人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的分化学案

这是一份人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的分化学案，共6页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，预习新知，易错提示，巩固训练等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
（一）知识与技能
1.知道细胞分化的概念、特点及意义。
2.知道细胞全能性概念及应用。
（二）过程与方法
1.关注人的胚胎发育过程，了解从受精卵发育成为个体过程中所发生的细胞分化现象。
2.收集和阅读有关植物细胞全能性和植物组织培养的资料，了解和关注相关研究成果。
（三）情感、态度与价值观
1.通过学习细胞分化机理，养成严谨的思维方式，激发学生敢于质疑不断探求新知识的科学精神。
2.从植物组织培养的成功实例中，感悟植物组织培养技术对社会经济发展的价值和作用。
【学习重难点】
（一）重点
1.细胞分化的概念和特点。
2.细胞全能性和干细胞概念和应用。
（二）难点
1、细胞全能性概念。
2.细胞分化、植物细胞全能性与植物组织培养的关系、干细胞
【预习新知】
细胞的全能性
eq \a\vs4\al(新知探究一 细胞分化)
细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，它是生物个体发育的基础。请结合下面材料，探究细胞分化的特点和实质。
1．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．细胞分化的特点
(1)将蛙的原肠胚时期将来发育成后肢的部分细胞移植到将来发育成背部的细胞中，这部分细胞不会随着周围细胞发育成背部，而是继续沿着原有的分化方向发育成一条后肢。这种现象说明细胞分化具有稳定性(不可逆性)。
(2)细胞分化发生在生物体的整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度，说明细胞分化具有持久性。
(3)细胞分化在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础，说明细胞分化具有普遍性。
3．细胞分化的实质(原因)
据图分析，A、B基因中，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。因此，细胞分化的实质是基因的选择性表达。
[思考探究]
(1)一个生物体内各种体细胞的遗传信息相同吗？为什么？
提示：相同，因为复杂生物体的所有体细胞都是由一个受精卵经过有丝分裂形成的，即细胞分化形成的各种细胞的细胞核内遗传物质没有发生变化。
(2)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？
提示：细胞分化的结果。它们核内的遗传信息相同，但执行情况不同，即基因的选择性表达的结果。
eq \a\vs4\al(新知探究二 细胞的全能性)
1．分化的细胞仍具有全能性的原因：已分化的细胞一般都有一套和受精卵相同的遗传物质，因此，分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。
2．全能性大小的比较 (填“＞”或“＜”)：
①植物细胞eq \a\vs4\al(＞)动物细胞。
②受精卵eq \a\vs4\al(＞)生殖细胞eq \a\vs4\al(＞)体细胞。
③幼嫩的细胞eq \a\vs4\al(>)衰老的细胞。
④分化程度低的体细胞eq \a\vs4\al(>)分化程度高的体细胞。
⑤细胞分裂能力强的体细胞eq \a\vs4\al(>)细胞分裂能力弱的体细胞。
3．植物细胞表达全能性的条件
①离体条件(必要条件)。
②一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)。
③适宜的条件(适宜的温度、pH等)。
【易错提示】
有关细胞分化的三点提醒
1细胞分化过程中遗传物质并没有发生改变，只是基因选择性表达。
2同一个体不同种类的体细胞中，DNA基因相同，而RNA、蛋白质不同。
3一般来说，细胞分化是不可逆的，但在离体人工培养条件下，高度分化的植物细胞能够脱分化恢复全能性。
【巩固训练】
1.人的成熟红细胞经过几个阶段发育而来，各阶段细胞特征如下表。下列有关叙述正确的是( )
A.细胞内合成了血红蛋白是造血干细胞分化为红细胞的标志
B.表中各细胞生命活动所需的能量主要通过有氧呼吸提供
C.表中各细胞生理功能不同的原因是不同细胞中基因存在差异
D.成熟红细胞不具有完整的细胞结构，不利于红细胞运输氧气
2.下列动物细胞中最容易表达出全能性的是( )
A.红细胞B.受精卵细胞C.肌肉细胞D.神经细胞
3.科学家把一类特殊干细胞定向分化为中脑多巴胺能神经细胞，然后移植到患者脑内，从而实现神经再生和功能重塑，用于治疗帕金森病。下列叙述正确的是( )
A.干细胞的全能性高于受精卵的全能性
B.人体干细胞仍具有分裂和分化能力
C.该干细胞和中脑多巴胺能神经细胞的基因表达情况相同
D.神经细胞形成过程中，细胞的遗传物质发生改变
4.下列关于细胞分化及其全能性的叙述，错误的是( )
A.细胞分化发生在多细胞生物体的整个生命进程中
B.人的红细胞与白细胞功能不同的原因是其基因不同
C.已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性
D.将花粉培育为完整的植株可体现生殖细胞的全能性
5.细胞分化是生物个体发育的基础，其实质是( )
A.细胞形态结构的变化B.细胞数目和种类的增多
C.基因的选择性表达D.细胞种类的增加
6.姐妹染色单体通过粘连蛋白相互黏附而不能分离。分离酶(SEP)可水解粘连蛋白，其活性受核基因编码的两种蛋白调控：SCR蛋白与SEP结合抑制其活性，而APC蛋白可催化SCR蛋白水解。下列说法错误的是( )
A.SCR蛋白基因和APC蛋白基因可能在分裂间期表达
B.SEP的功能异常可能导致子细胞染色体数目异常
C.APC蛋白失活会导致姐妹染色单体不能正常分离
D.SCR蛋白基因和APC蛋白基因的表达说明细胞发生了分化
参考答案
1.答案：A
解析：A、血红蛋白基因只在红细胞中表达，故细胞内合成了血红蛋白是造血干细胞分化为红细胞的标志，A正确；
B、表中成熟红细胞无线粒体等细胞器，该细胞生命活动所需的能量主要通过无氧呼吸提供，B错误；
C、表中各细胞所含具有基因相同，他们的生理功能不同的原因是基因的选择性表达，C错误；
D、哺乳动物成熟的红细胞内没有细胞核和细胞器，内含丰富的血红蛋白，有利于红细胞运输氧气，D错误。
故选A。
2.答案：B
解析：ABCD、全能性大小：受精卵>干细胞>生殖细胞>体细胞，神经细胞、肌肉细胞和红细胞均为体细胞，因此蛙的细胞中最容易表达出全能性的是受精卵细胞，ACD错误，B正确。故选B。
3.答案：B
解析：A、干细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错误;B、人体干细胞仍具有分裂和分化能力，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞，B正确;C、中脑多巴胺能神经细胞是由该干细胞分化而成的，细胞分化的实质是基因的选择性表达，故二者的基因表达情况不同，C错误;D、神经细胞形成过程中，发生了细胞分化，细胞的遗传物质未发生改变，D错误。
4.答案：B
解析：A、细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，提高生理功能的效率，是生物个体发育的基础，发生在多细胞生物体的整个生命进程中，A正确；
B、人的红细胞与白细胞功能不同的直接原因是细胞的形态、结构和功能不同，其根本原因是基因的选择性表达，细胞分化具有不变性，即其中的遗传物质是相同的，这里指的是红细胞形成过程中含有的遗传物质和白细胞中的遗传物质是相同的，B错误；
C、已分化的动物体细胞的细胞核含有该动物全套的遗传信息，具有全能性，C正确；
D、一般来说，细胞的分化程度越高，细胞的分裂能力越低，细胞的全能性越低，将花粉培育为完整的植株可体现生殖细胞的全能性，D正确。
故选B。
5.答案：C
解析：细胞分化是生物在个体发育中，由一个或多个细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生一系列稳定性差异的过程，其实质是基因的选择性表达。
故选C。
6.答案：D
解析：A、由题意可知，SCR蛋白基因和APC蛋白基因在分裂间期表达，A正确;B、由题意可知，SEP的功能异常，粘连蛋白不能被水解，导致子细胞染色体数目异常，B正确;C、由题意可知，APC蛋白失活，SCR蛋白不能被水解，姐妹染色单体不能正常分离，C正确;D、SCR蛋白基因和APC蛋白基因的表达说明细胞发生了分裂，D错误。
阶段
造血干细胞
幼红细胞
网织红细胞
成熟红细胞
特征
无血红蛋白，有较强的分裂能力
核糖体丰富，开始合成血红蛋白，有分裂能力
核糖体等细胞器逐渐减少，分裂逐渐减弱
无细胞核、核糖体、线粒体等，血红蛋白含量高，无分裂能力