苏教版必修一 细胞分化和全能性 学案.docx

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苏教版必修一细胞分化和全能性学案

第23课时　细胞分化和全能性

[目标导读]　1.结合实例概述细胞分化的概念、特点和实质。

2.结合植物的组织培养，阐述细胞全能性的概念。

[重难点击]　1.细胞分化的概念、特点和实质。

2.细胞全能性的概念。

一　细胞分化

1．细胞分化的概念

（1）结合教材P100，归纳细胞分化的概念。

答案　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。

（2）复杂生物体所有体细胞都是由一个受精卵发育而来的，那么经细胞分化形成的各种细胞的细胞核内的遗传物质有没有发生变化呢？

答案　没有。

2．细胞分化的意义

（1）结合教材P101观察植物的不同组织和细胞：

用天竺葵的叶制作临时装片进行观察，将观察到的细胞和其形态结构进行连线

（2）由上可知，同一片叶片中的不同细胞的形态结构和生理功能不同，但它们的最初来源都相同。

（3）在个体发育中，细胞分化能够增加细胞的类型，不同的细胞构成了生物体的组织和器官，执行不同的功能，所以细胞分化是生物个体发育的基础。

3．细胞分化的特点

（1）细胞分化发生在生物体的整个个体发育的进程中，说明细胞分化具有持久性。

（2）细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，说明细胞分化具有普遍性。

（3）研究表明：

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不可逆性。

4．细胞分化的实质

阅读教材P102，列出下列鸡的细胞所含有的基因和mRNA的种类，“＋”代表“有”，“－”代表“没有”。

　　项目

类型　　

卵清蛋

白基因

β珠蛋

白基因

胰岛素

基因

卵清蛋

白mRNA

β珠蛋

白mRNA

胰岛素

mRNA

输卵管

细胞

＋

＋

＋

＋

－

－

成红细胞

＋

＋

＋

－

＋

－

胰岛素

细胞

＋

＋

＋

－

－

＋

据此说明，细胞分化是基因选择性表达的结果。

归纳总结

细胞分裂与细胞分化是两种完全不同的生理过程。

但又不是毫无关联、绝对孤立的。

列表比较如下：

比较项目

细胞分裂

细胞分化

细胞变化

细胞数目增多

细胞种类增多

发生时间

从受精卵开始

发生在整个生命进程中

意义

保持了亲代和子代之间遗传性状的稳定性

是生物体个体发育的基础

联系

（1）细胞分裂是细胞分化的基础，细胞的分裂与分化往往是相伴相随的。

（2）随着细胞分化程度的增大，细胞的分裂能力逐渐下降

活学活用

1．判断下面说法的正误。

（1）细胞分化是个体发育的基础（　　）

（2）单细胞生物的细胞分化现象更加明显（　　）

（3）细胞分裂是细胞分化的基础（　　）

（4）细胞分化过程中细胞内的遗传物质种类发生了变化（　　）

（5）细胞分化的方向在胚胎早期已经决定，一般不能逆转（　　）

（6）生物体的生长发育是细胞分裂和细胞分化的结果（　　）

（7）细胞分化导致细胞的数目增加（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）√　（4）×　（5）√　（6）√　（7）×

解析　

（2）单细胞生物不存在细胞分化。

（4）细胞分化过程中细胞内的遗传物质种类不会发生变化。

（7）细胞分化只增加细胞种类，不会增加细胞数目。

二　细胞的全能性

1．结合教材P103积极思维，分析胡萝卜组织块的培养过程

（1）一个高度分化的韧皮部细胞经过细胞分裂和细胞分化，最终形成了完整的胡萝卜植株，这说明植物细胞具有全能性。

（2）推测其具有全能性的原因：

由于体细胞一般是通过有丝分裂繁殖而来的，因此已分化的细胞仍具有全部遗传信息。

（3）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器官，组织培养时要加入多种营养物质和植物激素等，据此推测植物细胞全能性表达需要什么条件？

答案　离体；一定的外界条件。

2．细胞的全能性

（1）细胞的全能性是指已分化的细胞仍具有发育成完成个体的潜能。

（2）所有细胞都有全能性吗？

不是。

3．植物组织培养技术的原理和应用

（1）原理：

植物细胞的全能性。

（2）应用：

快速繁殖植物体。

归纳提炼

全能性的比较

一般来说，分化程度越高，细胞表达的潜能越窄，全能性越低；但是生殖细胞分化程度高，全能性也较高，是个例外。

据此比较下列细胞全能性的大小：

（1）植物细胞＞动物细胞；

（2）受精卵＞生殖细胞＞体细胞；（3）叶肉细胞＜形成层细胞。

活学活用

2．有关细胞全能性的叙述，不正确的是（　　）

A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高

B．由于分化，在生物体内细胞的全能性不能表达

C．与受精卵一样，卵细胞属于未分化的细胞，分裂能力强，全能性高

D．在一定条件下，离体培养的植物细胞能表现出全能性

答案　C

解析　不同细胞的全能性不同，一般来说，分化程度越低的细胞，分裂能力越强，全能性越强。

受精卵是未分化的

细胞，在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高；但是卵细胞虽然属于高度分化的细胞，也具有较强的全能性；植物细胞只有在离体的条件下，才能表达出细胞全能性。

当堂检测

1．以下能证明植物细胞具有全能性的生产实践是（　　）

A．从一粒菜豆种子长成一棵植株

B．子房发育成果实

C．用一小片土豆叶片培养成一株完整的植株

D．杂交育种

答案　C

2．在上海世博会上，荷兰馆展出该国的国花郁金香，鲜艳夺目，它是用名贵的郁金香品种的茎尖细胞人工培育而成的。

这一培育技术反映了（　　）

A．细胞具有增殖的功能

B．细胞具有分化的功能

C．分化的细胞具有全能性

D．生物体具有顽强的生命力

答案　C

解析　植物组织培养体现了细胞的全能性，细胞全能性是细胞分化的基础。

3．细胞分化过程中不会出现的是（　　）

A．细胞的形态结构可能发生改变

B．细胞器种类和数量可能改变

C．蛋白质种类和数量会改变

D．细胞核中的遗传物质肯定改变

答案　D

解析　细胞分化过程中遗传物质不会改变。

4．下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）图A表示的是__________________过程，图B表示的是______________过程。

（2）图中b、c、d、e具有相同的____________。

（3）若e能合成血红蛋白，则b、c、d都________（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五个细胞相比，哪一个细胞的全能性是最大的？

________。

答案　

（1）细胞增殖　细胞分化　

（2）遗传信息

（3）不能　控制合成血红蛋白的遗传信息处于关闭状态

（4）全能　（5）a

解析　

（1）A过程是一个细胞分裂成多个细胞的过程，属于细胞增殖；B过程是分裂后的细胞形成各种不同形态结构和功能的细胞的过程，属于细胞分化。

（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物种遗传性所需要的全套遗传物质，所以b、c、d、e具有相同的遗传信息或遗传物质。

（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，其他种类的细胞内的血红蛋白基因处于关闭状态。

（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）分裂能力越强的细胞，全能性越高。

a细胞是干细胞，形状还是球形，具有很强的分裂能力，所以全能性最高。

40分钟课时作业

基础过关

知识点一　细胞分化

1．下图所示的细胞类型转变过程称为（　　）

A．细胞融合B．细胞生长

C．细胞分裂D．细胞分化

答案　D

解析　细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程叫做细胞分化。

2．下列关于细胞分化的叙述，错误的是（　　）

A．细胞分化是生物个体发育的基础

B．细胞分化过程中遗传信息发生改变

C．细胞分化的原因是不同的细胞遗传信息的执行情况不同

D．细胞分化导致细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异

答案　B

解析　经细胞分化形成不同的细胞，可构成不同的组织、器官等，A正确；细胞分化是遗传信息在不同细胞表达情况不同，没有改变遗传信息，B错误、C正确；细胞分化使不同细胞形成不同蛋白质，导致细胞的形态、结构和生理功能发生稳定性差异，D正确。

3．下列能肯定某细胞已经发生分化的是（　　）

A．进行ATP的合成B．进行DNA的合成

C．含有血红蛋白D．存在胰岛素基因

答案　C

解析　细胞分化的实质是基因选择性表达。

ATP的合成发生在所有活细胞中；细胞分裂和分化都能进行mRNA的合成；存在血红蛋白一定是红细胞，是已经高度分化的细胞；所有的正常细胞中都存在胰岛素基因。

4．构成人体的细胞约有230多种，其中胰岛B细胞合成胰岛素，甲状腺细胞合成甲状腺激素。

植物的叶肉细胞中含有叶绿素，根尖成熟区表皮细胞形成根毛。

正常情况下，分化的细胞还具有一定的寿命。

例如，红细胞分化成熟后的寿命约是120天，白细胞的寿命约为12天。

下列说法不正确的是（　　）

A．个体发育过程中的细胞分化对于生物体是有积极意义的

B．在个体发育过程中，有序的细胞分化能够增加细胞的类型

C．由不同类型的细胞构成生物体的组织和器官，并且具备不同的功能

D．细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同

答案　D

解析　细胞分化使细胞形态、结构、功能发生了稳定性的差异，而遗传物质不变。

知识点二　细胞的全能性

5．下列实例中能体现细胞全能性的是（　　）

①用悬浮培养的胡萝卜单个细胞培养成了可育的植株　②用植物的种子繁殖后代　③用烟草的某个组织细胞培育出了可育的完整植株

A．①②B．①③C．②③D．①②③

答案　B

解析　细胞的全能性是指已分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。

其中①和③都属于已分化的细胞经过培养形成可育的植株，体现了细胞的全能性。

植物用种子繁殖后代，实际是由一个受精卵通过细胞的增殖和分化发育成新个体的过程，所以是由未分化的细胞（受精卵）发育成新个体的过程。

6．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

答案　C

解析　在生物体内，细胞没有表现出全能性，而是分化为不同的组织、器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。

当植物细胞脱离母体后，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，植物细胞就可以表现出全能性。

7．下列实例可以说明细胞具有全能性的是（　　）

A．皮肤被划破后，伤口重新愈合

B．蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部

C．造血干细胞增殖分化产生各种血细胞

D．胡萝卜组织块经离体培养产生完整植株

答案　D

解析　高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的潜在能力。

选项A、B为再生，选项C体现的是细胞分化。

8．下列有关细胞全能性的叙述中，错误的是（　　）

A．克隆绵羊“多利”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一套发育成完整个体的全部遗传信息

C．斯图尔德的组织培养成功表明植物细胞具有全能性

D．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“多利”的诞生只能证明动物细胞核具有全能性，不能证明动物细胞具有全能性，A错误；细胞全能性产生的根本原因是细胞内有一套发育成完整个体的全部遗传信，因为它们都来自于受精卵分裂和分化，B正确；斯图尔德的组织培养成功表明植物细胞具有全能性，C正确；细胞分化程度越高，它的全能性就越低，而细胞分化程度越低，则它的全能性越高，D正确。

能力提升

9．细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列不正确的是（　　）

A．分化发生在生物体的整个生命进程中

B．分化是基因在特定的时间和空间条件下选择表达的结果

C．未离体的体细胞不会表现出全能性

D．分化过程中遗传物质发生了改变

答案　D

解析　分化是指在生物体发育进程中，细胞在形态、结构、功能上发生稳定性差异的过程。

离体的植物组织、器官在适宜的条件下能够发育成一颗完整的植株，体现了全能性。

分化的实质是基因选择性表达的结果，遗传物质并没改变。

10．乳腺细胞和唾液腺细胞都来自外胚层。

乳腺细胞能够合成乳蛋白，不能合成唾液淀粉酶，而唾液腺细胞正好相反。

对这一现象的解释是（　　）

①唾液腺细胞没有合成乳蛋白的基因　②乳腺细胞没有合成唾液淀粉酶的基因　③两种细胞都有合成乳蛋白、唾液淀粉酶的基因　④两种细胞中相关基因选择性地表达

A．①②B．①④

C．③④D．②③

答案　C

解析　体细胞都来自受精卵的有丝分裂，所以体细胞含有与受精卵相同的基因，乳腺细胞和唾液腺细胞都有合成乳蛋白、唾液淀粉酶的基因，二者具有不同的功能特征，是基因选择性表达的结果。

11．据图回答问题：

（1）①→②、①→④的过程叫做________________。

（2）①→③的过程叫做________________。

（3）③→⑤的过程叫做________________。

（4）②、③、④细胞的____________和________不同，因此它们属于不同的________。

（5）①～⑤所示各细胞群中，具有分裂能力的是________________（标号）所示的细胞群。

答案　

（1）细胞分化　

（2）细胞分裂　（3）细胞生长　（4）形态结构　生理功能　组织　（5）①③⑤

解析　①→②、①→④的过程中，细胞在形态结构和生理功能上产生了稳定性差异，这种变化叫做细胞分化。

①→③的过程中，一个细胞分裂成两个细胞，这是细胞分裂。

③→⑤的过程中，细胞的体积由小变大，这是细胞的生长。

①③⑤细胞群的细胞均有壁薄、质浓、核大、液泡小或无的特点，均具有分裂能力。

12．将分离得到的成熟胡萝卜根的韧皮部细胞进行培养，由单个细胞发育成完整的新植株，如图所示，请分析：

（1）所用的生物技术称为________________________。

（2）分离出来的胡萝卜根细胞成为细胞团是通过________分裂方式来完成的。

（3）细胞团中相同的细胞在发育成胚状体和植株的过程中，形态结构和生理功能逐渐向不同方向变化，这种现象称为____________________。

（4）该实验说明_____________________________________________________________。

（5）在试管苗形成的过程中，要给予一定的光照，其目的是________________________________________________________________________。

答案　

（1）植物组织培养　

（2）有丝　（3）细胞分化

（4）植物细胞具有全能性　（5）试管苗形成后要进行光合作用合成有机物

个性拓展

13．下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）图示的高等生物其个体发育是从________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______，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中，则由4种细胞构成的组织如：

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）细胞生长　细胞分裂

（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、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。