高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第2节 细胞的分化示范课课件ppt

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一、细胞分化1.多细胞生物体从小长大,不仅有细胞数量的增加,还有细胞在结构和功能上的分化。(1)动物在胚胎发育的早期,各个细胞彼此相似。通过细胞的有丝分裂,细胞的数量越来越多。与此同时,这些细胞逐渐向不同的方向变化。构成人体器官的组织有四种,构成同一组织的细胞彼此相似,构成不同组织的细胞又有所不同。
(2)同一个植物体中也存在各不相同的细胞,例如,叶肉细胞的细胞质中有大量的叶绿体,能够进行光合作用;表皮细胞无叶绿体,在细胞壁上形成角质层,具有保护作用;储藏细胞没有叶绿体,也没有角质层,细胞中储藏着许多营养物质。追根溯源,这些细胞都来自一群彼此相似的早期胚细胞。
3.细胞分化的意义:是生命个体发育的基础;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。4.细胞分化的实质:这是细胞中的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。例如,在红细胞中,与血红蛋白合成有关的基因处于活动状态,与肌动蛋白合成有关的基因则处于关闭状态。
二、细胞的全能性1.实例(1)植物细胞的全能性①实验过程胡萝卜韧皮部细胞+含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液 新的植株②实验结论:高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。
(2)动物细胞核的全能性①实验过程非洲爪蟾蝌蚪的肠上皮细胞的细胞核+去核的卵细胞 新的个体②结论:已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。2.细胞的全能性: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。3.干细胞:动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。如人骨髓中的造血干细胞。
【预习检测】 1.判断正误。(1)细胞分化使细胞趋向专门化,提高了机体各种生理功能的效率。(　　)(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,遗传信息的表达情况也不同。(　　)
(5)同一植物体的叶肉细胞和储藏细胞来自一群彼此相似的早期胚细胞。(　　)(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。(　　)
答案:①—b　②—c　③—a　④—c、d　⑤—a
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知识点一 细胞分化的特点及实质
问题引领1.据图回答有关细胞分化的问题
(1)生物体内已经分化的细胞能够再形成为原来的细胞吗?这说明细胞分化具有什么特点?提示:一般不可以,说明细胞分化具有不可逆性。(2)图示中的细胞都含有全套基因,他们的核遗传物质相同吗?为什么?提示:相同。因为在细胞分化过程中细胞核遗传物质不发生改变。
(3)细胞分化使细胞在形态、结构和生理功能上出现稳定性差异的根本原因是什么?提示:由图可知,有的细胞是A、C基因表达,有的细胞是B、C基因表达,即不同种类的细胞中遗传信息的表达情况不同(或“基因的选择性表达”)。(4)分化后的细胞是否还具有全能性?为什么?提示:具有,因为分化后的细胞含有该物种全套的遗传物质。
2.请归纳细胞分化与细胞分裂的区别和联系。提示:(1)区别:细胞分化使细胞种类增加,细胞分裂使细胞数量增加。(2)联系:①细胞分裂是细胞分化的基础,两者往往相伴发生;②一般来讲,细胞分化程度越高,细胞的分裂能力越低。
归纳提升1.细胞分裂与细胞分化的区别和联系
2.理解细胞分化需要注意的几个问题(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,只改变细胞种类。
细胞分化的三个关键点(1)细胞分化的标志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。
(2)分化细胞表达的基因①管家基因:所有细胞均表达的一类基因,其表达产物是维持细胞基本生命活动所必需的,如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。②奢侈基因:不同类型细胞特异性表达的一类基因,其产物赋予不同细胞特异性的生理功能,如血红蛋白基因、胰岛素基因。
(3)细胞分化的“变”与“不变”①不变:DNA、tRNA、rRNA、细胞的数目。②改变:mRNA、蛋白质的种类,细胞的形态、结构和生理功能。
典型例题在分生组织细胞分化为叶肉细胞的过程中,不会出现的是(　　)A.细胞形态改变B.细胞核与细胞质的比值增大C.形成叶绿体D.细胞中蛋白质种类发生改变
解析:细胞分化会导致细胞的形态、结构和生理功能发生改变。分生组织细胞分化为叶肉细胞的过程中,细胞体积有所增大,因此细胞核与细胞质的比值减小。分生组织细胞不含叶绿体,但叶肉细胞含有叶绿体,因此分生组织细胞分化为叶肉细胞的过程中,会形成叶绿体。细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此细胞中蛋白质的种类会发生改变。答案:B
【变式训练】 1.取同种生物的不同类型的细胞,检测其基因表达,结果如下图。已知①②③④ 4种基因分别是晶状体蛋白基因、胰岛素基因、呼吸酶基因和血红蛋白基因。则基因a、c和d最可能分别是(　　)A.①③④　B.③②④C.②④③　D.①②③
解析:晶状体蛋白基因、胰岛素基因、血红蛋白基因分别在晶状体细胞、胰岛B细胞和红细胞中表达;呼吸酶基因在所有活细胞中都表达。答案:B
2.理论上,同一个人的表皮细胞的细胞核与神经细胞的细胞核内所含DNA的量相同,但所含的蛋白质的量不同,其原因不包括(　　)A.不同细胞被活化的基因不一样多,所以合成的蛋白质不一样多B.不同组织细胞内基因的选择性表达C.不同细胞的基因数量不同,所以合成的蛋白质数量不同D.不同细胞基因的表达具有特异性的调节机制,所以合成的蛋白质不同
解析:同一个体内,各种细胞具有完全相同的遗传信息,所以同一生物体的不同细胞的基因数量是相等的。答案:C
知识点二 细胞的全能性
问题引领1.种子萌发成植株能体现细胞的全能性吗?说明理由。提示:不能。种子中的胚是由受精卵发育成的,由种子长成新植株,属于生物体的发育过程,没有体现细胞的全能性。2.植物叶片细胞通过植物组织培养获得愈伤组织能体现细胞的全能性吗?说明理由。提示:能。植物叶片细胞是高度分化的细胞,通过植物组织培养获得愈伤组织体现了细胞的全能性。
3.某植物体细胞经组织培养得到微型观赏植株,这体现了细胞具有怎样的特点?植物细胞为什么具有这样的特点?提示:这体现了植物细胞具有全能性。植物细胞具有该特点的原因是含有该物种的全套遗传信息。4.克隆羊“多莉”能否说明已分化的动物细胞具有全能性?提示:不能,该实例只能说明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
归纳提升细胞分化与细胞全能性的比较
从五个方面比较细胞全能性的大小①植物细胞>动物细胞(动物细胞只有细胞核具有全能性)。②受精卵>生殖细胞(精子、卵细胞)>体细胞。③幼嫩的细胞>衰老的细胞。④分化程度低的体细胞>分化程度高的体细胞。⑤细胞分裂能力强的体细胞>细胞分裂能力弱的体细胞。
典型例题下列有关细胞全能性的叙述,正确的是(　　)A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全套基因B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性C.植物体内某些体细胞没有表现出全能性,其原因是所含基因发生了改变D.将紫色糯性玉米种子培育成植株,这体现了植物细胞的全能性
解析:细胞具有全能性的原因是细胞具有发育成完整个体所必需的全套基因,而配子也具有这样的全套基因,同样具有全能性。植物体内细胞没有表现出全能性是细胞内基因选择性表达的结果。种子中的胚是由受精卵发育而成的,因此种子发育成植株是个体正常发育的过程,不能体现细胞的全能性。细胞表达全能性的前提是处于离体状态。答案:B
【变式训练】 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答案:B