細胞的分化 【知識精講+備課精研+高效課堂】 高一生物上學(xué)期 （人教版2019必修1）

第6章細胞的生命歷程第2節(jié)細胞的分化第2節(jié)

細胞的分化學(xué)習(xí)目標0102細胞分化：①實例；②概念；③意義；④特點；⑤實質(zhì)（原因）⑥細胞分裂與分化的關(guān)系干細胞：①概念；②種類；③細胞分化與細胞全能性的比較03細胞的全能性：①實例；②概念；③原因；④應(yīng)用導(dǎo)入：雞蛋孵化的過程多細胞生物體從小到大，不僅有細胞_____的增加，還有細胞在_____和_____上的分化。即使在成熟的個體中，仍有一些細胞具有不同種類的新細胞的能力。數(shù)量結(jié)構(gòu)功能過渡問題探討在人體內(nèi)，紅細胞的壽命為120d左右，白細胞的壽命為5~7d。這些血細胞都是失去分裂能力的細胞。白血病患者的血液中出現(xiàn)大量的異常白細胞，而正常的血細胞明顯減少。通過骨髓移植可以有效地治療白血病。討論：1.為什么健康人的血細胞數(shù)量不會隨著血細胞的死亡而減少？2.骨髓與血細胞的形成有什么關(guān)系？正常白細胞（放大2000倍）健康人會不斷產(chǎn)生新的血細胞，補充到血液中去。骨髓中的造血干細胞能夠通過增殖和分化不斷產(chǎn)生不同種類的血細胞。有絲分裂細胞分化紅細胞血小板白細胞骨髓中的造血干細胞細胞分化①實例：動物這些細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上有什么不同？骨骼肌細胞軟骨細胞神經(jīng)細胞上皮細胞上皮細胞骨骼肌細胞軟骨細胞神經(jīng)細胞形態(tài)扁平、立方、柱狀圓柱形，細長橢圓形星形、錐形、梨形、圓形結(jié)構(gòu)排列緊密，間質(zhì)少有橫紋，多核細胞間質(zhì)發(fā)達有軸突、樹突功能保護、吸收等收縮支持感受刺激，傳導(dǎo)沖動這些細胞在形態(tài)上相差很大，結(jié)構(gòu)上也有區(qū)別，功能上各不相同，但總體上都是由細胞膜、細胞質(zhì)、細胞核組成的。細胞分化①實例：動物這些細胞都源自早期胚胎中一群彼此相似的細胞，正常情況下，它們還能恢復(fù)成早期胚胎細胞嗎？一種組織的細胞會不會轉(zhuǎn)變成其他組織的細胞？細胞分化?不可

細胞分化①實例：植物光合作用保護功能儲藏營養(yǎng)物質(zhì)葉肉細胞

表皮細胞（無葉綠體）儲藏細胞沒有葉綠體，沒有角質(zhì)層細胞壁上形成角質(zhì)層有葉綠體同一植物體的這些細胞都來自一群彼此相似的早期胚細胞。細胞分化②概念③意義概念：在個體發(fā)育中，由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代，在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程。如果沒有細胞分化的發(fā)生，生物體會變成什么樣子呢？意義：①

細胞分化是生物個體發(fā)育的基礎(chǔ)。②

細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向?qū)ｉT化，有利于提高各種生理功能的效率。分析以下現(xiàn)象或?qū)嵗w現(xiàn)了細胞分化的什么特點，并連線。離體培養(yǎng)的上皮細胞，始終保持為上皮細胞，而不會變成其他類型的細胞。細胞分化發(fā)生在整個生命進程，胚胎時期達到最大限度。分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)，直到死亡。普遍性穩(wěn)定性持久性不可逆性人、動物、植物、細菌、真菌等生物個體發(fā)育過程中都存在著細胞分化細胞分化④特點特點①持久性：發(fā)生在整個生命進程中。②穩(wěn)定性（不可逆性）：一般情況，分化了的細胞將一直保持分化后的狀態(tài)直到死亡。③普遍性：細胞分化是生物界普遍存在的生命現(xiàn)象。④遺傳信息（基因）不變性：一般情況下，分化后的細胞，細胞內(nèi)的遺傳信息不發(fā)生改變。細胞分化④特點在某些條件下，分化了的細胞也不穩(wěn)定，可逆性變化到未分化狀態(tài)，這一過程稱為去分化。細胞分化⑤實質(zhì)（原因）在同一生物體內(nèi)，細胞分化所形成的不同組織細胞含有的遺傳信息（基因）相同嗎？基因結(jié)論卵清蛋白基因唾液淀粉酶基因胰島素基因分化后的體細胞遺傳信息不變輸卵管細胞+++唾液腺細胞+++胰島B細胞+++注：“+”表示有，“－”表示無表2人體內(nèi)幾種體細胞含有的基因為什么不同組織細胞功能不同呢（完成不同的生命活動）？注：“+”表示有，“－”表示無表3人體內(nèi)幾種體細胞的基因表達基因蛋白質(zhì)卵清蛋白基因唾液淀粉酶基因胰島素基因卵清蛋白唾液淀粉酶胰島素輸卵管細胞++++－－唾液腺細胞+++－+－胰島B細胞+++－－+細胞分化⑤實質(zhì)（原因）實質(zhì)（原因）：血紅蛋白基因開啟肌動蛋白基因關(guān)閉紅細胞合成血紅蛋白（不合成肌動蛋白）血紅蛋白基因關(guān)閉肌動蛋白基因開啟肌細胞合成肌動蛋白（不合成血紅蛋白）是基因選擇性表達的結(jié)果，即個體發(fā)育過程中，不同種類的細胞中遺傳信息的執(zhí)行情況不同。細胞分化⑤實質(zhì)（原因）細胞分化⑤實質(zhì)（原因）“基因的選擇性表達”不同細胞中有沒有表達相同的基因？管家基因：是指所有細胞中均要穩(wěn)定表達的一類基因，其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的。如呼吸酶基因、核糖體蛋白基因等。奢侈基因：組織特異性基因，是指不同類型細胞中特異性表達的基因，奢侈基因的產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與功能。如胰島素基因、血紅蛋白基因等。細胞分化是奢侈基因的選擇性表達。課中必練×××1、同一個體的小腸上皮細胞和平滑肌細胞所含的基因不同（）2、蛙的紅細胞和人的紅細胞形態(tài)不同的原因是基因選擇性表達的結(jié)果（）3、同一細胞內(nèi)往往含有不同的蛋白質(zhì)，這就是基因的選擇性表達的結(jié)果（）4.下列關(guān)于細胞分化的描述，正確的是()A．細胞的高度分化改變了物種的遺傳信息B．可以通過檢測細胞中呼吸酶基因是否表達，來確定細胞是否分化C．一個人肝細胞和肌細胞結(jié)構(gòu)和功能不同的根本原因是基因的選擇性表達D．神經(jīng)細胞特有的基因決定了神經(jīng)遞質(zhì)的精準釋放位置c課中必練5.分別用β-珠蛋白基因、卵清蛋白基因和丙酮酸激酶(與細胞呼吸相關(guān)的酶)基因的片段為探針，與雞的成紅細胞、輸卵管細胞和胰島細胞中提取的總RNA進行分子雜交，結(jié)果見表(注：“＋”表示陽性，“－”表示陰性)。下列敘述不正確的是(

)探針細胞總RNAβ-珠蛋白基因卵清蛋白基因丙酮酸激酶基因成紅細胞＋－＋輸卵管細胞－＋＋胰島細胞－－＋A．在成紅細胞中，β-珠蛋白基因處于活動狀態(tài)，卵清蛋白基因處于關(guān)閉狀態(tài)B．輸卵管細胞的基因組DNA中存在卵清蛋白基因，缺少β-珠蛋白基因C．丙酮酸激酶基因的表達產(chǎn)物對維持雞細胞的基本生命活動很重要D．上述不同類型細胞的生理功能差異與基因的選擇性表達有關(guān)B細胞分裂與細胞分化的關(guān)系細胞分裂細胞分化不同點細胞數(shù)量形態(tài)結(jié)構(gòu)功能相同點聯(lián)系增加相同不變差異染色體和遺傳信息都不變①先分裂，后分化；②細胞分裂是分化的基礎(chǔ)，共同完成生物個體發(fā)育過程；③分化程度越高，分裂能力越低過渡疑問：如果給予一定的條件，這些組織和器官中高度分化的細胞，還能像早期胚胎細胞那樣，再分化成其它細胞嗎?細胞的全能性①實例1：植物組織培養(yǎng)資料一：1958年，美國科學(xué)家斯圖爾德用胡蘿卜韌皮部的一些細胞，放入含有植物激素、無機鹽和糖類等物質(zhì)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)，結(jié)果這些細胞旺盛地分裂和生長，形成一個細胞團塊，繼而分化出根、莖和葉，移栽到花盆后，長成了一株新的植株。高度分化的植物細胞仍然具有發(fā)育成完整植株的能力。討論：1.從資料一中可以得到什么結(jié)論？2.如果將胡蘿卜韌皮部細胞換成其他高度分化的植物細胞，在適宜條件下，這些細胞也能形成新的植株嗎？能細胞的全能性①實例1：植物組織培養(yǎng)植物細胞全能性表現(xiàn)的必要條件：（1）離體（必要條件）；（2）一定的營養(yǎng)物質(zhì)（無機鹽、維生素、氨基酸等）和植物激素；（3）適宜的外界條件（適宜的溫度、pH等）、無菌無毒的環(huán)境。（1）高度分化的植物體細胞具有全能性（2）植物組織培養(yǎng)技術(shù)①原理：植物細胞具有全能性②過程：植物細胞全能性細胞的全能性①實例2：非洲爪蟾核移植

資料二：科學(xué)家曾用非洲爪蟾的蝌蚪做實驗，將它的腸上皮細胞的核移植到去核的卵細胞中，結(jié)果獲得了新的個體。討論：從資料二中可以得到什么結(jié)論？已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。

到目前為止,人們還沒有功地將單個已分化的動物體細胞培養(yǎng)成新的個體。細胞的全能性②概念；③原因；細胞經(jīng)分裂和分化后，仍具有產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞的潛能和特性。體細胞中都具有該物種全套的遺傳物質(zhì)，都具有發(fā)育成完整個體所必需的全部基因。細胞全能性原因：細胞全能性：細胞的全能性④應(yīng)用1植物組織培養(yǎng)——快速繁殖花卉、蔬菜2拯救珍稀、瀕危物種長江女神白鰭豚百合花杜鵑丹頂鶴干細胞可以用于治療血液系統(tǒng)疾病體外培養(yǎng)組織或器官,通過移植治療疾病3醫(yī)療治病干細胞人和動物體內(nèi)具有分裂和分化能力的細胞稱為干細胞。概念：種類（按分化潛能的大?。┌磥碓捶郑òl(fā)育時期）成體干細胞按分化潛能分多能干細胞（）

（如神經(jīng)干細胞）胚胎干細胞如受精卵如造血干細胞胚胎干細胞專能干細胞

全能干細胞（）干細胞植物細胞的全能性>動物細胞全能性受精卵>生殖細胞(精卵細胞)>體細胞分裂能力、分化能力、分化程度、全能性大小的比較受精卵胚胎干細胞多能干細胞專能干細胞體細胞分裂能力、分化能力、全能性逐漸減弱；分化程度逐漸增強細胞分化與細胞全能性的比較項目細胞的分化細胞的全能性原理特點結(jié)果細胞內(nèi)基因選擇性表達細胞含有本物種全套遺傳物質(zhì)①持久性②穩(wěn)定性③不可逆性④普遍性①高度分化的植物細胞具有全能性②已分化的動物體細胞全能性受到限制，但細胞核仍具有全能性形成形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能不同的細胞產(chǎn)生完整有機體或分化成其他各種細胞大小比較關(guān)系體細胞>生殖細胞>受精卵動物細胞>植物細胞等受精卵>生殖細胞>體細胞植物細胞>動物細胞等①細胞分化不會導(dǎo)致遺傳物質(zhì)改變，已分化的細胞都含有保持物種遺傳特性所需要的全套遺傳物質(zhì)；②一般地，細胞分化程度越高，全能性越難以實現(xiàn)，細胞分化程度越低，全能性就越高。課堂小結(jié)課后練習(xí)一、概念檢測1.判斷下列有關(guān)細胞分化與細胞全能性關(guān)系的表述是否正確。(1)受精卵沒有分化，所以沒有全能性。（×）(2)細胞的分化程度越高，表現(xiàn)出來的全能性就越弱。（√）2.將自體骨髓干細胞植入胰腺組織后可分化為“胰島樣”細胞，以替代損傷的胰島B細胞，達到治療糖尿病的目的。下列敘述正確的是（D）A.骨髓干細胞與“胰島樣”細胞的基因組成不同，基因表達情況不同B.“胰島樣”細胞與胰島B細胞基因組成不同，基因表達情況相同C.骨髓干細胞與“胰島樣”細胞基因組成相同，基因表達情況也相同D.骨髓干細胞與胰島B細胞的基因組成相同，基因表達情況不同3.在一個多細胞的生物體內(nèi)，存在著各種在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上具有差異的細胞，這是因為（D）A.細胞發(fā)生了變異

B.不同細胞的基因不同C.某些細胞失去了全能性

D.不同細胞中的基因選擇性地表達二、拓展應(yīng)用1.植物組織培養(yǎng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展十分迅猛，許多企業(yè)運用植物組織培養(yǎng)技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)蔬菜、瓜果和花卉的組培苗，獲得可觀的經(jīng)濟效益。同傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相比，用組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)植物幼苗有什么優(yōu)勢呢？你將來愿意從事這方面的工作嗎？【答案】同傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式相比,用組織培養(yǎng)技術(shù)生產(chǎn)植物幼苗的優(yōu)勢是：快速、大量繁殖，不受季節(jié)影響，同時還能保持植物的優(yōu)良品質(zhì)。2.干細胞療法讓許多惡性疾病患者看到了希望，但也有不少慘痛的教訓(xùn)。有興趣的同學(xué)，可以了解這方面的信息，思考科學(xué)、技術(shù)和社會的關(guān)系?！敬鸢浮柯?。課中必練A.a過程表示干細胞能自我更新B.b、c過程表示干細胞具有分化能力C.a、b、c過程中細胞的遺傳信息表達情況不同D.b過程形成的細胞直接組成器官，可供器官移植使用1、動物和人體內(nèi)具有分裂和分化能力的細胞