2021学年第2节 细胞的分化学案设计

这是一份2021学年第2节 细胞的分化学案设计，共15页。

素养达成
设疑激趣
“小蝌蚪找妈妈”的故事大家都很熟悉，小蝌蚪经过一系列的变化最终形成了能在陆地上生活的青蛙，这个过程中发生了很多的变化：逐渐地长出后腿、前腿，尾部变短最终消失，从用鳃呼吸变成用肺呼吸。
这种变化的细胞学基础就是我们要学习的内容——细胞的分化。
夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂
探究点一 细胞分化及其意义
一、如图是细胞分化的示意图，请据图分析：
1．据图，A、B基因中，细胞甲、乙含有的基因和表达的基因分别是哪种？
2．细胞甲、乙都要进行呼吸作用，都要合成相关的酶，据此推断细胞甲、乙中DNA和蛋白质的种类是否相同？
3．通过以上推理可知，细胞分化的实质是什么？
4．细胞分裂和细胞分化与个体的生长发育有什么关系？
5．人的神经细胞和心肌细胞都是由受精卵分裂而来的，但它们的形态、结构和功能不同，其原因是什么？它们核内的遗传信息是否相同？
二、(教材P121图6－7)下图为骨髓中造血干细胞分化为各种血细胞的过程图解，据图回答有关问题：
(1)干细胞是动物和人体内____________________的细胞。
(2)人骨髓中的许多造血干细胞能通过增殖和分化不断产生______________________。
(3)脐带血干细胞可以培养并分化成人体的____________，可用于治疗血液系统疾病。
从不同的水平分析细胞分化
(1)从细胞水平分析：是细胞形态、结构和生理功能改变的结果。
(2)从亚显微结构水平分析：是细胞器的数目及细胞质基质成分和功能改变的结果。
(3)从分子水平分析：
①蛋白质角度：是蛋白质种类、数量、功能改变的结果。
②基因角度：基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因。
1.细胞分化的概念和过程
(1)据图归纳细胞分化的概念：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)复杂生物体的体细胞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细胞核内的遗传物质没有发生变化。
2．细胞分化的特点
(1)稳定性(不可逆性)；
(2)持久性；
(3)普遍性。
3．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B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)。
4．意义
(1)是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。
5．细胞分裂和细胞分化的比较
6.细胞分裂、细胞分化与个体发育的关系
1．(合格考)生物体形成不同的组织是由于( )
A．细胞分裂的结果
B.细胞生长的结果
C.细胞分裂和生长的结果
D.细胞分裂和分化的结果
2．(合格考)下列有关细胞分化的叙述，正确的是( )
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.分化的细胞一般会保持分化后的状态，不可逆转
3．(等级考)如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是( )
①a过程是有丝分裂，b过程是细胞分化
②乙和丙的染色体组成不同
③丁与戊因遗传物质不同而发生分化
④甲、乙、戊中的蛋白质不完全相同
A.②③④B．①②
C.①④D．③④
4．(等级考)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．增殖并分化成多种血细胞
C.分泌抗体D．杀死各种病原菌
探究点二 细胞的全能性
1.如图是胡萝卜的组织培养过程，请分析：
(1)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？
(2)图中试管里的培养液应该含有哪些物质？
(3)植物细胞具有全能性的根本原因是什么？
2．如图是克隆羊的培育过程，请分析：
(1)如果直接用B羊的乳腺细胞进行培养，能不能形成完整的个体？和植物细胞相比，有什么不同？
(2)得到的克隆羊的性别等绝大部分的性状应该和哪只羊相同？
[思维拓展]
(1)愈伤组织：一个没有分化的细胞团块。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则，液泡比较大，细胞无固定形状。愈伤组织可经过进一步诱导再分化，长出根、叶、芽、茎，形成完整植株。
(2)胚状体：愈伤组织经再分化后形成的具有类似于胚芽、胚轴、胚根的结构，能进一步发育成完整植株。
注意：分化程度高的细胞，其全能性不一定低。一般来说，细胞分化程度越高，全能性越难以表达，但卵细胞的分化程度较高，其全能性也较高。
1.细胞的全能性
(1)概念：细胞经分裂和分化后，仍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)细胞具有全能性的原因：
同一生物体的每一个细胞内都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。
(3)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。
(4)细胞全能性与细胞分化的比较：
2.干细胞
(1)概念
动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫作干细胞。
(2)实例
骨髓中的造血干细胞具有自我更新的能力，并能分化成各种血细胞，如红细胞、白细胞和血小板。
(3)应用：如利用脐带血干细胞治疗血液系统疾病。
1．(合格考)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
2．(合格考)关于细胞全能性的理解，不确切的是( )
A．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
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
3．(等级考)(不定项)下列关于细胞分化与细胞全能性的叙述，正确的是( )
A.高度分化的植物细胞仍然保持着全能性
B.细胞内含有全套的遗传物质是已分化细胞具有全能性的基础
C.利用组织培养的方法快速繁殖花卉的原理是植物细胞具有全能性
D.克隆羊多莉的诞生证明了动物细胞具有全能性
4．(不定项)研究人员从患有罕见的胰岛素依赖型糖尿病的患者皮肤上提取了一部分细胞，并将其诱导成多能干细胞，进一步诱导分化为分泌胰岛素的细胞，然后将这部分细胞输入患者体内进行治疗，下列说法正确的是( )
A.输入患者体内进行治疗的细胞，将一直存活于人体内
B.该患者体内本身就存在干细胞，如骨髓中的造血干细胞
C.将患者的皮肤细胞诱导成多能干细胞，说明细胞分化在一定条件下是可逆的
D.多能干细胞在转化为分泌胰岛素的细胞的过程中核酸未发生改变
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1.细胞分化的实质是( )
A．基因组的改变
B．基因选择性表达
C．细胞器数量和种类的变化
D．细胞亚显微结构的变化
2．下列关于细胞分化的叙述，错误的是( )
A．植物器官的形成是细胞分化的结果
B．造血干细胞属于未分化的细胞
C．机体不同的组织细胞中，蛋白质的种类和数量一般不同
D．细胞分化一般是不可逆转的
3．下列哪种细胞的全能性最容易表达出来( )
A．青蛙的上皮细胞
B．胡萝卜根的韧皮部细胞
C．大白鼠的肝脏细胞
D．人的皮肤生发层细胞
4．对图中人体细胞的分析错误的是( )
A．图中四种细胞的基本组成元素相同，但所含大分子化合物的种类有差异
B．上图充分证明了细胞分化是基因选择性表达
C．造血干细胞有增殖、分化的能力
D．细胞a是研究细胞膜的理想材料，细胞a中Fe的含量远高于细胞b
5．下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请据图回答下列问题：
(1)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中的基因________________的结果。
(2)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将题图中的____________细胞移植到患者体内。
(3)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选为供体细胞的是成熟的________，其原因是____________________________。
(4)若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留于细胞周期的________(时期)。
疑难解答·名师指津——释疑·解惑·教材
问题探讨
1．提示：健康人骨髓中的造血干细胞可以不断产生新的各种血细胞，补充到血液中去。
2．提示：骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。
练习与应用
一、概念检测
1．(1)× (2)√ 2.D 3.D
二、拓展应用
1．提示：优势：①保持了亲本的优良性状。②快速繁殖。③在室内进行，不受气候、季节、地域的限制。意愿略。
2．提示：略。
第2节 细胞的分化
夯基提能·分层突破
探究点一
【师问导学】
一、
1．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。
2．DNA相同，蛋白质不完全相同。
3．基因选择性表达的结果。
4．细胞分裂使细胞数量增多，是个体生长的基础；细胞分化使细胞种类增多，是个体发育的基础。个体生长发育是细胞分裂和细胞分化共同作用的结果。
5．细胞中的基因选择表达的结果。它们核内的遗传信息相同，但表达情况不同。
二、
(1)具有分裂和分化能力 (2)红细胞、白细胞和血小板 (3)各种血细胞
【随堂检测】
1．解析：分裂使细胞数目增多，分化使细胞种类增多，两者共同形成新组织。
答案：D
2．解析：细胞分化发生在整个生命过程中，但在胚胎时期达到最大限度；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；细胞分化只改变细胞种类，不改变数目；分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。
答案：D
3．解析：由图分析可知，a过程为细胞有丝分裂，b过程为细胞分化，①正确；乙和丙的染色体组成是相同的，②错误；b过程为细胞分化，其实质是基因的选择性表达，遗传物质不会发生变化，但蛋白质不完全相同，③错误，④正确。
答案：C
4．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，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
探究点二
【师问导学】
1．(1)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。
(2)植物激素、无机盐和糖类等物质。
(3)已分化的细胞都有一整套和受精卵相同的遗传物质，具有发育成一个完整个体所需要的全部遗传信息。
2．(1)不能发育成完整个体。这说明和植物细胞相比，动物分化的体细胞的全能性受到限制，但是细胞核仍具有全能性。
(2)和B羊相同。
【随堂检测】
1．解析：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，就可以表现出全能性，发育成完整的植株。
答案：C
2．解析：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍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。同一植物体内所有的体细胞都是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的，都具有相同的基因。
答案：A
3．解析：细胞分化的实质是基因的选择性表达，植物细胞的分化程度越高，细胞的全能性也就越不容易表达出来，但仍然保留着全能性，A正确；已分化的细胞能够表达出全能性的根本原因是细胞内含有全套的遗传物质，B正确；利用植物组织培养技术快速繁殖花卉的原理是植物细胞具有全能性，C正确；克隆羊多莉的诞生只是证明了动物细胞的细胞核具有全能性，D错误。
答案：ABC
4．解析：输入患者体内进行治疗的细胞，一段时间后会衰老、凋亡，A错误；该患者体内本身就存在干细胞，如骨髓中的造血干细胞，B正确；皮肤细胞可诱导成多能干细胞，说明细胞分化在一定条件下是可逆的，C正确；多能干细胞转化为分泌胰岛素的细胞的过程中，发生了细胞的分化，DNA未发生改变，但mRNA的种类发生了改变，D错误。
答案：BC
高效课堂·实践运用
1．解析：细胞分化的实质是基因选择性表达，从而导致细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异。
答案：B
2．解析：细胞分化的结果是形成形态、结构和功能不同的细胞，进而形成各种组织和器官，A正确；造血干细胞属于分化程度低的细胞，B错误；机体不同的组织细胞中基因的表达不同，故蛋白质的种类和数量一般不同，C正确；细胞分化在生物体内一般是不可逆的，D正确。
答案：B
3．解析：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然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。就目前的研究成果看，受精卵的全能性最高，其次是生殖细胞，再次是体细胞，而在体细胞中，无论植物细胞还是动物细胞，都能在一定程度上表现出全能性，但动物细胞的全能性受到限制，不如植物细胞的全能性容易表达出来。
答案：B
4．解析：图中细胞a是红细胞，细胞b是白细胞。组成细胞的基本元素都是C、H、O、N，人体成熟的红细胞中不含核酸，且细胞中蛋白质种类与其他细胞也有差异，因此这四类细胞中大分子化合物种类有差异，A正确；从图中观察到造血干细胞能增殖、分化为形态、结构等有稳定性差异的细胞，但并不能证明细胞分化的实质是基因选择性表达，B错误、C正确；人体成熟的红细胞中无细胞器膜和核膜的干扰，是研究细胞膜的理想材料，其内含有大量的血红蛋白，而Fe是构成血红蛋白的元素，D正确。
答案：B
5．解析：(1)细胞分化是细胞中的基因选择性表达的结果。(2)骨髓是人体的造血组织，存在造血干细胞，骨髓治疗的实质是将题图的造血干细胞移植到患者体内。(3)克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。(4)DNA分子的复制在细胞分裂间期进行。
答案：(1)选择性表达 (2)造血干 (3)红细胞 细胞中无细胞核 (4)分裂间期项目
细胞分裂
细胞分化
开始
时间
从受精卵开始，发生在整个生命过程中
从受精卵分化出多种形态的细胞开始，发生在整个生命过程中
原因
细胞增殖的需要
基因选择性表达
结果
细胞数量增多，生成的细胞相同
细胞种类增多，生成的细胞不同，形成生物体的组织和器官
意义
保持了亲代和子代之间遗传的稳定性
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
特点
①局部性；②周期性
①持久性；②稳定性；③普遍性
关系
①细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的
②一般来说，分化程度越高，细胞的分裂能力就越弱
项目
细胞分化
细胞全能性
原因
细胞中的基因选择性表达
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
产生完整有机体或分化成其他各种细胞
比较
细胞分化程度：体细胞＞生殖细胞＞受精卵
细胞全能性：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，全能性就越容易实现
网
络
建
构
eq \a\vs4\al()
主
干
落
实
1.细胞分化的实质：基因选择性表达。
2．细胞分化的特点：持久性、稳定性和普遍性。
3．细胞的分化程度越高，细胞全能性相对越低。
4．植物细胞具有全能性，动物细胞的细胞核具有全能性。
5．实现细胞全能性的条件：离体、一定的营养物质、激素和适宜的温度、pH等。