高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的分化一等奖ppt课件

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说明在个体发育过程中，细胞在形态、结构和功能方面发生特异性的分化，形成了复杂的多细胞生物体。
1．结合构成人体组织的上皮细胞、骨骼肌细胞等及构成植物体的叶肉细胞、表皮细胞等，理解细胞分化的过程、特点及意义(生命观念)。 2．通过观察胡萝卜的组织培养，体会植物细胞的全能性(生命观念)。
3．结合教材实例，理解动物体细胞的细胞核具有全能性(生命观念)。 4．搜集资料，分析干细胞研究进展与人类健康的关系(社会责任)。
在形态、结构和生理功能
(1) 细胞分化是一种________的变化。 (2) 一般来说，分化了的细胞一直保持________的状态，直到死亡。 (3) 细胞分化是生物界中普遍存在的__________。
(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________，有利于提高生物体各种_____________的效率。
在个体发育过程中，不同的细胞___________的执行情况不同。
1．下列关于细胞分化的说法，错误的是(　　) A．细胞分化发生在生物体的整个生命进程中 B．细胞分化是生物界普遍存在的生命现象 C．细胞分化仅发生在胚胎时期 D．细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程
2．下图表示同一生物体内不同体细胞的基因表达状况，据图判断，下列说法中正确的是(多选)(　 　) A．图中黑色方框表示表达的基因 B．图中白色方框表示“沉默”的基因 C．图中三种细胞的基因组成不同 D．图解可说明细胞的分化是基因选择性表达的结果
解析：依图示，图中黑色方框表示表达的基因，白色方框表示未表达的基因即“沉默”基因。由于同一生物体的不同细胞均来源于同一个受精卵，故三种细胞内的基因组成相同，但由于基因的选择性表达，导致细胞出现分化，细胞在形态、结构和生理功能上出现差异。
3．一般情况下，下列细胞的分化程度由高到低的顺序依次是(　　) ①神经细胞　②受精卵　③胚胎干细胞　④造血干细胞 A．②③④① 　　 B．③①②④ C．①④②③ 　　 D．①④③②
1．细胞分化的过程图示
(1) 持久性：细胞分化是一种持久性的变化。 (2) 稳定性：一般来说，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。
(1) 细胞分化的实质 各种细胞具有完全相同的遗传信息，但不同的细胞中遗传信息的执行情况是不同的(基因选择性表达)。如图所示：
(2) 细胞分化过程的理解 ① 从细胞水平分析：细胞的形态、结构和生理功能发生改变。 ② 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改变。 ③ 从分子水平分析 a．蛋白质角度：蛋白质种类、数量、功能发生改变。 b．基因角度：基因选择性表达，即遗传信息的执行情况不同，这是细胞分化的根本原因。
4．细胞分化的结果5．细胞分裂与细胞分化的比较
形成形态、结构和生理功能有差异的组织和器官。
6．细胞分裂、细胞分化与个体发育的关系
(1) 从分子水平上看，个体发育是基因选择性表达的结果。 (2) 从细胞水平上看，个体发育是细胞分裂、分化的结果。
(1) 细胞分化的关键是特异性蛋白质的合成，而特异性蛋白质的合成是基因选择性表达的结果。 (2) 细胞分化过程中遗传物质并未改变。 (3) 细胞分化不改变细胞数目，而改变细胞种类。
细胞分化需要注意的几个问题
1．将蛙的原肠胚时期将来发育成后肢的部分细胞移植到将来发育成背部的细胞中，这部分细胞不会随着周围细胞发育成背部，而是继续沿着原有的分化方向发育成一条后肢。这种现象说明细胞分化具有什么特点？
2．根据教材P118思考·讨论“比较构成人体组织的细胞”，回答下列问题。 (1) 上皮细胞、骨骼肌细胞、软骨细胞、神经细胞在形态与结构上均不相同，那么在功能上相同吗？
提示：不同，例如上皮细胞有保护功能，骨骼肌细胞有运动功能等。
(2) 这些细胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的细胞，产生这种结果的现象叫什么？ (3) 正常情况下，这些细胞还能恢复成早期胚胎细胞吗？为什么？
不能，因为细胞分化不可逆。
1．下图所示为来自同一人体的4种细胞，下列叙述正确的是(　　)
A．因为来自同一人体，所以各细胞中的DNA含量相同 B．因为各细胞中携带的基因不同，所以形态、功能不同 C．虽然各细胞大小不同，但细胞中含量最多的化合物相同 D．虽然各细胞的生理功能不同，但细胞中蛋白质的种类和数目相同
解析：卵细胞的核DNA数量是其他体细胞核DNA数量的一半。除卵细胞外，其他体细胞携带的基因相同，由于基因的选择性表达，各细胞的形态和功能不同。各细胞中含量最多的化合物都是水。基因的选择性表达使不同组织细胞内的蛋白质种类和数目都不完全相同。
(1) 隐含信息：神经细胞、卵细胞、白细胞和小肠上皮细胞来自同一人体，它们是由________细胞分裂和分化形成的。 (2) 关键知识：神经细胞、白细胞和小肠上皮细胞所含遗传信息________(填“相同”或“不同”)。
(3) 已分化的细胞是否能恢复未分化的状态？ (4) 细胞的形态、结构不同，功能不同，体现了生物学的什么观点？
一般来说，细胞分化是不可逆的，在体内已分化的细胞不能恢复到未分化的状态，但在人工离体的培养条件下，高度分化的细胞可恢复为未分化的状态。
判断细胞发生分化的方法
(1) 细胞形态的改变：变为梭形的肌细胞、圆饼状的红细胞、突起状的神经细胞等。 (2) 细胞结构的变化：形成不同种类的细胞(尤其是细胞器种类和数量有较大差异)。
(3) 细胞功能的特化：运动功能、运输功能、储存功能、反射功能、免疫功能等。 (4) 特殊分子的合成：合成了唾液淀粉酶、抗体、胰岛素、血红蛋白、肌动蛋白等。
2．许多动物具有再生能力，例如，壁虎被天敌追赶紧迫时，能断尾而逃，一段时间后，又重新长出一条尾巴；海参遇到敌害时，将内脏抛出，以转移敌害的注意力，而趁机逃之夭夭，约50天后，可再生出一副新的内脏。下列关于再生的叙述，错误的是(　　) A．再生是细胞分裂、分化的结果 B．再生是基因选择性表达的结果 C．再生是自然选择的结果 D．再生体现了细胞的全能性
解析：题述现象是细胞分裂、分化的结果，由于基因的选择性表达，形成了不同的组织和器官，如果适应环境则保留下来，不适应环境则被淘汰。再生不能体现细胞的全能性，只是单纯的再生现象。
3．下列关于细胞生长、细胞分裂与细胞分化的叙述，正确的是(多选)(　 　 ) 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：细胞在生长、分裂、分化过程中，进行有丝分裂，遗传物质并未发生改变，A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错误；多细胞生物体来源于受精卵，它经过分裂和分化形成不同的组织和器官，C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，如癌细胞只进行细胞分裂，D正确。
细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有_______________________________________的潜能和特性。
产生完整有机体或分化成其他各种细胞
(1) 植物细胞的全能性
胡萝卜_________________　　　　　　　　　　 ＋含植物激素、___________　　　　等物质的培养液
② 结论：高度分化的植物细胞仍然具有_______________的能力。
(2) 动物细胞核的全能性 ① 实验过程
蝌蚪的肠上皮细胞的______________　　　　　　 ＋蛙卵______________的卵细胞
② 结论：已分化的动物体细胞的________仍具有全能性。
(1) 特点 ① 具有________和________能力。 ② 在动物和人体内________很少。 (2) 举例：人骨髓中的许多___________能通过增殖和分化不断产生红细胞、白细胞和血小板。
细胞具有全能性是指(　　) A．细胞具有全面的生理功能 B．已经分化的细胞仍然具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能 C．已经分化的细胞能够恢复到分化前的状态 D．已经分化的细胞全部能进一步分化
(1)“细胞全能性”的内涵 细胞的全能性是指细胞具有产生完整有机体或分化成各种细胞的潜能，如植物细胞具有发育成完整植株的能力，即表明植物细胞具有全能性。 (2) 表现条件：一是离体；二是有一定的营养物质、激素；三是适宜的外界条件。
(3) 细胞全能性与细胞分化的比较
只有由细胞形成生物个体或分化成其他各种细胞才能体现细胞的全能性。
(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 ① 根据干细胞的分化能力可分为三类： a．全能干细胞：可以发育成完整的个体，如受精卵。 b．多能干细胞：可发育成多种组织和器官，如胚胎干细胞。 c．专能干细胞：可发育成专门的组织和器官，如造血干细胞。
② 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 ①人工诱导胚胎干细胞定向分化，培育出特定的组织和器官，用于医学治疗。 ② 为癌症和某些遗传病的治疗带来新的希望。
1．细胞具有全能性的基础是什么？如何确认实现了全能性？
细胞具有全能性的基础是细胞拥有发育成完整个体所必需的全部遗传信息(全套基因)；确认全能性实现的标准一是看起点，二是看终点，起点是离体的细胞，终点是发育成了完整有机体或分化成其他各种细胞。
2．人的成熟红细胞是否具有全能性？为什么？
不具有，因为人的成熟红细胞无细胞核，不具备发育成完整个体的潜能。
3．判断细胞的全能性 探讨下列实例是否体现了细胞的全能性，并说明理由。 (1) 种子萌发形成植株。 判断：________(填“是”或“否”)。
理由：______________________________________________________________________________________________________________________。
种子萌发形成植株属于自然生长过程，是种子中胚芽、胚轴、胚根等进一步分裂、分化的结果，不能体现细胞的全能性
(2) 在蜂群中，未受精的卵发育成雄蜂。 判断：________(填“是”或“否”)。 理由：________________________________________________________________________________________________
未受精的卵是高度分化的细胞，且形成了新个体
1．以下生产实践能证明植物细胞具有全能性的是(　　) A．从一粒菜豆种子长成一棵植株 B．用植物激素培育无子果实 C．用一小块芹菜叶片培养出一棵完整的植株 D．杂交培育优良作物新品种
解析：C项属于植物组织培养技术，能证明植物细胞具有全能性。
判断细胞全能性是否表现的方法 (1) 起点条件：已分化的细胞。 (2) 中间条件：离体状态(体外培养)。 (3) 终点条件：形成完整个体或分化成其他各种细胞。
2．下列有关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
解析：目前科学家们用细胞核移植的方法证明了动物细胞的细胞核具有全能性，而整个细胞的全能性还没有办法实现，所以植物成熟体细胞的全能性要比动物体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；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。
3．下列有关细胞的全能性的说法，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．全能性的大小依次为受精卵>生殖细胞>植物体细胞>动物体细胞
解析：细胞具有全能性是因为细胞中含有该生物的全套遗传物质；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，因为该过程中处理的是动物细胞核；分化程度低的细胞的全能性更易体现。
1．细胞分化的实质：细胞中的基因选择性表达的结果，即不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同，遗传物质并未改变。 2．细胞分化的意义：(1) 是个体发育的基础；(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。 3．细胞的分化程度越高，细胞全能性相对越低。 4．植物细胞具有全能性，动物细胞的细胞核具有全能性。
1．与生物体正常生长发育密切相关的生理过程是(　　) A．细胞分裂　　　　 B．细胞分化 C．细胞生长 　　 D．A、B、C均是
解析：细胞分裂使细胞数目增多，细胞生长使细胞体积增大，细胞分化使细胞形态、结构和生理功能发生稳定性变化，因此它们与生物体正常生长发育均有密切的关系。
2．下列实例可以说明细胞具有全能性的是(　　) A．皮肤被划破后，伤口重新愈合 B．植物种子长成植株 C．克隆动物的产生 D．胡萝卜组织块经离体培养产生完整植株
解析：皮肤被划破后，伤口重新愈合属于细胞的分裂和分化，A错误；种子萌发属于正常生长过程，B错误；克隆动物的产生可以体现动物细胞核的全能性，C错误；胡萝卜组织块经过植物组织培养产生完整植株，体现了植物细胞的全能性，D正确。
3．正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞，在体外和某些因素的诱导下，却可以分化为神经细胞和肝细胞，其根本原因是这些造血干细胞(　　) A．有旺盛的分裂能力 B．能合成神经细胞或肝细胞需要的蛋白质 C．还没有分化 D．具有与受精卵相同的全套遗传物质
解析：在正常情况下，经过细胞分裂产生的新细胞，在遗传物质的作用下，其形态、结构、功能随着细胞的生长出现了差异，就是细胞的分化。造血干细胞是指骨髓中的干细胞，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终分化生成各种血细胞成分，它们具有良好的分化增殖能力。而正常人体内的造血干细胞能分裂产生各种血细胞，在体外，在某些因素的诱导下，却可以分化为神经细胞和肝细胞。其根本原因是这些造血干细胞具有与受精卵相同的全套遗传物质。
4．下图表示人体造血干细胞在离体条件下，经诱导形成神经细胞和肝细胞的过程。下列有关叙述正确的是(　　) A．该图不能说明造血干细胞具有全能性 B．图中各细胞的遗传信息的执行情况相同 C．①过程可发生遗传信息的传递 D．②过程的实质是遗传物质的改变
解析：细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍然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，图示造血干细胞经培养、诱导得到肝细胞和神经细胞，体现了细胞的全能性，A项错误；①过程是细胞增殖，可发生遗传信息从DNA→DNA的传递，C项正确；②过程是细胞分化，实质是遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达，遗传物质没有改变，B、D项错误。
5．据美国全国广播公司报道，奥地利科学家已经使用干细胞在实验室培育出微型人脑。科研人员选取人类胚胎干细胞或成人皮肤细胞，将其培育成神经外胚层，再放入特制的凝胶中，引导组织进一步生长。这个豌豆大小的组织已达到9周胎儿大脑的发育水平，但尚不能独立思考。下列相关叙述正确的是(　　) A．由成人皮肤细胞培育成微型人脑，体现了动物细胞的全能性 B．培育出微型人脑的过程中，发生了细胞分裂和细胞分化 C．若培育过程中出现了细胞坏死，其根本原因是基因的选择性表达 D．若培育过程出现了细胞癌变，则癌变细胞的呼吸速率减慢
解析：由成人皮肤细胞培育成微型人脑不能体现动物细胞的全能性，A错误；由胚胎干细胞或成人皮肤细胞培育出微型人脑的过程中，发生了细胞分裂和细胞分化，B正确；细胞坏死的原因是外界不利因素的影响，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，C错误；若培育过程中出现了细胞癌变，由于癌细胞的新陈代谢旺盛，因此其呼吸速率加快，D错误。
6．下图为人体细胞生命历程各个阶段示意图，图中①～⑥为各个时期的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程。据图分析：
(1) 与①相比，细胞②的表面积/体积的值较________，因此与外界环境进行物质交换的能力较________。
(2) c过程称作___________，造成上皮细胞和骨骼肌细胞形态、结构和功能具有显著差异的根本原因是_____________________。 (3) 正常的骨骼肌常呈现红色，是因为骨骼肌细胞中含有肌红蛋白。请推测上皮细胞中________(填“能”或“不能”)合成肌红蛋白，________(填“含有”或“不含有”)肌红蛋白基因。
解析：(1)细胞生长过程中，体积变大，因此与①相比，②的表面积与体积比值减小，与外界环境进行物质交换的能力降低。(2)由分析可知，c过程为细胞分化，细胞分化会导致细胞(包括上皮细胞和骨骼肌)的形态、结构和功能不同，其根本原因是基因的选择性表达。(3)人体除了成熟的红细胞外，所有细胞都含有全套的遗传物质，但是由于基因的选择性表达，不同细胞含有的蛋白质不完全相同，上皮细胞只是起保护作用，不能合成肌红蛋白，但是含有肌红蛋白基因。