生物第2节 细胞的分化导学案及答案

这是一份生物第2节 细胞的分化导学案及答案，共16页。学案主要包含了细胞分化及其意义，细胞的全能性等内容，欢迎下载使用。


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，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
2．特点
3.原因：基因选择性表达的结果，即在个体发育过程中，不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同。
4．意义
(1)是生物个体发育的基础。
(2)使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高生物体各种生理功能的效率。
二、细胞的全能性
1．植物细胞的全能性
(1)实验过程
(2)结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
2．动物细胞细胞核的全能性
(1)实验过程
(2)结论：已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
3．细胞全能性：细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
4．干细胞
(1)特点
①具有分裂和分化能力。
②在动物和人体内，数量很少。
(2)举例：人骨髓中的造血干细胞能通过增殖和分化，不断产生红细胞、白细胞和血小板。
(1)细胞分化过程是遗传物质发生稳定性差异的过程。( × )
(2)细胞分化仅发生在高等动物的胚胎时期，形成各种细胞，继而形成组织、器官等结构。( × )
(3)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或分化成其他各种细胞的潜能或特性。( √ )
(4)干细胞具有再生各种组织、器官的潜能，可用来治疗某些顽疾。( √ )
知识点一 细胞分化
1．细胞分化的过程
2．细胞分化的实质
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，即基因的选择性表达：
3．判断细胞分化的技巧
(1)分化后细胞的“一同、二不同”
一同：遗传物质(DNA)相同；
二不同：mRNA和蛋白质不同。
(2)细胞分化后的两个标志
①分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等。
②细胞水平：形成不同种类的细胞。
4．细胞分裂和细胞分化的比较
发展素养
骨髓移植是近年来治疗白血病的一项突破性进展。白血病患者因造血组织恶变，产生异常的白细胞，抑制了正常血细胞的功能。传统治疗方法为放疗和化疗，但大部分患者治疗后易复发，且剂量过大会损伤正常的造血干细胞，副作用很大。目前利用骨髓移植结合放疗和化疗，摧毁病变细胞，重建造血与免疫功能，大大提高了白血病的治愈率。
移植骨髓为什么可以治愈白血病？(社会责任——水平三)
提示：因为骨髓中含骨髓造血干细胞，可以增殖、分化成血细胞，如白细胞等。
1．(2020·眉山高一检测)下列关于细胞生长、细胞分裂与细胞分化的叙述，错误的是( )
A．细胞在生长、分裂、分化过程中，遗传物质并未发生改变
B．细胞分化时，细胞数目增多，其形态、结构和功能发生了变化
C．多细胞生物体能够由小长大离不开细胞的生长、分裂和分化
D．细胞的分化是建立在细胞生长和细胞分裂的基础上的，但分裂的细胞不一定进行细胞分化
解析：选B。细胞在生长、分裂、分化过程中，遗传物质并未发生改变，A项正确；细胞分裂使细胞数目增多，细胞分化使细胞形态、结构和功能发生变化，B项错误；多细胞生物体来源于受精卵，经过分裂与分化形成不同的组织和器官，C项正确；细胞分化离不开细胞分裂和细胞生长，具有分裂能力的细胞不一定进行细胞分化，D项正确。
2．(2020·临沂高一检测)下图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长、发育阶段示意图，图中甲、乙、丙、丁、戊为各个时期的细胞，a、b表示细胞所进行的生理过程。下列叙述正确的是( )
①a过程是有丝分裂，b过程是细胞分化
②乙和丙的染色体组成不同
③丁与戊因遗传物质不同而发生分化
④甲、乙、戊中的蛋白质不完全相同
A．②③④ B．①②
C．①④ D．③④
答案：C
知识点二 细胞的全能性
1．细胞分化与细胞全能性的关系
2.细胞全能性的大小比较
(1)植物细胞>动物细胞。
(2)受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。
(3)分化程度低的体细胞>分化程度高的体细胞。
[温馨提醒] (1)植物种子发育成植株不能体现全能性。
(2)动物细胞具有该物种全套的遗传物质，但到目前为止，人们没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体；动物克隆只能说明动物体细胞的细胞核具有全能性，二者并不矛盾。
发展素养
下图为克隆羊的生产过程：
试推测：得到的克隆羊的性别，以及绝大部分的性状应该与哪只羊一致？(科学思维——水平二)
提示：得到的克隆羊是母羊，其绝大部分的性状与B羊一致。
1．分析以下事实：
①胡萝卜韧皮部细胞通过培养能发育成完整植株；
②绵羊乳腺细胞的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．高度分化的动物细胞都具有全能性
B．动物细胞的细胞核具有全能性
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．植物细胞具有全能性
解析：选A。事实①可证明植物细胞具有全能性，事实②只能证明动物细胞的细胞核具有全能性。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的全套遗传物质，都有发育成完整个体所必需的全部基因。
2．(2020·华师大附中高一检测)下列细胞的全能性最容易表达出来的是( )
A．青蛙的上皮细胞 B．胡萝卜根的韧皮部细胞
C．大白鼠的肝脏细胞 D．人的皮肤生发层细胞
解析：选B。细胞的全能性是指高度分化的细胞仍具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能。从理论上讲，每一个分化的细胞中都含有一整套控制该生物个体形成的遗传物质(基因)，在合适的条件下，它们都有可能重新被激活并开始表达，即重新分裂和分化。就目前的研究成果看，受精卵的全能性最高，其次是生殖细胞，再次是体细胞，而在体细胞中，无论植物细胞还是动物细胞，都能在一定程度上表现出全能性，但动物细胞的全能性受到限制，不如植物细胞的全能性更容易表达出来。
[随堂检测]
1．生物体内各种类型的细胞中，分化程度最低的是( )
A．根尖细胞 B．受精卵
C．卵细胞 D．表皮细胞
答案：B
2．(2020·河北邯郸大名一中高一月考)下图表示人体部分细胞所经历的生长、发育的各个阶段，下列有关叙述正确的是( )
A．细胞甲的分裂能力最强，分化程度最高
B．过程①②中均发生了遗传物质的改变
C．T细胞与B细胞内所含的基因不同
D．淋巴因子作用于膜受体体现了生物膜的信息交流功能
解析：选D。图中细胞甲的分裂能力最强，分化程度最低，A错误；有丝分裂和细胞分化过程中，遗传物质并没有发生改变，B错误；T细胞与B细胞是由同一个细胞经有丝分裂、分化而来的，因此细胞内所含的基因相同，C错误；淋巴因子作用于膜受体体现了生物膜的信息交流功能，D正确。
3．蝴蝶兰幼叶的叶肉细胞经离体组织培养能培育成蝴蝶兰幼苗，这说明植物细胞具有( )
A．专一性
B．全能性
C．恢复原状态的能力
D．进一步分化的能力
答案：B
4．比较胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞，二者相同的是( )
A．线粒体的功能
B．全能性大小
C．膜蛋白的种类和数量
D．内质网上核糖体的数量
解析：选A。线粒体在任何真核细胞内都是提供能量的细胞器，故A符合题意；胚胎干细胞分化程度低，全能性高，而胰腺腺泡细胞分化程度高，全能性低，故B不符合题意；胚胎干细胞与胰腺腺泡细胞功能不同，膜蛋白的种类和数量也不同，故C不符合题意；胰腺腺泡细胞的主要功能是产生分泌蛋白，其内质网上核糖体的数量较胚胎干细胞多，故D不符合题意。
5．下表是人体内的红细胞(未成熟)、胰岛B细胞、浆细胞内所含有的核基因及这些基因表达的情况(“＋”表示该基因能表达，“－”表示该基因未表达)。下列有关说法正确的是( )
A.①②③均表示“＋”
B．此表说明细胞分化导致基因的选择性表达
C．三种细胞中mRNA和蛋白质种类完全相同
D．三种细胞的形态、结构和生理功能不同的根本原因是核基因种类不完全相同
解析：选A。胰岛B细胞合成并分泌胰岛素，胰岛素基因表达；浆细胞合成、分泌抗体，抗体基因表达；三种细胞都进行有氧呼吸，有氧呼吸酶基因都表达，A正确。题表说明细胞分化是基因选择性表达的结果，B错误。三种细胞中mRNA和蛋白质的种类不完全相同，但有氧呼吸相关的酶相同，合成同种酶的模板mRNA也相同，C错误。三种细胞是同一个体中的体细胞，基因种类相同，只是表达的基因不同，D错误。
6．(必修1 P120“思考·讨论”改编)分析资料回答下列问题：
资料1：下图为胡萝卜的组织培养过程。
资料2：下图为蛙的克隆过程。
(1)资料1说明：______________________________的能力。
(2)资料2说明：动物细胞的全能性虽受到限制，但____________________仍具有全能性。
(3)由上述探究得出：细胞具有全能性的物质基础是___________________。
答案：(1)植物细胞具有发育成完整植株 (2)细胞核 (3)细胞中有发育成生物体所需要的全套遗传物质
[课时作业]
A 合格性考试
1．下列关于细胞分化的说法，正确的是( )
①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
②分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能
③细胞分化的实质是基因的选择性表达
A．①② B．②③
C．①③ D．①②③
解析：选D。细胞的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。细胞分化的结果是形成不同形态、结构和生理功能的细胞。
2．(2020·绵阳高一检测)人的胰岛细胞能产生胰岛素，但不能产生血红蛋白，是因为胰岛细胞( )
A．只有胰岛素基因
B．既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因，但基因选择性表达
C．比人的受精卵基因要少
D．有胰岛素基因和其他基因，但没有血红蛋白基因
解析：选B。胰岛细胞既有胰岛素基因，也有血红蛋白基因和其他基因，基因选择性表达使其只产生胰岛素，不产生血红蛋白。
3．下图为某人体内几种类型的细胞模式图。下列相关叙述不正确的是 ( )
A．这些细胞最初来源于同一个受精卵
B．a的结构已发生很大变化，但仍属于真核细胞
C．这些细胞在结构上具有统一性
D．这些细胞在功能上是相同的
解析：选D。人体所有的细胞都是由受精卵经分裂和分化产生的，故图中所有的细胞都来源于同一个受精卵；a细胞为精子，虽然形态发生了改变，但是仍属于真核细胞；图中所有的细胞都具有细胞核、细胞膜和细胞质，这体现了它们在结构上的统一性；图中的细胞形态不同，是其内部基因选择性表达的结果，不同基因的表达使得细胞具有不同的功能。
4．(2020·合肥高一检测)下列能说明某种细胞已经发生分化的是( )
A．进行ATP的合成 B．合成呼吸氧化酶
C．存在血红蛋白 D．存在纤维蛋白原基因
答案：C
5.如图表示人小肠结构中的两种细胞。下列关于这两种细胞的叙述，不正确的是( )
A．所含遗传信息相同
B．所含蛋白质种类相同
C．细胞结构相似
D．有些细胞器在数量上相差很大
解析：选B。同一生物个体的不同细胞所含的遗传信息相同；因基因的表达具有选择性，所以不同的细胞中合成的蛋白质种类不完全相同；图示两种不同的小肠细胞的结构相似；因不同的细胞功能不同，所以不同的细胞中细胞器的数量差别较大。
6．细胞分化过程中，不会出现的变化是( )
A．细胞表面结构的改变
B．蛋白质种类和数量的改变
C．细胞器种类和数量的改变
D．细胞核遗传物质的改变
解析：选D。细胞分化是指细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。在分化过程中，细胞核内的遗传物质并没有改变。
7．下列细胞中，分化程度最高的是 ( )
A．幼小的植物胚细胞 B．造血干细胞
C．根尖分生区细胞 D．神经细胞
解析：选D。一般来说，细胞高度分化后将一直保持分化后的状态，不再分裂，直到死亡。A、B、C三项中的细胞还能继续分裂，为未完全分化的细胞。而D项神经细胞为已完全分化的细胞。
8．(2020·福建三明高一检测)下列有关细胞全能性的说法，不正确的是( )
A．植物组织培养成功表明高度分化的植物细胞具有全能性
B．动物克隆成功表明高度分化的动物细胞具有全能性
C．细胞具有全能性是因为具有该生物的全套遗传物质
D．全能性的大小比较依次为受精卵>生殖细胞>植物体细胞>动物体细胞
解析：选B。植物组织培养成功表明高度分化的植物细胞具有全能性。动物克隆成功表明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性。细胞具有全能性的基础是细胞中含有该生物的全套遗传物质。分化程度低的细胞的全能性更易体现。
9．分析下面的图示，回答下列问题：
(1)图中①②分别表示多细胞生物的细胞分裂和________过程，是多细胞生物生长、发育、繁殖、遗传和变异的基础。
(2)若细胞C是成熟的红细胞，那么细胞A是__________________，主要分布在____________中。对于白血病患者来说，医学上常采用________________的方法，使患者正常的造血及免疫功能得以重建。
(3)哺乳动物成熟红细胞中无核、无________(细胞器)，所以成熟红细胞中细胞呼吸的反应式为__________________________________。原核细胞的无核与成熟红细胞的无核相比，原核细胞具有________。成熟红细胞具有运输氧气的能力与细胞内含有________有关。
答案：(1)细胞分化 (2)造血干细胞 骨髓 骨髓移植(造血干细胞移植) (3)线粒体 C6H12O6eq \(――→,\s\up9(酶))2C3H6O3＋少量能量 拟核 血红蛋白
B 等级性考试
10．下列实例中能体现细胞全能性的是 ( )
①将胡萝卜单个细胞培养成营养组织、保护组织和输导组织等
②植物用种子繁殖后代
③将植物的花粉培养成植株
④将母羊A的乳腺细胞的细胞核移植到母羊B的去核卵细胞中获得克隆羊“多莉”
A．①③ B．①②③
C．①②③④ D．①③④
解析：选A。细胞全能性是指已经分化的细胞，仍具有发育成完整个体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。其中①属于已分化的细胞经过分裂和分化后产生各种组织细胞，③属于由已经分化的细胞经过培养，发育成可育植株，都体现了细胞的全能性。植物用种子繁殖后代实际上是由一个受精卵通过细胞的增殖和分化发育成新个体，属于由未分化的受精卵发育成新个体的过程。克隆羊“多莉”的获得体现了动物细胞的细胞核的全能性，并没有体现动物细胞的全能性。
11．研究表明MyD基因在黄颡鱼雌雄成体的心、脑、肌肉等不同组织中均有表达，在肌肉组织中表达量最高。下列分析正确的是( )
A．MyD基因在肌肉组织中表达量最高，说明肌肉细胞的分化程度最高
B．心、脑、肌肉细胞中DNA和RNA相同，但蛋白质种类不一定相同
C．MyD基因在雌雄黄颡鱼肌肉中表达量不同，可能导致雌雄个体出现生长差异
D．通过检测组织细胞的MyD基因或呼吸酶基因是否表达，可确定细胞是否分化
解析：选C。在不同细胞中基因是选择性表达的，MyD基因在肌肉组织中表达量最高，不能说明该细胞分化程度最高，A错误；心、脑、肌肉细胞中DNA相同，但是RNA和蛋白质是不完全相同的，B错误；MyD基因在雌雄黄颡鱼肌肉中表达量不同，可能导致雌雄个体出现生长差异，C正确；所有细胞中呼吸酶基因都表达，因此不能通过检测组织细胞的呼吸酶基因是否表达来确定细胞是否分化，D错误。
12．美国纽约伦斯勒的神经干细胞研究所的研究人员发现“人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞”。关于下图的叙述不正确的是( )
A．a过程中只有部分基因得到表达
B．b过程中核酸的种类和含量会发生变化
C．c过程形成富含脂肪的细胞时核DNA含量减少
D．f过程所形成的子细胞中部分具有细胞周期
解析：选C。据图分析可知，a过程中部分基因得到了表达，形成了具有特定形态、结构和功能的细胞，A正确；b过程中细胞中部分特定的基因得到了表达形成神经细胞，RNA(核酸)的种类和含量会发生改变，B正确；c过程形成富含脂肪的细胞时，核DNA含量不变，C错误；f过程是细胞通过有丝分裂增殖的过程，其所形成的子细胞中部分仍进行有丝分裂，具有细胞周期，D正确。
13．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( )
A．a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
B．b过程是细胞增殖，该过程是c过程的基础
C．c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③或④
解析：选A。a过程引起细胞体积的增大，即细胞生长，细胞体积变大后，细胞表面积与体积的比值变小，所以细胞与外界环境进行物质交换的效率降低，A错误；b、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正确；细胞分化一般是不可逆的，所以三种血细胞一般不会再变成细胞③或④，D正确。
14．(2020·海口高一检测)下图是将胡萝卜韧皮部的一些细胞培养成新植株的过程，请据图回答下列问题：
(1)[4]是由[3]中单个细胞经过________形成的细胞团，再进一步发育成[5]________。
(2)这一事实说明高度分化的植物细胞仍保持着_______________________，即__________________________________________________________________。
(3)据此实验可以推断，高度分化的动物细胞，也能培养出与该动物类似的个体，原因是__________________________________________________。
解析：(1)细胞通过有丝分裂增加细胞数目，形成细胞团，再进一步形成组织，发育成器官、植物体。(2)题图体现了植物组织培养的过程，说明已分化的细胞仍然能够恢复分裂能力，再重新分裂、分化，产生完整个体，说明离体的植物细胞具有全能性。(3)动物细胞的细胞核也具有全能性。
答案：(1)有丝分裂 胚状体
(2)细胞全能性 已经分化的细胞，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性
(3)动物细胞核内含有遗传所需的全套遗传物质
15．下图表示动物干细胞进行的一系列生理过程，请据图回答下列问题：
(1)②过程表示________________；在观察洋葱根尖有丝分裂时，视野中大部分细胞处于______________________期。
(2)③过程表示________________，该过程与②过程的实质性差异的原因是________________________。
(3)细胞膜能将分泌物从细胞内排到细胞外，体现了细胞膜具有__________的功能。
(4)若将D细胞内的各种细胞器分开，常用的方法是_________________。
解析：(1)②过程B细胞分裂成与自身相同的两个细胞，表示细胞增殖；洋葱根尖细胞大部分处于有丝分裂间期。(2)③过程产生的D细胞在形态、结构和功能上与原细胞相比产生了很大的差异，是细胞分化的结果，其原因是不同时间与空间条件下，基因的选择性表达。(3)细胞膜有控制物质进出细胞的功能。细胞需要的物质可以进入细胞；抗体、激素等物质在细胞内合成后，分泌到细胞外等都体现了这一功能。(4)常用差速离心法分离各种细胞器。将细胞破坏形成匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同速度下进行离心，利用不同的离心速度所产生的不同离心力，就能将各种细胞器分开。
答案：(1)细胞增殖 分裂间 (2)细胞分化 基因的选择性表达 (3)控制物质进出细胞(不可答具有一定的选择透过性) (4)差速离心法
16．高度分化的动物细胞的分化潜能变窄，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作为实验材料，设计一个实验方案证明上述说法。
(1)实验的大体思路：先把完整的体细胞单独培养，证明________________；再将________________植入________________，看能否表现出全能性。
(2)根据上述思路设计实验步骤。
第一步：取正常的雄性青蛙的体细胞直接进行细胞培养，观察其能否发育成一只完整的青蛙。
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，观察能否发育成完整的青蛙。
(3)实验结果：____________________________________________________。
(4)结论：________________________________________________________。
(5)有人推测，卵细胞细胞质中的物质X是促进体细胞的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：(1)高度分化的动物细胞的全能性受到限制 体细胞的细胞核 去核的卵细胞中
(2)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中，形成重组细胞
(3)直接单独培养青蛙体细胞不能发育成完整的青蛙，培养重组细胞，则能发育成完整的青蛙
(4)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
(5)将物质X注入正常青蛙体细胞的细胞质中，离体状态下，给予适宜条件进行培养，观察其能否发育成一只完整的青蛙
课标要求
核心素养
素养对接
素养水平
1.说出细胞分化的概念及特点。
2．阐述细胞分化的实质。
3．举例说明细胞的全能性。
生命观念：不同细胞遗传信息执行情况不同、合成蛋白质不同决定了细胞形态、结构、生理功能的不同。
水平一
科学思维：基于基因选择性表达的本质，掌握细胞分化的特点；基于各类细胞的遗传信息，理解细胞的全能性。
水平二
特点
解释
持久性
细胞分化是一种持久性的变化
不可逆性
一般来说，分化的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡
普遍性
在生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础
项目
细胞分裂
细胞分化
发生时间
从受精卵开始
发生在整个生命过程中
原因
细胞增殖需要
基因选择性表达
结果
细胞数量增多
细胞种类增多
意义
保持了细胞亲子代间遗传性状的稳定性
保证了生物体正常发育
联系
细胞分裂是细胞分化的基础，两者往往是相伴相随的，随分化程度加大，分裂能力逐渐下降
项目
细胞分化
细胞全能性
原因
不同细胞中的遗传信息的执行情况不同
含有本物种全套遗传物质
结果
形成不同的组织
形成新的有机体或其他各种细胞
关系
①两者发生过程中遗传物质都不发生改变；
②细胞分化程度越高，其具有的全能性越小
核心知识小结
[要点回眸]
[答题必备]
细胞分化的实质是基因的选择性表达。
细胞分化的特点是持久性、普遍性和不可逆性。
一般来说，细胞的分化程度越高，细胞的全能性相对越低。
植物细胞具有全能性，动物细胞的细胞核具有全能性。
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、pH等。
干细胞是已分化的细胞，仍具有分裂、分化能力。
细胞
血红蛋
白基因
胰岛素
基因
抗体
基因
有氧呼吸
酶基因
红细胞
＋
－
－
＋
胰岛B细胞
－
①
－
＋
浆细胞
－
－
②
③