。
2.收集和閱讀有關(guān)植物細(xì)胞全能性和植物組織培養(yǎng)的資料，了解和關(guān)注相關(guān)研究成果。
（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1.通過(guò)學(xué)習(xí)細(xì)胞分化機(jī)理，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式，激發(fā)學(xué)生敢于質(zhì)疑不斷探求新知識(shí)的科學(xué)精神。
2.從植物組織培養(yǎng)的成功實(shí)例中，感悟植物組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的價(jià)值和作用。
【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】
（一）重點(diǎn)
1.細(xì)胞分化的概念和特點(diǎn)。
2.細(xì)胞全能性和干細(xì)胞概念和應(yīng)用。
（二）難點(diǎn)
1、細(xì)胞全能性概念。
2.細(xì)胞分化、植物細(xì)胞全能性與植物組織培養(yǎng)的關(guān)系、干細(xì)胞
【預(yù)習(xí)新知】
細(xì)胞的全能性
eq \a\vs4\al(新知探究一 細(xì)胞分化)
細(xì)胞分化是生物界中普遍存在的生命現(xiàn)象，它是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。請(qǐng)結(jié)合下面材料，探究細(xì)胞分化的特點(diǎn)和實(shí)質(zhì)。
1．細(xì)胞分化的概念：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(guò)程。
2．細(xì)胞分化的特點(diǎn)
(1)將蛙的原腸胚時(shí)期將來(lái)發(fā)育成后肢的部分細(xì)胞移植到將來(lái)發(fā)育成背部的細(xì)胞中，這部分細(xì)胞不會(huì)隨著周圍細(xì)胞發(fā)育成背部，而是繼續(xù)沿著原有的分化方向發(fā)育成一條后肢。這種現(xiàn)象說(shuō)明細(xì)胞分化具有穩(wěn)定性(不可逆性)。
(2)細(xì)胞分化發(fā)生在生物體的整個(gè)生命進(jìn)程中，在胚胎時(shí)期達(dá)到最大限度，說(shuō)明細(xì)胞分化具有持久性。
(3)細(xì)胞分化在生物界中普遍存在，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)，說(shuō)明細(xì)胞分化具有普遍性。
3．細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)(原因)
據(jù)圖分析，A、B基因中，細(xì)胞甲含有的是A和B基因，表達(dá)的是A基因；細(xì)胞乙含有的是A和B基因，表達(dá)的是B基因。因此，細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。
[思考探究]
(1)一個(gè)生物體內(nèi)各種體細(xì)胞的遺傳信息相同嗎？為什么？
提示：相同，因?yàn)閺?fù)雜生物體的所有體細(xì)胞都是由一個(gè)受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂形成的，即細(xì)胞分化形成的各種細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化。
(2)人的神經(jīng)細(xì)胞和心肌細(xì)胞都是由受精卵分裂而來(lái)的，但它們的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同，其原因是什么？它們核內(nèi)的遺傳信息是否相同？
提示：細(xì)胞分化的結(jié)果。它們核內(nèi)的遺傳信息相同，但執(zhí)行情況不同，即基因的選擇性表達(dá)的結(jié)果。
eq \a\vs4\al(新知探究二 細(xì)胞的全能性)
1．分化的細(xì)胞仍具有全能性的原因：已分化的細(xì)胞一般都有一套和受精卵相同的遺傳物質(zhì)，因此，分化的細(xì)胞仍具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。
2．全能性大小的比較 (填“＞”或“＜”)：
①植物細(xì)胞eq \a\vs4\al(＞)動(dòng)物細(xì)胞。
②受精卵eq \a\vs4\al(＞)生殖細(xì)胞eq \a\vs4\al(＞)體細(xì)胞。
③幼嫩的細(xì)胞eq \a\vs4\al(>)衰老的細(xì)胞。
④分化程度低的體細(xì)胞eq \a\vs4\al(>)分化程度高的體細(xì)胞。
⑤細(xì)胞分裂能力強(qiáng)的體細(xì)胞eq \a\vs4\al(>)細(xì)胞分裂能力弱的體細(xì)胞。
3．植物細(xì)胞表達(dá)全能性的條件
①離體條件(必要條件)。
②一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(無(wú)機(jī)鹽、維生素、氨基酸等)。
③適宜的條件(適宜的溫度、pH等)。
【易錯(cuò)提示】
有關(guān)細(xì)胞分化的三點(diǎn)提醒
?1?細(xì)胞分化過(guò)程中遺傳物質(zhì)并沒(méi)有發(fā)生改變，只是基因選擇性表達(dá)。
?2?同一個(gè)體不同種類的體細(xì)胞中，DNA?基因?相同，而RNA、蛋白質(zhì)不同。
?3?一般來(lái)說(shuō)，細(xì)胞分化是不可逆的，但在離體人工培養(yǎng)條件下，高度分化的植物細(xì)胞能夠脫分化恢復(fù)全能性。
【鞏固訓(xùn)練】
1.人的成熟紅細(xì)胞經(jīng)過(guò)幾個(gè)階段發(fā)育而來(lái)，各階段細(xì)胞特征如下表。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.細(xì)胞內(nèi)合成了血紅蛋白是造血干細(xì)胞分化為紅細(xì)胞的標(biāo)志
B.表中各細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量主要通過(guò)有氧呼吸提供
C.表中各細(xì)胞生理功能不同的原因是不同細(xì)胞中基因存在差異
D.成熟紅細(xì)胞不具有完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不利于紅細(xì)胞運(yùn)輸氧氣
2.下列動(dòng)物細(xì)胞中最容易表達(dá)出全能性的是( )
A.紅細(xì)胞B.受精卵細(xì)胞C.肌肉細(xì)胞D.神經(jīng)細(xì)胞
3.科學(xué)家把一類特殊干細(xì)胞定向分化為中腦多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞，然后移植到患者腦內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)神經(jīng)再生和功能重塑，用于治療帕金森病。下列敘述正確的是( )
A.干細(xì)胞的全能性高于受精卵的全能性
B.人體干細(xì)胞仍具有分裂和分化能力
C.該干細(xì)胞和中腦多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞的基因表達(dá)情況相同
D.神經(jīng)細(xì)胞形成過(guò)程中，細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生改變
4.下列關(guān)于細(xì)胞分化及其全能性的敘述，錯(cuò)誤的是( )
A.細(xì)胞分化發(fā)生在多細(xì)胞生物體的整個(gè)生命進(jìn)程中
B.人的紅細(xì)胞與白細(xì)胞功能不同的原因是其基因不同
C.已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核仍具有全能性
D.將花粉培育為完整的植株可體現(xiàn)生殖細(xì)胞的全能性
5.細(xì)胞分化是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)，其實(shí)質(zhì)是( )
A.細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化B.細(xì)胞數(shù)目和種類的增多
C.基因的選擇性表達(dá)D.細(xì)胞種類的增加
6.姐妹染色單體通過(guò)粘連蛋白相互黏附而不能分離。分離酶(SEP)可水解粘連蛋白，其活性受核基因編碼的兩種蛋白調(diào)控：SCR蛋白與SEP結(jié)合抑制其活性，而APC蛋白可催化SCR蛋白水解。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.SCR蛋白基因和APC蛋白基因可能在分裂間期表達(dá)
B.SEP的功能異?？赡軐?dǎo)致子細(xì)胞染色體數(shù)目異常
C.APC蛋白失活會(huì)導(dǎo)致姐妹染色單體不能正常分離
D.SCR蛋白基因和APC蛋白基因的表達(dá)說(shuō)明細(xì)胞發(fā)生了分化
參考答案
1.答案：A
解析：A、血紅蛋白基因只在紅細(xì)胞中表達(dá)，故細(xì)胞內(nèi)合成了血紅蛋白是造血干細(xì)胞分化為紅細(xì)胞的標(biāo)志，A正確；
B、表中成熟紅細(xì)胞無(wú)線粒體等細(xì)胞器，該細(xì)胞生命活動(dòng)所需的能量主要通過(guò)無(wú)氧呼吸提供，B錯(cuò)誤；
C、表中各細(xì)胞所含具有基因相同，他們的生理功能不同的原因是基因的選擇性表達(dá)，C錯(cuò)誤；
D、哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞內(nèi)沒(méi)有細(xì)胞核和細(xì)胞器，內(nèi)含豐富的血紅蛋白，有利于紅細(xì)胞運(yùn)輸氧氣，D錯(cuò)誤。
故選A。
2.答案：B
解析：ABCD、全能性大?。菏芫?干細(xì)胞>生殖細(xì)胞>體細(xì)胞，神經(jīng)細(xì)胞、肌肉細(xì)胞和紅細(xì)胞均為體細(xì)胞，因此蛙的細(xì)胞中最容易表達(dá)出全能性的是受精卵細(xì)胞，ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。
3.答案：B
解析：A、干細(xì)胞的分化程度高于受精卵，其全能性低于受精卵的全能性，A錯(cuò)誤;B、人體干細(xì)胞仍具有分裂和分化能力，在一定條件下，它可以分化成多種功能細(xì)胞，B正確;C、中腦多巴胺能神經(jīng)細(xì)胞是由該干細(xì)胞分化而成的，細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)，故二者的基因表達(dá)情況不同，C錯(cuò)誤;D、神經(jīng)細(xì)胞形成過(guò)程中，發(fā)生了細(xì)胞分化，細(xì)胞的遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變，D錯(cuò)誤。
4.答案：B
解析：A、細(xì)胞分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)ｉT(mén)化，提高生理功能的效率，是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)，發(fā)生在多細(xì)胞生物體的整個(gè)生命進(jìn)程中，A正確；
B、人的紅細(xì)胞與白細(xì)胞功能不同的直接原因是細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能不同，其根本原因是基因的選擇性表達(dá)，細(xì)胞分化具有不變性，即其中的遺傳物質(zhì)是相同的，這里指的是紅細(xì)胞形成過(guò)程中含有的遺傳物質(zhì)和白細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)是相同的，B錯(cuò)誤；
C、已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核含有該動(dòng)物全套的遺傳信息，具有全能性，C正確；
D、一般來(lái)說(shuō)，細(xì)胞的分化程度越高，細(xì)胞的分裂能力越低，細(xì)胞的全能性越低，將花粉培育為完整的植株可體現(xiàn)生殖細(xì)胞的全能性，D正確。
故選B。
5.答案：C
解析：細(xì)胞分化是生物在個(gè)體發(fā)育中，由一個(gè)或多個(gè)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)生一系列穩(wěn)定性差異的過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。
故選C。
6.答案：D
解析：A、由題意可知，SCR蛋白基因和APC蛋白基因在分裂間期表達(dá)，A正確;B、由題意可知，SEP的功能異常，粘連蛋白不能被水解，導(dǎo)致子細(xì)胞染色體數(shù)目異常，B正確;C、由題意可知，APC蛋白失活，SCR蛋白不能被水解，姐妹染色單體不能正常分離，C正確;D、SCR蛋白基因和APC蛋白基因的表達(dá)說(shuō)明細(xì)胞發(fā)生了分裂，D錯(cuò)誤。
階段
造血干細(xì)胞
幼紅細(xì)胞
網(wǎng)織紅細(xì)胞
成熟紅細(xì)胞
特征
無(wú)血紅蛋白，有較強(qiáng)的分裂能力
核糖體豐富，開(kāi)始合成血紅蛋白，有分裂能力
核糖體等細(xì)胞器逐漸減少，分裂逐漸減弱
無(wú)細(xì)胞核、核糖體、線粒體等，血紅蛋白含量高，無(wú)分裂能力

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高中生物人教版 (2019)必修1《分子與細(xì)胞》電子課本

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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