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1、第六章,细胞的生命历程,第2节 细胞的分化,自 主 学 习,一、细胞分化 1概念 2特征：具有普遍性、_、稳定性和不可逆性。 3原因：不同的细胞中_不同。 4意义： (1)生物_的基础。 (2)有利于提高各种_的效率。,持久性,遗传信息的执行情况,个体发育,生理功能,二、细胞的全能性 1概念： (1)前提：_的细胞。 (2)本质：具有发育成_的潜能。 2基础：细胞中含有发育成完整个体所需要的_。,已经分化,完整个体,全部遗传信息,韧皮部,植物激素,发育成完整植株,细胞核,去核,细胞核,分裂,分化,造血,1人是由受精卵发育而来的，有的细胞构成了头，有的细胞构成了手，受精卵怎么会有这么多功能，你知
2、道原因吗？ 提示：受精卵在进行增殖的过程中，产生了细胞的分化。 2同一受精卵分化的不同细胞内核DNA的数目及结构“完全”相同吗？ 提示：核DNA的数目及结构相同，只是不同细胞内基因表达的情况不同。,？思考,3全能性最强的细胞是什么细胞？动物细胞有没有全能性？ 提示：受精卵；动物细胞核具有全能性。 4同一个体的神经细胞和肌细胞中的遗传物质相同吗？产生不同细胞的原因是什么？ 提示：相同。都是由受精卵经有丝分裂发育而来的，产生不同的细胞是细胞分化的结果。,1分析下列实例所依据的原理连线 植物组织培养成植物个体 a细胞核具有全能性 克隆羊“多利”的培育 b细胞增殖分化 干细胞培育出组织或器官 c细胞具
3、有全能性,2判断下列有关细胞分化与全能性的叙述 (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)不同分化细胞的遗传信息相同。 ( ) (3)玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。( ) (4)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。( ) (5)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。 ( ) (6)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。 ( ) (7)干细胞是指动物和人体内无分裂、有分化能力的细胞。( ),新 知 解 读,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
4、生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。,知识点1 细胞分化,2四个特点 (1)持久性：细胞分化是一种持久性的变化。 (2)稳定性：一般说来，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡。 (3)不可逆性：已分化的细胞一般不能再回到分化前的状态。 (4)普遍性：细胞分化是生物界普遍存在的生命现象。,3实质基因的选择性表达 同一个体各种细胞具有完全相同的遗传物质，但不同的细胞中遗传信息的执行情况不同(基因的选择性表达)，如图所示：,4细胞分裂与细胞分化的比较 (1)细胞分裂与细胞分化的区别和联系：,(2)细胞分裂、细胞分化与个体发育的关系： 从分子水平上看，个体发育是基因选择性表达的结果。
5、 从细胞水平看，个体发育是细胞分裂、分化的结果。,在细胞分化的过程中遗传物质并没有发生改变。 细胞分化是伴随整个生命过程的，但在胚胎时期达到了最大程度。,知识贴士,下列生命过程中，没有发生细胞分化的是( ) A断尾壁虎长出新尾巴 B砍伐后的树桩长出新枝条 C骨髓造血干细胞的增殖 D胚胎发育中出现造血干细胞 解析 A项，断尾壁虎长出的新尾巴为器官，是由不断分裂的细胞群经过分裂分化逐渐形成的；B项，砍伐后的树桩上长出的新枝条是由茎、叶等器官构成的，所以要由不断分裂的细胞群经过分裂分化逐渐形成；C项，骨髓造血干细胞通过有丝分裂增殖，细胞分裂过程不发生细胞分化；D项，造血干细胞属于专能干细胞，是由胚胎
6、发育过程中细胞分化得来的。,典题 1,C,变式训练1 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中的遗传物质种类发生变化 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，分裂是分化的基础，分化是基因选择性表达的结果。,D,1细胞的全能性 (1)概念 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。 (2)实现细胞全能性的三个条件： 离体
7、：细胞脱离原来的母体，单独培养。 一定的营养物质和激素。 适宜的环境条件。,知识点2 细胞的全能性与干细胞,(3)细胞全能性与细胞分化的比较：,(3)细胞的全能性的应用 是植物组织培养的理论基础。 应用于动物克隆。,2干细胞 (1)概念：动物和人体内仍保留少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。 (2)种类： 根据干细胞的分化能力可分为： 全能干细胞：可以发育成完整的个体，如受精卵。 多能干细胞：可发育成多种组织和器官，如胚胎干细胞。 专能干细胞：可发育成专门的组织和器官，如造血干细胞。 根据干细胞的来源可分为胚胎干细胞和成体干细胞两类。,(3)干细胞的研究意义： 人工诱导胚胎干细胞
8、定向分化，培育出特定的组织和器官，用于医学治疗。 为癌症和某些遗传病的治疗带来新的希望。,知识贴士,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植株 D胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株,典题 2,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新个体的潜能，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，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，胡萝卜根韧皮部细胞是已分化的细胞，经组织培养后得到了完
9、整的新植株，故D正确。,变式训练2 下列实例中能体现细胞全能性的是( ) 用悬浮培养的胡萝卜单个细胞也培养成了可育的植株 植物用种子进行繁殖后代 用烟草组织培养的单个组织培养出了可育的完整植株 A B C D 解析 全能性体现的“起点”是离体的细胞或组织，“终点”是个体。,B,指 点 迷 津,细胞增殖、细胞生长及细胞分化的判断 1根据结果进行判断 细胞增殖的结果是细胞数目增加，细胞生长引起细胞体积增大，而细胞分化的结果是引起细胞在形态、结构和生理功能三个方面的改变。,2根据图解进行判断 细胞增殖和细胞分化在题目中往往会以图解的形式表示，如图所示。,(1)在过程和中，细胞在形态、结构和生理功能上
10、发生了稳定性差异，这种变化叫作细胞分化。细胞分化的结果是产生了不同的组织。 (2)过程表示一个细胞分成两个细胞，这是细胞的分裂。过程表示细胞的体积由小变大，这是细胞的生长。,如图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程。下列叙述中，错误的是( ) Aa过程表示细胞生长，该过程中细胞与外界环境进行物质交换的效率逐渐提高 Bb过程是细胞增殖，该过程是c过程的基础 Cc过程是细胞分化，该过程中基因进行了选择性表达 D三种血细胞一般不会再变成细胞或,典题 3,A,解析 细胞经a过程后体积变大，所以该过程为细胞生长，细胞体积变大后，细胞表面积与体积的比值变小，细胞与外界环境进行物质交换的效率降低，A项错误。b、
11、c过程分别是细胞增殖与细胞分化，细胞增殖是细胞分化的基础，细胞分化是基因选择性表达的结果，B、C两项正确。细胞分化一般是不可逆的，所以三种血细胞不会再变成细胞或，D项正确。,核 心 素 养,探究点 实验设计思路的确定细胞分化与细胞全能性的关系,高度分化的动物细胞分化潜能变窄，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做实验材料，设计一个实验方案证明上述说法。 (1)实验的大体思路是：_ _。,案 例,先把完整的体细胞单独培养，证明高度分化的,细胞的全能性受到限制；再把体细胞的细胞核导入去核卵细胞的细胞质内，,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
12、：取正常的雄性青蛙的体细胞直接进行细胞培养，观察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，观察能否形成完整的青蛙。 (3)实验结果：_ _。 (4)结论：_。,将卵细胞的细胞核去除，取体细胞的细胞核导入去核卵细胞,的细胞质内,单独培养完整的体细胞不能形成完整的个体，培养重组,细胞，则能形成完整个体,高度分化的动物细胞其全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性,方法警示 1.得分要点： (1)必须体现“完整的体细胞单独培养”、“体细胞的细胞核导入去核的卵细胞的细胞质内”这两个方面。 (2)必须
13、体现“将卵细胞的细胞核去除”。 (3)必须体现“完整的体细胞”、“重组细胞”。,2错因案例： (1)只回答出“完整的体细胞单独培养”或“体细胞的细胞核导入去核的卵细胞的细胞质内”中的一个方面。 (2)“取体细胞的细胞核导入卵细胞内”。(错因：未明确受体细胞为去核的卵细胞) (3)只体现“重组细胞”的培养结果，未体现“完整的体细胞”的培养结果。(错因：分析不全面，忽视了对照组和实验组两个方面),技法提炼 (1)“证明上述说法”所隐含的信息： “证明”、“验证”、“说明”等字眼的实验一般为验证性实验，该类实验即通过设置一定的方法来验证所提出的观点的正确性，其结果和实验论证的观点应该是一致的，本实验
14、即是通过一定的实验设计来证明“上述说法”的正确性； “上述说法”包含两个方面：一是高度分化的动物细胞分化潜能变窄，即分化能力减弱，全能性受限；二是动物细胞的细胞核仍具有全能性。本实验需验证这两个观点是正确的。,(2)实验第二步中“雌性青蛙的卵细胞”所带来的启示： 细胞核全能性的验证不能直接在培养基中培养细胞核，再观察是否能发育成完整的个体，因为细胞能够进行其正常代谢的条件就是结构的完整性，在只有细胞核没有细胞质的条件下，细胞核很快就会失去活性； 受精卵之所以能够发育成完整的个体，一是细胞核提供了遗传物质，二是细胞质为细胞核中遗传物质的表达提供了条件。由此推断验证细胞核全能性的实验思路：将高度分
15、化细胞的细胞核提取出来，再与其他细胞的细胞质组合成一个重组细胞后，观察其是否能发育为一个完整的个体。再结合步骤二中“雌性青蛙的卵细胞”可知，提供细胞质的细胞就应该是雌性青蛙的卵细胞。,问 题 释 疑,(一)问题探讨 1健康人会不断产生新的血细胞，补充到血液中去。 2骨髓中造血干细胞能够通过增殖和分化，不断产生不同种类的血细胞。,(二)旁栏思考题 1提示：细胞分化的实例：如根尖的分生区细胞不断分裂、分化，形成成熟区的输导组织细胞、薄壁组织细胞、根毛细胞等；胚珠发育成种子，子房发育成果实；受精卵发育成蝌蚪，再发育成青蛙；骨髓造血；皮肤再生等都包含着细胞的分化。 2动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，细胞分化潜能变窄，这是指细胞整体而言。可是细胞核则不同，它含有保持本物种遗传性所需要的全套基因，并且并没有因细胞分化而失去基因。因此，高度分化的细胞核仍然具有全能性。这可以从细胞核移植实验以及其他的实验证据中得到证实。,(三)资料搜集和分析 1在个体发育过程中，通常把那些具有自我复制能力，并能在一定条件下分化形成一种以上类型细胞的多潜能细胞称为干细胞。干细胞有很多种类型，大体上可分为成体干细胞和胚胎干细胞。 2提示：干细胞的研究为替换病变的组织和器官、某些癌症和遗传病的治疗带来新的希望。,知 识 构 建,