新素养导学生物课件 讲义 精练 11.docx

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新素养导学生物课件讲义精练11

第二节　细胞分化、衰老和凋亡

第1课时　细胞分化和全能性

[学习目标]　1.说出细胞分化的概念。

2.理解细胞分化的特点、实质及意义。

3.举例说明细胞的全能性。

一、细胞分化的概念及特点

1.概念

2.举例：

造血干细胞分化为红细胞、血小板、白细胞等。

3.特点

（1）细胞分化是一种持久性的变化。

（2）细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象。

4.结果：

能够增加细胞的类型，不同类型的细胞构成了生物体的组织和器官，执行不同的生理功能。

5.意义：

细胞分化是生物个体发育的基础。

6.实质：

细胞分化与基因选择性的表达有关。

下图是细胞分化的示意图，请分析：

1.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？

答案　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.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？

答案　DNA相同，蛋白质不完全相同。

3.通过以上推理可知，细胞分化的实质是基因的选择性表达（程序性表达）。

4.细胞分裂和细胞分化与个体的生长发育有什么关系？

答案　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。

关键点拨

　细胞分化的实质是基因的选择性表达，也就是在不同的细胞中表达的基因不完全相同，但是细胞分化过程中遗传物质DNA是不变的。

细胞分化使细胞种类增多，是个体发育的基础。

1.图中甲、乙、丙分别表示某人体内的几种细胞，它们的形态、结构和功能各不相同的根本原因是（　　）

A.DNA的结构不同

B.遗传信息的表达情况不同

C.遗传物质不同

D.线粒体结构不同

答案　B

解析　题中甲、乙、丙是由同一个受精卵经过增殖、分化形成的，它们的遗传物质相同，DNA的结构相同，线粒体的结构也相同，只是含量不同而已。

它们的形态、结构和功能各不相同的根本原因是基因的选择性表达，即遗传信息的表达情况不同。

2.下列关于细胞分裂和细胞分化的叙述，错误的是（　　）

A.生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果

B.生物体通过细胞分化，细胞之间逐渐发生了稳定性的差异

C.细胞分裂是细胞分化的基础

D.细胞分化过程中细胞内的遗传物质发生了变化

答案　D

解析　个体发育首先是细胞经有丝分裂使细胞数目增多，在此基础上，不同细胞选择表达不同的基因，从而实现细胞分化，但分化的细胞内含有相同的遗传物质；细胞分裂是细胞分化的基础，细胞分化是基因选择性表达的结果。

深化拓展

　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。

二、细胞的全能性

1.概念：

已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。

2.斯图尔德实验

（1）过程：

胡萝卜根韧皮部的组织块

愈伤组织―→扩大培养―→试管苗

胡萝卜植株。

（2）结论：

离体的植物细胞能够发育成完整的植株。

3.植物组织培养技术

（1）原理：

植物细胞的全能性。

（2）过程：

将离体的植物组织或细胞在适宜的条件下培养成完整植株。

（3）意义：

在较短的时间内繁殖大量的苗木，产生较好的经济价值。

1.下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？

答案　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）图中试管里的培养液应该含有哪些物质？

答案　植物激素、无机盐和糖类等物质。

（3）植物细胞具有全能性的根本原因是什么？

答案　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.下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？

答案　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）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？

答案　和B羊相同。

关键点拨

　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，其中植物激素起着重要的作用；克隆动物的大部分性状和提供细胞核的个体相同。

3.下列关于细胞全能性的理解，正确的是（　　）

A.从理论上讲，生物体的每一个细胞都具有全能性

B.未脱离植株的幼叶，在适当的情况下能表现出全能性

C.在个体发育的不同时期，由于细胞内的基因发生变化，细胞不能表现出全能性

D.脱离了植株的芽，一定能表现出全能性

答案　A

解析　生物体的每一个细胞都与受精卵具有相同的遗传物质，从理论上来说都具有全能性；离体的植物组织在适宜条件下才能表现出全能性；在个体发育的不同时期，由于基因的选择性表达，导致细胞不能表现出全能性而形成不同的组织、器官。

4.下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是（　　）

A.玉米种子萌发长成新植株

B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞

C.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株

D.胡萝卜韧皮部细胞经组织培养发育成完整植株

答案　D

解析　A项，“细胞全能性”是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，选项A所述内容是玉米的胚后发育过程；B项，“全能性”的结果是得到完整新个体，而不是得到细胞；C项，由于题干中要求体现的是“体细胞全能性”，花粉属于生殖细胞；D项，胡萝卜韧皮部细胞是已分化的体细胞，经组织培养后得到了完整的新植株，故D正确。

易混辨析

　“具有”全能性与“体现”全能性

（1）理论上活细胞都具有全能性。

（2）只有由细胞发育为完整个体，才能“体现”或“实现”细胞的全能性。

（3）胚胎干细胞经培育后形成心脏、肝脏等器官不是全能性的体现，原因是并没有形成完整的新个体。

1.下列叙述，正确的打“√”，错误的打“×”。

（1）细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率（　　）

（2）一般，同一个体不同分化细胞的遗传信息相同（　　）

（3）同一个体骨髓干细胞与胰岛细胞的遗传信息不同，遗传信息的执行情况也不同（　　）

（4）同一植物体的叶肉细胞和贮藏细胞来自一群彼此相似的早期胚胎细胞（　　）

（5）细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础（　　）

答案　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）√　（5）√

2.（2018·云南民族大学附属中学月考）在下列自然现象或科学研究成果中，能为“动物细胞具有全能性”观点提供直接证据的是（　　）

A.壁虎断尾后重新长出尾部

B.蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂

C.用体外培养的皮肤治疗烧伤病人

D.小鼠腺细胞的自我复制

答案　B

解析　根据细胞全能性的概念判断，壁虎断尾后重新长出尾部，用体外培养的皮肤治疗烧伤病人，小鼠腺细胞的自我复制都是通过细胞的有丝分裂进行增殖的，均未发育成一个新的个体，A、C、D不符合题意；只有蜜蜂未受精的卵细胞发育成雄蜂符合细胞全能性的概念，B符合题意。

3.（2019·牡丹江高一检测）下列关于细胞分裂和分化的描述，错误的是（　　）

A.细胞分裂产生的新细胞都可以分裂

B.已分化的细胞内蛋白质的种类和数量往往不完全相同

C.发生分化后的细胞一般不能进行细胞分裂

D.细胞分化前后细胞数目不变

答案　A

解析　细胞分化的实质是基因的选择性表达，使细胞内蛋白质的种类和数量往往不完全相同，B正确；发生分化后的细胞，一般不能进行细胞分裂，C正确；细胞分化会改变细胞的种类，但不会改变细胞的数目，D正确。

4.下列四幅图表示人体细胞的生命现象，其中一定属于细胞分化的是（　　）

答案　D

解析　在个体发育中，由一个或一种细胞经细胞分裂产生的后代，在形态、结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程叫细胞分化，其结果是细胞的种类增加。

图中A属于细胞生长，B属于细胞分裂，C属于受精作用，D属于细胞分化。

5.如图是某细胞增殖和分化的概念图，据图回答下列有关问题：

（1）A表示的是____________过程，B表示的是____________过程。

（2）b、c、d、e具有相同的________________。

（3）若e能合成血红蛋白，则b、c、d都________（填“不能”或“能”）合成，其主要原因是_______________________。

（4）若a为植物细胞，而d能在体外条件下培养成一个植物体，则说明d具有________性。

（5）a、b、c、d、e这五个细胞相比，哪一个细胞的全能性是最高的？

________。

（6）由相同的b或相同的c共同组成的结构层次叫______，由b、c、d、e共同组成的结构层次叫________。

答案　

（1）细胞增殖　细胞分化

（2）遗传信息（或染色体、遗传物质）

（3）不能　控制合成血红蛋白的有关基因处于关闭状态

（4）全能　（5）a　（6）组织　器官

解析　

（1）A过程是一个细胞分裂成多个细胞的过程，是细胞增殖过程；B过程是分裂后的细胞形成各种不同形态、结构和生理功能的细胞的过程，是细胞分化过程。

（2）细胞分化不会导致遗传物质改变，已分化的细胞都含有保持本物种遗传特性所需要的全套遗传信息，所以b、c、d、e具有相同的遗传信息（或染色体、遗传物质）。

（3）细胞分化是基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果，e能合成血红蛋白，其他种类的细胞内控制合成血红蛋白的基因自然关闭。

（4）植物细胞的全能性较高，可以在体外条件下培养成一个植物体。

（5）一般分裂能力越强的细胞，全能性越高。

a细胞的分裂能力最强，所以全能性最高。

（6）形态相似，结构、功能相同的细胞联合在一起构成组织，不同的组织按照一定的次序结合在一起构成器官。

题组一　细胞的分化

1.下列对细胞分化不同水平的分析，不正确的是（　　）

A.从细胞水平分析，细胞分化是细胞的形态结构和生理功能改变的结果

B.从细胞的亚显微结构水平分析，细胞分化是细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变的结果

C.从蛋白质分子的角度分析，细胞分化是蛋白质的种类、数量、功能改变的结果，这是细胞分化的根本原因

D.从核酸分子的角度分析，细胞分化是基因选择性表达的结果

答案　C

解析　由一个或一种细胞经细胞分裂产生的后代，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程，就是细胞分化。

从核酸分子的角度分析，细胞分化是基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因。

2.红细胞是高度分化的细胞，下列有关叙述错误的是（　　）

A.成熟的红细胞不再分裂

B.红细胞寿命短是因为无酶系统

C.红细胞不存在细胞周期

D.成熟的红细胞无细胞核和线粒体

答案　B

解析　红细胞成熟后已丧失分裂能力，因此无细胞周期，同时成熟的红细胞无细胞核和线粒体，但红细胞内有生命活动，故红细胞内有相关的酶系统来催化。

3.如图所示为来自同一人体的3种细胞，下列叙述正确的是（　　）

A.因为来自同一人体，所以各细胞中的DNA、蛋白质种类相同

B.因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、功能不同

C.虽然各细胞大小不同，但细胞中含量最多的化合物相同

D.虽然各细胞的生理功能不同，但吸收葡萄糖的方式相同

答案　C

解析　图中三种细胞是受精卵分裂、分化的结果。

细胞分化的实质是基因选择性的表达，遗传物质（基因、DNA）不发生变化，但细胞的形态、功能发生稳定性差异，蛋白质的种类发生变化；虽然各细胞的大小不同，但细胞中含量最多的化合物相同，都是水；葡萄糖进入不同细胞的方式可能不同，为协助扩散或主动运输。

4.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（　　）

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

答案　B

解析　细胞增殖是重要的细胞生命活动，是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础，而细胞增殖的主要方式是有丝分裂，A正确；哺乳动物的造血干细胞是已经分化的多能干细胞，B错误；细胞分化的实质是：

个体发育过程中，在遗传物质的控制下合成特异性蛋白质的过程，即细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果，C正确；植物细胞具有全能性，借助植物组织培养技术，可将离体的植物叶肉细胞培育成新的植株，D正确。

5.图1、图2表示同一人体内的两种细胞，这两种细胞（　　）

A.组成元素种类相差很大

B.C元素含量一定相等

C.蛋白质的种类和含量相同

D.组成染色体的成分均是DNA和蛋白质

答案　D

解析　两种细胞均已分化，蛋白质的种类和含量均不同，C元素含量也不一定相等，但组成元素种类基本相同。

题组二　细胞的全能性

6.（2019·盐城一中检测）下列有关细胞全能性的叙述，错误的是（　　）

A.克隆绵羊“多莉”的诞生证明了动物细胞具有全能性

B.细胞全能性产生的根本原因是细胞内有能发育成完整个体的全套遗传信息

C.斯图尔德组织培养的成功表明植物细胞具有全能性

D.一般细胞分化程度越高，它的全能性就越低

答案　A

解析　克隆绵羊“多莉”的诞生仅表明了动物细胞核的全能性，不能说明整个动物细胞具有全能性；细胞具有全能性的根本原因是细胞核内有该种生物的全套遗传信息；一般，细胞的分化程度越高，全能性也就越低；植物组织培养成功表明植物细胞具有全能性。

7.在多细胞生物体内，细胞并没有表现出全能性，这是因为（　　）

A.细胞经分化而丧失了全能性

B.细胞内的基因表达有特定的时空选择性

C.不同细胞所含有的基因不同

D.细胞经过多次分裂而丧失了全能性

答案　B

解析　生物体内的细胞，其基因在时间和空间上的表达具有选择性，故不能表现出全能性。

8.将经处理后的胚胎干细胞移植到因胰岛受损而患糖尿病的小白鼠体内后，该鼠血糖浓度趋近正常。

上述事实说明（　　）

A.该过程体现了胚胎干细胞的全能性

B.移植的细胞中所有基因都得到表达

C.干细胞经处理后进行了定向分化

D.移植的细胞具有无限增殖的能力

答案　C

解析　体现细胞的全能性需要形成一个完整的个体，A错误；移植的细胞中只有部分基因表达，B错误；胚胎干细胞进行了定向分化，分化成了胰岛B细胞，使小鼠体内胰岛素分泌正常，C正确；移植的细胞不具有无限增殖的能力，D错误。

9.下列实验中能体现细胞全能性的有（　　）

①玉米花粉培育出植株　②转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株　③烧伤病人的健康细胞培育出皮肤　④植物用种子繁殖后代　⑤用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成可育的植株

A.②④⑤B.①②⑤

C.③④⑤D.①②③④⑤

答案　B

解析　玉米花粉培育出植株，体现了生殖细胞的全能性，①正确；转入贮存蛋白基因的向日葵细胞培育出植株，体现了植物体细胞的全能性，②正确；烧伤病人的健康细胞培育出皮肤，并没有形成新个体，不能体现细胞的全能性，③错误；种子不是一个细胞，因此用植物种子繁殖后代不能体现细胞的全能性，④错误；用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成可育的植株，体现了植物体细胞具有全能性，⑤正确。

10.科学家将从患者肋骨中提取的软骨细胞，在实验室里先培养成球状软骨细胞，然后移入折成耳朵形状的塑料支架上，让细胞在支架上繁殖生长，经过体外培养后植入裸鼠背部，随人耳支架降解消失，老鼠背上就会长出人耳。

这一研究成果说明（　　）

A.软骨细胞内的所有基因表达都很活跃

B.软骨细胞经诱导可发生定向分化

C.软骨细胞的全能性并未表达

D.软骨细胞具有无限增殖的能力

答案　C

解析　软骨细胞的基因表达具有选择性，并非所有基因表达都很活跃，A项错误；人耳鼠的培育只是利用了软骨细胞的分裂能力，B项错误；软骨细胞没有发育到个体阶段，故该成果不能说明细胞的全能性得以表达，C项正确；软骨细胞是正常体细胞，不能无限增殖，D项错误。

11.如图表示某生物体细胞发生的一系列变化过程，有关分析正确的是（　　）

A.过程①表示细胞生长

B.过程②表示细胞分化

C.过程③表示细胞分裂

D.过程②染色体数目会减半

答案　A

解析　①表示细胞体积由小到大，为细胞生长；②表示细胞一分为二，细胞数目增加，为细胞分裂；③表示细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异，为细胞分化；体细胞分裂的方式为有丝分裂，子细胞和母细胞染色体数目一致。

12.胚胎干细胞是哺乳动物或人早期胚胎中的细胞，可以进一步分裂、分化成各种组织干细胞，再进一步分化成各种不同的组织。

下列叙述不正确的是（　　）

A.各种组织干细胞分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果

B.胚胎干细胞有细胞周期，神经干细胞分化形成的神经细胞没有细胞周期

C.造血干细胞分化形成红细胞、白细胞的过程是不可逆的

D.肝脏干细胞分化成肝脏细胞的过程体现了细胞的全能性

答案　D

解析　肝脏干细胞分化成肝脏细胞的过程未体现细胞的全能性，因为全能性必须是形成完整的个体。

13.如图是高等生物个体发育过程中发生的细胞变化，请仔细观察，回答问题：

（1）图示的高等生物个体发育是从__________开始的。

（2）由①到②，细胞的体积增大、数目增多，细胞经历了________和________的过程。

（3）由②到③，由于细胞的__________，细胞的________________和________发生了稳定性的差异，细胞的这种变化是基因在机体发育过程中______________________的结果。

（4）若此过程发生在人体内，则由4种细胞构成组织，如小肠中具有吸收作用的________________、组成真皮的______________________、具有收缩特性的________________和调节人体各种生命活动的______________。

答案　

（1）受精卵　

（2）生长　分裂　（3）分化　形态、结构　生理功能　选择性表达　（4）上皮组织　结缔组织肌肉组织　神经组织

解析　由图示可以看出，生物个体发育起源于同一个细胞，就是受精卵，受精卵经过一次分裂形成两个相同的细胞，这两个细胞长大后再连续分裂、生长、分化，最后形成各种形态结构和生理功能不同的细胞，组成各种组织，各种组织构成不同的器官执行不同的功能。

14.细胞的基因可分为管家基因（所有细胞中均要表达的基因）和奢侈基因（不同类型细胞中特异性表达的基因）两类，下表为人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况。

请回答下列问题：

项目

基因存在情况

基因表达情况

甲

乙

丙

丁

甲

乙

丙

丁

胰岛B细胞

√

√

√

√

√

√

眼晶状体细胞（胚胎中）

√

√

√

√

√

√

神经细胞

√

√

√

√

√

√

（1）四种基因中属于管家基因的是__________。

（2）甲基因________（填“能”或“不能”）表示控制胰岛素合成的基因，理由是________________________________________________________________________。

（3）细胞分化的实质是________________（填“管家基因”或“奢侈基因”）选择性的表达。

（4）三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是_____________________________。

三种细胞形态、功能表现不同，从细胞结构方面分析其原因是_______________________。

答案　

（1）丁　

（2）能　胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达　（3）奢侈基因　（4）人体细胞都来源于同一个受精卵

细胞器的种类和数量不同

15.下图是克隆绵羊的培育程序，请据图分析回答：

（1）该实验操作时不选择完整的动物细胞而是将动物细胞核移植到去核卵细胞中形成重组细胞，重组细胞发育成子代“盼盼”和“灵灵”，说明重组细胞具有__________，这样操作及全能性得以表达的原因是：

①动物细胞核具有全能性，但受到__________________的限制，所以动物体细胞全能性不能像植物细胞那样易于表达。

②____________________可激发动物细胞核的全能性。

（2）“盼盼”和“灵灵”的产生是重组细胞经_________________和_____________的结果。

“盼盼”和“灵灵”的性别及性状几乎完全相同，反映了__________________________。

答案　

（1）全能性　①细胞内物质　②去核卵细胞内的物质

（2）细胞分裂　细胞分化　细胞核是生物遗传性状的控制中心