教案：细胞的分化

　细胞的分化

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1.说明细胞分化的概念和意义。

2. 举例说明细胞的全能性。

3. 进行有关干细胞研究进展与人类健康的资料搜集和分析。

一、细胞分化及其意义

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________、________和____________上发生__________差异的过程。

2．特点：细胞分化是一种__________的变化。

3．意义

(1)是生物界中____________________的生命现象，是生物____________的基础。

(2)使多细胞生物体的细胞趋向__________，有利于提高________________________。

4．原因：个体发育过程中，不同细胞中的__________________情况是不同的。

二、细胞的全能性

1．概念：已经________的细胞，仍然具有________________的潜能。

2．植物细胞的全能性：__________的植物细胞仍具有__________________________。

3．动物细胞的细胞核具有全能性

(1)非洲爪蟾的核移植实验：将__________细胞的______移植到去核的______细胞中，结果获得了新个体。

(2)克隆羊多利的培育：将________细胞的______移植到去核的______细胞中。

4．干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有________和________能力的细胞，如造血干细胞。

知识点一　细胞分化及其意义

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

2．下列有关干细胞和细胞全能性的表述，正确的是                          (　　)

A．植物的成熟体细胞比动物的成熟体细胞更容易实现全能性

B．科学家们已经证实动物的成熟体细胞具有全能性

C．干细胞就是体外培养条件下容易实现全能性的细胞

D．在生物体内，细胞并没有表现出全能性的原因是细胞核遗传物质改变

知识点二　细胞的全能性

3．分析以下事实：①胡萝卜韧皮细胞通过培养能发育成完整植株；②绵羊乳腺细胞核移入去核卵细胞中，能发育成有生殖能力的绵羊。基于以上事实，下列选项错误的是   (　　)

A．高度分化的动植物细胞都具有全能性

B．高度分化的动物细胞核具有全能性

C．分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中，并未消失

D．高度分化的植物细胞具有全能性

4．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用烟草的某个组织培育出了可育的完整植株

A．①② B．①③

C．②③ D．①②③

基础落实

1．下列人体细胞中分化程度最低的是  (　　)

A．胚胎干细胞 B．造血干细胞

C．胰腺细胞 D．肌肉细胞

2．有关细胞分化的叙述，正确的是   (　　)

A．高等动物细胞的分化只发生在胚胎发育过程中

B．细胞分化过程中遗传物质发生了改变

C．细胞分化使细胞数目和种类增多

D．经细胞分化后，细胞的全能性降低

3．细胞的全能性是指      (　　)

A．细胞的增殖

B．细胞的有丝分裂，细胞数量越来越多

C．已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能

D．细胞分化后形成不同的细胞和组织

4．细胞正常分化的结果是  (　　)

A．增加细胞总表面积和蛋白质种类

B．赋予不同种类细胞特异的结构和功能

C．使细胞球形化并增强代谢

D．导致水、酶、色素的含量均增多

5．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．高度分化的动物细胞的细胞核仍保持着全能性

6．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

7．人体内的甲状腺细胞能分泌甲状腺激素不能分泌甲状旁腺素，甲状旁腺细胞能分泌甲状旁腺素却不能分泌甲状腺激素，据此可推断同一个体的这两种细胞   (　　)

A．含有不同的遗传物质

B．含有的染色体数目不同

C．含有相同的遗传物质，但表达的基因不同

D．在人体内可以相互转化能力提升

8．动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，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

9．下列有关细胞分化的叙述，不正确的是     (　　)

A．细胞分化不使细胞数目增加

B．分化的细胞所呈现出的形态、结构和生理功能的变化，源于细胞内化学物质的改变

C．细胞分化的结果在胚胎发育的早期就已决定，不能逆转

D．动物不具有发育成完整新个体潜能的体细胞

10．下列有关组织培养过程，其中正确的顺序是 (　　)

①形成细胞团　②长成植株　③分离出组织细胞　④分化出根、茎、叶　⑤分裂、生长

A．③①⑤④② B．⑤③①④② 

C．③⑤①④② D．③④⑤①②

11．用甲母羊的乳腺细胞的细胞核与乙母羊的卵母细胞的细胞质组成一个细胞，成功培育了“多利”羊。下列说法错误的是     (　　)

A．动物体细胞的细胞核具有全能性

B．这个乳腺细胞的细胞核内含有该物种所需要的全套核遗传物质

C．“多利”羊的特征与乙母羊几乎相同

D．“多利”羊的特征与甲母羊几乎相同

12．人类寄希望于利用干细胞(人体中具有分裂、分化能力的细胞)的分离和体外培养，在体外培养出组织器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗。能否用肌细胞代替干细胞   (　　)

A．不能，因为肌细胞与干细胞所含有的遗传物质不同

B．不能，因为肌细胞是高度分化的细胞，一般没有分裂能力

C．能，因为肌细胞虽然是分化的细胞，但在一定条件下也可脱分化，实现细胞全能性

D．能，因为肌细胞与干细胞具有完全相同的遗传物质

13．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．蜜蜂的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

综合拓展

14．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_____________________，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：__________________________________________________

________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________。

答案  知识清单

一、1.形态　结构　生理功能　稳定性　2.持久性  3．(1)普遍存在　个体发育　(2)专门化　各种生理功能的效率　4.遗传信息的执行

二、1.分化　发育成完整个体　2.高度分化　发育成完整植株的能力　3.(1)肠上皮　核　卵　(2)乳腺　核　卵　4.分裂　分化

对点训练

1．B　[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。]

知识链接　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：①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。②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。③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。④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：①细胞分化是生物个体发育的基础；②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。

2．A　[由于目前科学家们用细胞核移植的办法证明了动物细胞中细胞核的全能性，而整个细胞的全能性还没有办法实现，所以植物成熟细胞的全能性要比动物细胞的全能性更易表达，干细胞是保持有持续分裂、分化能力的细胞，由于生物体内的细胞发生了基因选择性表达而不能体现全能性。]

思路导引　本题主要考查了不同细胞全能性的表现难易程度，分析时应从以下几个方面入手：

(1)明确全能性的含义及不同生物细胞全能性的表现难易程度。

(2)理解干细胞的含义及应用。

(3)知道生物体内细胞全能性不易表现的原因。

方法点拨　(1)细胞全能性的物质基础：细胞中含有本物种的全部遗传物质。

(2)植物细胞的全能性可以通过植物组织培养来实现，动物细胞通过核移植表现其细胞核的全能性。

3．A　[事实①可证明植物细胞的全能性，事实②只能证明动物细胞核具有全能性。细胞具有全能性的原因是生物体的每个细胞中都含有该物种全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。]

思路导引　本题主要考查对细胞全能性的理解。依据细胞全能性定义，分析两个实例可得植物细胞具有全能性，动物细胞核具有全能性。

知识链接　全能性的应用

植物可以利用植物组织培养技术，进行快速繁育，也可以拯救濒危物种，培育转基因植物等。动物可利用细胞核移植技术克隆动物，可用于拯救濒危物种；克隆人体器官用于器官移植，为某些疾病的根治带来希望。

4．B　[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。]

方法点拨　理论上讲，动植物细胞都具有全能性，但植物细胞的全能性已经通过实验证明，而动物细胞的全能性还未被证明。现在只能证明动物细胞的细胞核具有全能性。

课后作业

1．A　[胰腺细胞和肌肉细胞是成熟体细胞，分化程度较高。造血干细胞只能分化为血细胞，而胚胎干细胞能分化为各种体细胞，所以分化程度最低。]

2．D　[细胞分化是细胞在形态、结构和功能上出现差异的现象，是基因在时间和空间上选择性表达的结果；细胞分化发生在整个生命过程中，但在胚胎时期达到最大限度；经分化后，细胞的种类增多，数目不变，全能性降低。]

3．C　[由于分化的细胞中细胞核仍具有全部遗传物质，所以已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能，即细胞的全能性。]

4．B　[细胞分化是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，并不是使细胞的化学成分增加。]

5．C　[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。]

6．D　[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。]

7．C　[由题意可知，出现题干所述现象的原因为基因选择性表达。]

8．D　[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。]

9．D　[细胞分化是在遗传物质不发生改变的情况下，细胞内蛋白质的种类发生变化而使细胞呈现出不同的形态、结构和生理功能，细胞的数目并未增加。细胞分化的结果在胚胎发育的早期就已决定，不可逆转。高等动物的体细胞仍具有发育成完整新个体的潜能，只是其全能性受到限制。]

10．C　[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。]

11．C　[这个融合细胞能发育成一个动物体，是因为乳腺细胞的细胞核内含有该物种所需要的全套核遗传物质，表明动物体细胞的细胞核具有全能性。所获得的“多利”羊特征与甲母羊的特征几乎相同，因为它的遗传物质主要来自甲母羊的细胞核。]

12．B　[干细胞具有分裂和分化能力，全能性较高。肌细胞虽然具有与受精卵相同的遗传物质，但其全能性受到限制，一般不具备分裂和分化能力。]

13．B　[要证明一个细胞具有全能性，则这个细胞必须能够在一定条件下发育为一个完整个体，只有B项符合；A项属于器官的再生；C项属于细胞培养；D项属于细胞的增殖。]

14．(1)高度分化的细胞的全能性受到限制　体细胞的细胞核　去核的卵细胞　(2)第三步：将卵细胞的细胞核去除，取体细胞的细胞核导入去核的卵细胞　(3)单独培养完整的体细胞不能形成完整的青蛙；培养重组细胞，则能形成完整青蛙　(4)高度分化的细胞其全能性受到限制，但其细胞核仍具有全能性　(5)将X注入正常青蛙体细胞的细胞质中，离体状态下，给予适宜条件培养，观察能否发育成一个完整的青蛙

解析　要证明高度分化的动物细胞分化潜能降低，全能性受到限制，而细胞核仍具全能性，则可先直接单独培养青蛙的成熟体细胞，再将体细胞的细胞核移入去核的卵细胞内培养，比较其培养结果。若要进一步证明X的作用，可将X注入正常青蛙的体细胞的细胞质中，再给予适宜的条件进行培养，看其能否发育成一只完整的青蛙。