1、2014-2015学年生物（苏教版）必修一同步导学案 5.2.1细胞分化、细胞的全能性 一、目标导航1.学习目标 通过细胞分化的概念及实例来说明细胞分化的过程、原因、特点及意义；能解释细胞具有全能性的原因；2.学习重点（1）能举例说明细胞的分化，理解细胞分化的实质；（2）举例说明细胞的全能性；3.学习难点（1）细胞全能性的概念及实例。二、知识网络人体生命活动调节三、导学过程 “导”自主预习一.细胞分化1.概念：由 的细胞经细胞分裂后，逐渐在形态、结构和生理功能上形成 ，产生不同的细胞类群的过程。2.时间：发生于个体发育中，在 达到最大程度。3.结果：形成 种类的细胞和组织、器官。4.特点：具有
2、稳定性、 、不可逆性。5.实质：基因 的结果。6.意义：（1）细胞分化是生物 的基础。（2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向，有利于提高各种生理功能的效率。7.细胞的全能性含义：高度分化的细胞仍然具有发育成 的潜能。原因：细胞含有本物种全套的 。植物组织培养：(如胡萝卜韧皮部细胞一植株)所利用的生物学原理是植物细胞的 ，在培养基中加入植物激素、无机盐和糖类等物质，结果，这些细胞进行分裂和分化，形成一个细胞团，再分化出根、茎、叶 。植物组织培养的意义： 花卉和蔬菜；拯救 物种；与基因工程相结合培育作物 。干细胞：动物和人体内保留着的少量具有 和分化能力的细胞。植物细胞的全能性：植物体中单个已经
3、分化的细胞具有发育成 的全部遗传物质，在适宜条件下，仍然具有能够发育成完整新植株的潜能。 “学”互动探究探究一 细胞分化及全能性的相关内容整合阅读课本P86P89相关内容，思考并小组讨论下列问题：1.现实中，生物体中的细胞却形态各异功能不同的，为什么会导致细胞产生如此差异呢？提示：由一个受精卵发育而来的多细胞有机体，是由不同类型的细胞组成的.在个体发育过程中,一方面,通过细胞分裂,细胞数量越来越多；另一方面,细胞在形态,结构和功能上发生特异性的变化。这样我们必须要接触到一个细胞分化的概念。2.下列事实分别说明了细胞分化的哪一特征？细胞分化发生在整个生命进程中。黑色素细胞在体外培养30多代后仍能
4、合成黑色素；离体培养的上皮细胞，始终保持为上皮细胞，而不会变成其他类型的细胞。造血干细胞原红细胞早幼红细胞中幼红细胞晚幼红细胞成熟红细胞死亡。提示：持久性 稳定性 不可逆性3.细胞形态功能发生变化是否就属于细胞的分化？请说明原因。提示：否。由相同形态功能的细胞发育成形态和功能不同的细胞叫细胞分化。衰老的细胞其细胞形态和功能也会发生变化，但不叫细胞分化。细胞分化图解4.细胞分化对个体发育有什么意义？细胞分化是不是人类所特有的呢？细胞分化的结果是什么？提示：细胞分化是个体发育的基础；是生物界中普遍存在的生命现象；细胞分化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.红细胞和肌
5、细胞等体细胞的遗传信息相同吗？为什么最终的表现不同？提示：相同。分析如下：红细胞 合成血红蛋白肌细胞 合成肌动蛋白血红蛋白基因开启血红蛋白基因开启结论：细胞分化是不同细胞中遗传信息的执行情况不同导致（基因的选择性表达）。6.蜜蜂的未受精的卵细胞发育成雄蜂能否证明了动物细胞具有全能性？提示：蜜蜂的卵细胞是高度分化的细胞，其不受精直接发育成雄蜂，符合细胞全能性的概念。7.为什么已经分化的细胞具有全能性呢？提示：高度分化的细胞含有保持物种发育所需要的全套基因。【经典回眸】下图中A、B、C是某一人体三种细胞内的部分基因及它们的活动状态(图中糖酵解表示细胞呼吸的第一阶段)。据图得出下列结论中错误的是(
6、)A.三种人体细胞有各自不同的形态，根本原因是基因选择性表达的结果B.这三种细胞不可能是红细胞，细胞C可能是神经细胞，细胞A肯定是胰岛B细胞C.三种细胞都可以将葡萄糖分解为丙酮酸D.三种细胞的细胞核具有该生物的全套遗传物质，所以此三种细胞均具有全能性【解析】据图分析知，这三种细胞都可以将葡萄糖分解为丙酮酸，因为其糖酵解酶的基因均能表达；由于图中细胞均不表达血红蛋白基因，因此这三种细胞不可能是红细胞，细胞C可能是神经细胞，由于细胞A的胰岛素基因表达，因此可以确定其是胰岛B细胞。尽管三种细胞的细胞核具有该生物的全套遗传物质，但由于基因的选择性表达使此三种细胞均不能表现全能性。【答案】【变式训练】1
7、.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象，下列叙述不正确的是（ ）A.分化发生在生物体的整个生命进程中B.细胞分化的原因是在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况是不同的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2.下列有关细胞全能性的叙述,正确的是()A.组织培养繁育花卉所利用的原理是细胞具有全能性B.克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性C.用花粉培育成的植株往往高度不育,说明花粉细胞不具有全能性D.愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性四、达标检测1.细胞分化是奢侈基因选择性表达的结果。下列属于奢侈基因的是( ) A.血红蛋白基因 B.ATP合
8、成酶基因 C.DNA解旋酶基因 D.核糖体蛋白基因2.下列关于细胞分化的说法正确的是分化是稳定的，而且一般是不可逆的，一旦细胞沿一定方向分化，便不会再脱分化到原先的状态细胞分化后，细胞中mRNA不同，tRNA相同分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能一般不会出现细胞核遗传物质的改变细胞分化的实质是基因的选择性表达A B C D3.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()A.壁虎断尾后重新长出尾部B.蜜蜂未受精卵细胞发育成雄蜂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4.细胞分化过程中，不会出现的是( )A细胞表面结构的改变 B细胞器
9、种类和数量的改变C蛋白质种类和数量的改变 D细胞核遗传物质的改变5.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形成完整个体，因此全能性最高B.生物体内由于细胞分化，全能性不能表达C.卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性最高D.植物细胞在一定的条件下离体培养能表现出全能性1.A2.【解析】细胞分化一般来说是不可逆的，且具有普遍性和持久性。细胞分化的实质是基因的选择性表达，表达的基因不同，转录生成的mRNA不同，但tRNA都相同。细胞分化的结果是形成不同形态、结构和功能的细胞。细胞分化不会改变遗传物质。答案:D3.【解析】细胞的全能性是指已经分化的细胞有发育成一个新的个体的潜
10、能。只有蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂符合细胞的全能性的概念要点。答案:B4.D 5.C6.(1)减少不一定种子成熟过程中水分减少，但细胞没有出现衰老(2)变大内折不一定因为人成熟的红细胞没有细胞核(3)醋酸洋红或龙胆紫衰老的肝细胞细胞核染色较深(4)多强旺盛(5)缩短五、依据考点，归纳总结【例1】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.增殖并分化成多种细胞C.分泌抗体D.杀死各种病原菌解析：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和淋
11、巴细胞，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【温馨提示】细胞分化的相关知识(1)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)特点：持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命过程中，但在胚胎期达到最大。不可逆性：一般情况下，分化的细胞将不会再演变成原始的细胞。普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。细胞分化过程中遗传物质不发生改变。(3)原因：细胞分化是基因在时间和空间上选择性表达的结果。(4)结果：细胞种类增多，产生不同的细胞和组织。(5)意义：细胞分化是生物个体发育的基础；细胞分化使多细胞生
12、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。【例2】以下能说明细胞具有全能性的实验是()A.胚胎干细胞形成神经细胞B.用矮秆抗病小麦种子培育出小麦植株C.给去核蛙卵植入体细胞核后又发育成正常的蝌蚪D.将转入抗虫基因的棉花细胞培育成棉花植株【解析】细胞的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。A选项体现的是细胞分化。B选项是正常的有性生殖现象。C选项是动物克隆，只能体现细胞核的全能性。D选项转入了抗虫基因的棉花细胞发育成完整植株，体现了细胞的全能性。【答案】D易错警示:有关细胞全能性的3个易错点(1)植物种子发育成植株不叫全能性。(2)胚胎干细胞发育成各种组织器官(未形成
13、个体体现全能性的终点)不叫全能性。(3)动物细胞因具有该物种全套的遗传物质，尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。六、布置作业一选择题1.如图表示干细胞的三个发育途径，下列有关说法不正确的是()A.由甲细胞形成的乙细胞仍然保持着分裂能力，所以乙细胞能无限增殖B.若丁细胞是胰腺细胞，则结构所起的作用是对蛋白质进行加工、分类和包装C.一般情况下，甲、乙、丙、丁等细胞的细胞核中的DNA相同D.甲细胞分化成丁细胞的根本原因是基因的选择性表达2.以下能说明细胞具有全能性的实验是()A.胚胎干细胞形成神经细胞B.用矮秆抗病小麦种子培育出小麦植株C.给去核蛙卵植
14、入体细胞核后又发育成正常的蝌蚪D.将转入抗虫基因的棉花细胞培育成棉花植株3.干细胞的研究一直是科技热点之一。干细胞是指在个体发育过程中能自我复制，并在一定条件下能分化的原始细胞。下列有关造血干细胞的说法正确的是()A造血干细胞比受精卵分化程度低B造血干细胞分化出各类血细胞，表现了细胞的全能性C在生物体内，造血干细胞分化形成红细胞的过程是不可逆的D造血干细胞分化过程中遗传物质发生了改变4.关于细胞分化的叙述，下列哪一项是错误的 ()A.细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中B.细胞分化在胚胎时期达到最大限度C.随着细胞分化的进行，细胞中遗传物质种类会发生改变D.高度分化的动物
15、细胞的细胞核仍保持着全能性5.细胞分化过程中不会出现的是()A.细胞表面结构改变B.细胞器种类和数量改变C.蛋白质种类和数量的改变D.细胞核遗传物质的改变6.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述，错误的是A.a过程表示干细胞能自我更新B.b、c过程表示干细胞具有分化能力C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同D.b过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用二非选择题7.高度分化的动物细胞分化潜能降低，它的全能性受到限制，但它的细胞核仍具有全能性。请利用性成熟的青蛙作实验材料，设计一个实验方案证明上述说法。(1)实验的大体思路是：先把完整的体细胞单独培养，证明
16、_，再将_导入_，看能否表现出全能性。(2)根据上述思路设计的实验步骤是：第一步：取正常的雄性青蛙的体细胞直接进行细胞培养，观察其能否形成一个完整的青蛙。第二步：准备若干个正常雄性青蛙的体细胞和雌性青蛙的卵细胞。第三步：_。 第四步：将第三步形成的重组细胞进行细胞培养克隆，观察能否形成完整的青蛙。(3)实验结果：_(4)结论_(5)有人推测，卵细胞质中的物质X是促进体细胞核全能性发挥的物质，若要证明这一推断，请写出简单的设计思路：_。参考答案与解析1.A 【解析】由甲干细胞形成的乙干细胞虽然保持着分裂能力，但其分裂的次数是有限的，故A错误；为高尔基体，其作用主要是对蛋白质进行加工、分类和包装，
17、故B正确；由于甲、乙、丙、丁是由同一细胞通过有丝分裂形成的，其细胞核内的DNA相同，故C正确；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，故D正确。2.D 【解析】细胞的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。A选项体现的是细胞分化。B选项是正常的有性生殖现象。C选项是动物克隆，只能体现细胞核的全能性。D选项转入了抗虫基因的棉花细胞发育成完整植株，体现了细胞的全能性。3.C 【解析】受精卵分化程度最低，全能性最高；造血干细胞分化出的各类血细胞没有发育成个体，因此不能说明其表现出了细胞的全能性；在生物体内，分化是不可逆的；造血干细胞分化形成血细胞的过程中，遗传物质没有发生改变。4.C【解
18、析】细胞分化的实质是细胞中基因的选择性表达，细胞中遗传物质的种类和数量并未发生改变，仍保持其全能性。5.D【解析】细胞分化指相同细胞的后代在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞的差异性体现在细胞器种类、数量不同、细胞表面结构不同及蛋白质的种类、数量不同。同一生物体的所有体细胞都来源于受精卵的有丝分裂，故含有该生物的全部遗传信息，核遗传物质都是相同的。6.D【解析】干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。b、c代表细胞分化的过程，分化的细胞首先组成组织，由不同的组织构成器官。7.C【解析】组织培养技术依据的原理是细胞的全能性：生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，具有形成完整个体的潜能。组织培养的细胞首先脱分化，再经过细胞分裂，形成愈伤组织。愈伤组织是一种没有分化的细胞，然后愈伤组织再分化出各种组织器官，进一步发育成试管苗。七、课后反思同学们，通过这节课学习，你有哪些收获和体会，存在哪些疑问，请把它填在下面的表格中，以便及时总结、弥补知识缺漏。收获内容疑点内容