生物 第6章 细胞的生命历程 第2节 细胞的分化 新人教版必修1.ppt

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1、第第2 2节细胞的分化节细胞的分化自主学习自主学习凝练素养凝练素养自主学习自主学习 读教材读教材学基础学基础一、细胞分化及其意义一、细胞分化及其意义请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第117117118118页页“细胞分化及其意义细胞分化及其意义”,完成下面的问题。完成下面的问题。1.1.概念概念在个体发育中在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代由一个或一种细胞增殖产生的后代,在在 、和和 上发生上发生 的过程。的过程。2.2.特点特点(1)(1)细胞分化是一种细胞分化是一种 的变化。的变化。(2)(2)一般来说一般来说,分化了的细胞一直保持分化了的细胞一直保持 的状态的状态,直到死亡。直到

2、死亡。(3)(3)细胞分化是生物界中普遍存在的细胞分化是生物界中普遍存在的 。形态形态结构结构生理功能生理功能稳定性差异稳定性差异持久性持久性分化后分化后生命现象生命现象3.3.意义意义(1)(1)是生物是生物 的基础。的基础。(2)(2)使多细胞生物体中的细胞趋向使多细胞生物体中的细胞趋向 ,有利于提高各种有利于提高各种 的的效率。效率。4.4.原因原因在个体发育过程中在个体发育过程中,不同的细胞中不同的细胞中 的执行情况不同。的执行情况不同。判断判断(1)(1)同一个体分化后的细胞在结构上有差异同一个体分化后的细胞在结构上有差异,功能上无差异。功能上无差异。()(2)(2)细胞分化是可逆的

3、。细胞分化是可逆的。()(3)(3)一个受精卵分化成的众多细胞中的遗传物质不发生变化。一个受精卵分化成的众多细胞中的遗传物质不发生变化。()个体发育个体发育专门化专门化生理功能生理功能遗传信息遗传信息二、细胞的全能性二、细胞的全能性请仔细阅读教材第请仔细阅读教材第118118120120页页“细胞的全能性细胞的全能性”,完成下面的问题。完成下面的问题。1.1.概念概念 的细胞的细胞,仍然具有仍然具有 。2.2.植物细胞的全能性植物细胞的全能性(1)(1)实验过程实验过程已经分化已经分化发育成完整个体的潜能发育成完整个体的潜能胡萝卜胡萝卜 细胞细胞+含有植物激素、无机盐和含有植物激素、无机盐和糖

4、类等的培养基糖类等的培养基 完整的植株完整的植株韧皮部韧皮部(2)(2)结论结论:高度分化的植物细胞仍然具有高度分化的植物细胞仍然具有 的能力。的能力。发育成完整植株发育成完整植株3.3.动物细胞核的全能性动物细胞核的全能性(1)(1)实验过程实验过程乳腺细胞的乳腺细胞的_+的卵细胞的卵细胞 克隆羊多利克隆羊多利细胞核细胞核去核去核(2)(2)结论结论:已分化的动物体细胞的已分化的动物体细胞的 具有全能性。具有全能性。细胞核细胞核4.4.干细胞干细胞(1)(1)特点特点:具有具有 和和 能力。能力。分裂分裂分化分化在动物和人体内在动物和人体内,数量很少。数量很少。(2)(2)举例举例:人骨髓中

5、的许多人骨髓中的许多 能通过增殖和分化不断产生红细胞、白能通过增殖和分化不断产生红细胞、白细胞和血小板。细胞和血小板。思考思考 正常植物体内的细胞能表现出全能性吗正常植物体内的细胞能表现出全能性吗?提示提示:不能。正常植物体内的细胞进行细胞分化不能。正常植物体内的细胞进行细胞分化,形成不同组织。形成不同组织。造血干细胞造血干细胞主题一主题一凝练素养凝练素养 解难题解难题提能力提能力细胞分化与细胞分裂、个体发育的关系细胞分化与细胞分裂、个体发育的关系教师参考教师参考问题引领问题引领:1.1.细胞分化能否导致细胞遗传信息的变化细胞分化能否导致细胞遗传信息的变化?2.2.细胞分裂和细胞分化在个体发育

6、中必不可少细胞分裂和细胞分化在个体发育中必不可少,相互配合相互配合,它们有什么它们有什么区别和联系区别和联系?1.1.对细胞分化概念的理解对细胞分化概念的理解(1)(1)从细胞水平分析从细胞水平分析:细胞的形态、结构和生理功能发生改变。细胞的形态、结构和生理功能发生改变。(2)(2)从亚显微结构水平分析从亚显微结构水平分析:细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。改变。(3)(3)从分子水平分析从分子水平分析蛋白质角度蛋白质角度:合成出特定种类、数量、功能的蛋白质。合成出特定种类、数量、功能的蛋白质。基因角度基因角度:基因选择性表达基因选择性表达,即遗

7、传信息的执行情况不同即遗传信息的执行情况不同,这是细胞分这是细胞分化的根本原因。化的根本原因。2.2.细胞分化与细胞分裂的区别与联系细胞分化与细胞分裂的区别与联系细细胞分化胞分化细细胞分裂胞分裂细细胞胞变变化化细细胞形胞形态态、结结构和生理功能构和生理功能发发生生稳稳定性差异定性差异,细细胞种胞种类类增多增多细细胞数量增多胞数量增多发发生生时间时间发发生在整个生命生在整个生命进进程中程中,在胚胎期达在胚胎期达到最大限度到最大限度从受精卵开始从受精卵开始,有些部位的有些部位的细细胞胞终终生生保持分裂能力保持分裂能力,有的有的细细胞胞发发育到一定育到一定时时期停止分裂期停止分裂意意义义生物体正常生

8、生物体正常生长发长发育的基育的基础础保持了保持了亲亲代和子代之代和子代之间遗传间遗传性状的性状的稳稳定性定性联联系系细细胞的分裂是胞的分裂是细细胞分化的基胞分化的基础础。细细胞的分裂与分化往往是相伴随的胞的分裂与分化往往是相伴随的,随着随着细细胞分化程度的增胞分化程度的增进进,细细胞的分裂能力逐胞的分裂能力逐渐渐下降下降3.3.细胞分化与细胞分裂、个体发育的关系细胞分化与细胞分裂、个体发育的关系个体发育是细胞分裂、细胞分化的结果个体发育是细胞分裂、细胞分化的结果:大多数多细胞生物是由受精卵发大多数多细胞生物是由受精卵发育而来的育而来的,在细胞分裂的基础上在细胞分裂的基础上,通过细胞分化逐渐发育

9、为成体。其中通过细胞分化逐渐发育为成体。其中,细细胞分化是生物个体发育的主要过程。胞分化是生物个体发育的主要过程。【典例典例1 1】(2017(2017吉林实验月考吉林实验月考)下图表示人体骨髓造血干细胞的生命历下图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程。下列相关叙述错误的是程。下列相关叙述错误的是()A.A.细胞细胞与细胞与细胞相比相比,细胞与外界环境进行物质交换的效率提高细胞与外界环境进行物质交换的效率提高B.cB.c过程的根本原因是基因的选择性表达过程的根本原因是基因的选择性表达C.C.细胞可能继续进行细胞分裂和分化细胞可能继续进行细胞分裂和分化D.D.图中三种血细胞一般不会再变成细胞图中三种

10、血细胞一般不会再变成细胞解析解析:a a表示细胞生长过程表示细胞生长过程,细胞体积变大细胞体积变大,相对表面积减小相对表面积减小,故物质交换的故物质交换的效率降低效率降低;c;c表示细胞分化表示细胞分化,其根本原因是基因的选择性表达其根本原因是基因的选择性表达;细胞为造细胞为造血干细胞血干细胞,其可能继续进行细胞分裂和分化其可能继续进行细胞分裂和分化;自然情况下自然情况下,细胞分化具有不细胞分化具有不可逆性可逆性,因此图中三种血细胞一般不会再变成细胞因此图中三种血细胞一般不会再变成细胞。答案答案:A A备选例题备选例题(2017(2017山西高平联考山西高平联考)下列对细胞分化的叙述中下列对细

11、胞分化的叙述中,错误的是错误的是()A.A.从细胞水平分析从细胞水平分析,细胞的功能趋向专门化细胞的功能趋向专门化B.B.从细胞器水平分析从细胞器水平分析,细胞器种类、数目发生改变细胞器种类、数目发生改变C.C.从分子水平分析从分子水平分析,根本原因是蛋白质发生改变根本原因是蛋白质发生改变D.D.从个体水平分析从个体水平分析,其是生物个体发育的基础其是生物个体发育的基础C C解析解析:从分子水平分析从分子水平分析,细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。细胞分化的根本原因是基因的选择性表达。【题组演练题组演练】1.1.(2017(2017河北张家口月考河北张家口月考)下列有关细胞分化的描述下列有

12、关细胞分化的描述,正确的是正确的是()A.A.细胞分化是一种临时性的变化细胞分化是一种临时性的变化,在胚胎时期达到最大限度在胚胎时期达到最大限度B.B.人的胰岛细胞产生胰岛素人的胰岛细胞产生胰岛素,不产生血红蛋白不产生血红蛋白,是因为胰岛细胞中无血红是因为胰岛细胞中无血红蛋白基因蛋白基因C.C.细胞分化过程中遗传物质发生了定向改变细胞分化过程中遗传物质发生了定向改变D.D.细胞分化是一种持久性的变化细胞分化是一种持久性的变化,其稳定性变化通常是不可逆转的其稳定性变化通常是不可逆转的解析解析:细胞分化是一种持久性的变化细胞分化是一种持久性的变化;胰岛细胞中含有血红蛋白基因胰岛细胞中含有血红蛋白基

13、因,但血红蛋白基因在胰岛细胞中不表达但血红蛋白基因在胰岛细胞中不表达;细胞分化过程中遗传物质不发细胞分化过程中遗传物质不发生改变。生改变。D D 2.2.(2017(2017湖南长郡、衡阳联考湖南长郡、衡阳联考)下列能说明某细胞已经发生了细胞分化的下列能说明某细胞已经发生了细胞分化的是是()A.A.进行胰岛素的合成和分泌进行胰岛素的合成和分泌B.B.进行进行ATPATP合成合成C.C.存在胰岛素基因存在胰岛素基因 D.D.存在呼吸酶存在呼吸酶A A 解析解析:胰岛胰岛B B细胞能合成和分泌胰岛素细胞能合成和分泌胰岛素,说明细胞已经发生了基因的选择性说明细胞已经发生了基因的选择性表达表达,即发生

14、了分化即发生了分化;所有细胞都进行所有细胞都进行ATPATP合成合成,都存在呼吸酶都存在呼吸酶;体细胞都是体细胞都是由受精卵不断通过有丝分裂而产生的由受精卵不断通过有丝分裂而产生的,因此人的体细胞都含有一整套相同因此人的体细胞都含有一整套相同的基因的基因,都含有胰岛素基因都含有胰岛素基因,但只有在胰岛但只有在胰岛B B细胞中表达。细胞中表达。3 3.(2017.(2017江苏海安期末江苏海安期末)下列有关多细胞生物体细胞分化的叙述中下列有关多细胞生物体细胞分化的叙述中,错误错误的是的是()A.A.分化后的细胞只保留与其功能相关的一些遗传物质分化后的细胞只保留与其功能相关的一些遗传物质B.B.细

15、胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象细胞分化是生物界的一种普遍存在的生命现象C.C.高度分化后的细胞一般不具有分裂能力高度分化后的细胞一般不具有分裂能力D.D.细胞分化与生物的个体发育有密切关系细胞分化与生物的个体发育有密切关系A A解析解析:细胞分化只是基因的选择性表达的结果细胞分化只是基因的选择性表达的结果,其遗传物质并不改变。其遗传物质并不改变。主题二主题二细胞全能性问题剖析细胞全能性问题剖析教师参考教师参考问题引领问题引领:1.1.已分化的细胞为什么仍具有全能性已分化的细胞为什么仍具有全能性?2.2.不同细胞的全能性大小相同吗不同细胞的全能性大小相同吗?3.3.表现全能性需要什么条件

16、表现全能性需要什么条件?1.1.细胞具有全能性的原因分析细胞具有全能性的原因分析已分化的细胞一般都有一套和受精卵相同的遗传信息已分化的细胞一般都有一套和受精卵相同的遗传信息,因此因此,分化的细胞仍具有发育成完分化的细胞仍具有发育成完整新个体的潜能整新个体的潜能。2.2.细胞全能性大小比较细胞全能性大小比较(1)(1)植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞。(2)(2)受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞(如精子、卵细胞如精子、卵细胞)体细胞体细胞。(3)(3)分化程度低的细胞分化程度低的细胞 分化程度高的细胞分化程度高的细胞。(4)(4)分裂能力强的细胞分裂能力强的细胞 分裂能力弱的细胞分裂能力弱的细胞

17、。3.3.细胞在生物体内没有表现全能性的原因细胞在生物体内没有表现全能性的原因在生物体内细胞不能表现全能性在生物体内细胞不能表现全能性,而是分化为不同的组织、器官而是分化为不同的组织、器官,其原因在于基因在特定其原因在于基因在特定的时间和空间条件下的选择性表达的时间和空间条件下的选择性表达。4.4.实现细胞全能性的条件实现细胞全能性的条件离体离体(必要条件必要条件)具核的活细胞、一定的营养物质具核的活细胞、一定的营养物质(水、无机盐、糖类等水、无机盐、糖类等)、激素、适宜的、激素、适宜的外界环境条件外界环境条件(温度等温度等)。【典例【典例2 2】(2017(2017天津静海月考天津静海月考)

18、关于细胞的全能性的叙述关于细胞的全能性的叙述,错误的是错误的是()A.A.离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性B.B.生物体内细胞没有表现出全能性生物体内细胞没有表现出全能性,是基因在特定时空下选择性表达的结果是基因在特定时空下选择性表达的结果C.C.在生物体所有的细胞中在生物体所有的细胞中,受精卵的全能性最高受精卵的全能性最高D.D.克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性解析解析:处于离体状态的植物细胞处于离体状态的植物细胞,在一定的营养物质、激素和其他外界条件在一定的营养物质、激素和其

19、他外界条件作用下能表现出全能性作用下能表现出全能性,而生物体内细胞没有表现出全能性而生物体内细胞没有表现出全能性,是基因在特定是基因在特定时空下选择性表达的结果时空下选择性表达的结果;克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞核具克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞核具有全能性。有全能性。答案答案:D D备选例题备选例题(2017(2017天津红桥区期中天津红桥区期中)在下列自然现象或科学研究成果中在下列自然现象或科学研究成果中,能为能为“动物动物细胞具有全能性细胞具有全能性”观点提供直接证据的是观点提供直接证据的是()A.A.壁虎断尾后重新长出尾部壁虎断尾后重新长出尾部B.B.用体外培养的皮肤治疗

20、烧伤病人用体外培养的皮肤治疗烧伤病人C.C.蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂D.D.造血干细胞产生红细胞、白细胞和血小板造血干细胞产生红细胞、白细胞和血小板C C 解析解析:壁虎断尾后重新长出尾部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用体外培养的皮肤治疗烧伤病人,造造血干细胞产生各种血细胞血干细胞产生各种血细胞,都形成新个体都形成新个体,不能体现动物细胞的全能性不能体现动物细胞的全能性;蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂,体现了动物细胞的全能性。体现了动物细胞的全能性。【题组演练题组演练】1.1.(2017(2017河北定州中学月考河

21、北定州中学月考)科学家将单个离体胡萝卜根细胞培养成了胡科学家将单个离体胡萝卜根细胞培养成了胡萝卜植株。这说明植物细胞萝卜植株。这说明植物细胞()A.A.具有全能性具有全能性B.B.具有无限生长的能力具有无限生长的能力C.C.具有无限分裂的能力具有无限分裂的能力D.D.遗传物质发生改变遗传物质发生改变A A 解析解析:全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整植株的潜能全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整植株的潜能,胡萝卜胡萝卜根细胞能发育成完整的胡萝卜植株根细胞能发育成完整的胡萝卜植株,体现植物细胞具有全能性。体现植物细胞具有全能性。2.2.(2017(2017黑龙江牡丹江月考黑龙江牡丹

22、江月考)细胞的全能性是指细胞的全能性是指()A.A.细胞具有全面的生理功能细胞具有全面的生理功能B.B.细胞既能分化细胞既能分化,也能恢复到分化前的状态也能恢复到分化前的状态C.C.已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能D.D.已经分化的细胞全部能进一步分化已经分化的细胞全部能进一步分化C C解析解析:已经分化的细胞一般一直保持分化后的状态已经分化的细胞一般一直保持分化后的状态,直到死亡直到死亡,具有持久具有持久性性;细胞的全能性是指已经分化的细胞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仍然具有发育成完整个体的潜能能;已分化的细胞

23、不能进一步分化。已分化的细胞不能进一步分化。3.3.下列有关细胞全能性的理解下列有关细胞全能性的理解,正确的是正确的是()A.A.从理论上讲从理论上讲,生物体的每一个细胞都具有全能性生物体的每一个细胞都具有全能性B.B.未脱离植株的幼叶未脱离植株的幼叶,在适当的情况下能表现出全能性在适当的情况下能表现出全能性C.C.在个体发育的不同时期在个体发育的不同时期,由于细胞内基因发生变化由于细胞内基因发生变化,导致细胞不能表现出导致细胞不能表现出全能性全能性D.D.脱离了植株的芽脱离了植株的芽,一定能表现出全能性一定能表现出全能性解解析析:细细胞胞全全能能性性的的表表现现条条件件是是:离离体体状状态态

24、、一一定定的的营营养养物物质质和和激激素素以以及及适适宜宜的的外外界界条条件件。细细胞胞具具有有全全能能性性的的原原因因是是已已分分化化的的细细胞胞具具有有一一套套和和受受精精卵卵相相同同的的遗遗传传信信息息,因因此此,从从理理论论上上讲讲,生生物物体体的的每每一一个个细细胞胞都都具具有有全全能性。能性。A A 图说教材：细胞分化的概念及实质图说教材：细胞分化的概念及实质(1)(1)据图归纳细胞分化的概念据图归纳细胞分化的概念:在个体发育中在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生由一个或一种细胞增殖产生的后代的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。在形态、结构和生理功能上发生稳定性

25、差异的过程。(2)(2)据图据图,A,A、B B基因中基因中,细胞甲含有的是细胞甲含有的是A A、B B基因基因,表达的是表达的是A A基因基因;细胞乙含细胞乙含有的是有的是A A、B B基因基因,表达的是表达的是B B基因。因此基因。因此,细胞分化的实质是基因选择性表细胞分化的实质是基因选择性表达的结果。达的结果。(3)(3)复杂生物体所有体细胞都是由一个受精卵经过有丝分裂形成的复杂生物体所有体细胞都是由一个受精卵经过有丝分裂形成的,因此细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。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。【跟踪训练跟踪训练】如图中如图中A A、B

26、B、C C是某生物体内三种细胞内的部分基因及是某生物体内三种细胞内的部分基因及它们的活动状态它们的活动状态(图中糖酵解表示细胞呼吸的第一阶段图中糖酵解表示细胞呼吸的第一阶段)。据图得出下。据图得出下列结论中错误的是列结论中错误的是()A.A.这三种细胞肯定都不是红细胞这三种细胞肯定都不是红细胞B.B.三种细胞都可能将葡萄糖分解为丙酮酸三种细胞都可能将葡萄糖分解为丙酮酸C.C.由于细胞中蛋白质的不同由于细胞中蛋白质的不同,三种人体细胞有各自不同的形态三种人体细胞有各自不同的形态D.D.三种细胞的细胞核具有该生物的全套遗传物质三种细胞的细胞核具有该生物的全套遗传物质C C解析解析:据图不能得出三种

27、细胞形态、功能都不同是蛋白质不同的结果据图不能得出三种细胞形态、功能都不同是蛋白质不同的结果,可可以看出的是不同细胞的遗传信息执行情况不同以看出的是不同细胞的遗传信息执行情况不同,细胞发生了分化细胞发生了分化;三种细三种细胞的血红蛋白基因都未表达胞的血红蛋白基因都未表达,说明都不是红细胞说明都不是红细胞;三种细胞的糖酵解酶的三种细胞的糖酵解酶的基因均表达基因均表达,说明三种细胞中都能发生葡萄糖分解为丙酮酸的过程说明三种细胞中都能发生葡萄糖分解为丙酮酸的过程;三种三种细胞的细胞核中都含有该生物的全套遗传物质。细胞的细胞核中都含有该生物的全套遗传物质。形成学科核心素养形成学科核心素养(一一)重要生

28、物学概念重要生物学概念1.1.细胞分化的实质是基因的选择性表达。细胞分化的实质是基因的选择性表达。2.2.细胞分化的特点细胞分化的特点:持久性、普遍性和稳定性。持久性、普遍性和稳定性。3.3.细胞的分化程度越高细胞的分化程度越高,细胞全能性相对越低。细胞全能性相对越低。4.4.植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性,动物细胞的细胞核具有全能性。动物细胞的细胞核具有全能性。5.5.实现细胞全能性的条件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、离体、一定的营养物质、激素和适宜的温度、pHpH等。等。(二二)学科核心素养学科核心素养1.1.生命观念生命观念:形成形成“细胞分化是生物个体发育的基础细胞分化是生物个体发育的基础”的自然观。的自然观。2.2.理性思维理性思维:运用归纳与概括、演绎与推理的方法运用归纳与概括、演绎与推理的方法,概括细胞分化的概念、意义及概括细胞分化的概念、意义及 实质实质。3.3.社会责任社会责任:积极参与到积极参与到“干细胞研究进展与人类健康干细胞研究进展与人类健康”的资料搜集和分析中的资料搜集和分析中,关注关注人类健康。人类健康。(三三)网络构建网络构建请尝试构建本课时知识网络。请尝试构建本课时知识网络。